膜蒸馏的原理

膜蒸馏概述膜蒸馏概述2010-08-26 20：17膜蒸馏概述发布：多吉利来源：膜蒸馏概述同反渗透技术一样，膜蒸馏最初发展的一个主要推动力是准备用于脱盐，以替代传统的高能耗蒸馏方法。

与膜蒸馏有关的最早文献可能是Kober的论文，他观察到用胶棉袋子密封的硫酸钱水溶液体积不断减少，同时袋子的外侧出现硫酸按晶体。

他也注意到，甚至在远低于溶液沸点温度下，这种蒸发的速度也很可观。

对该现象的传递机理，Kober做出了两种猜测，其一，他认为胶棉袋子的材质类似凝胶(gels)，水可以从容器内侧扩散到外面，这种解释接近目前的渗透蒸发原理。

其二是，容器本身是有微孔的材料，因而蒸汽分子可以自由通过，但由于表面张力及其他原因，液体不能透过容器。

这种猜测并不能解释提到的现象(如容器外侧出现硫酸钱晶体)，但Kobc：的第二种解释已揭示了膜蒸馏的本质。

1963年，Bodell在一份专利中最早提出了膜蒸馏过程，但在专利中仅说明了膜蒸馏的应用，即用硅橡胶的管式膜制备饮用水。

1967年，wevll的专利中详细地描述了经改进的膜蒸馏装置。

通过weyl的改进，设计的装置通量为1kg/m2·h。

但与此同时出现的反渗透装置的水通量达到5一75 kg/m2·h，所以膜蒸馏逐渐被人们淡忘了。

60年代后期，Findley 发布了研究膜蒸馏的成果，包括基础理论和用各种不同膜的直接接触式膜蒸馏的实验结果。

尽管实验比较粗糙，但他还是成功定性地说明了膜孔中的空气、膜厚度和孔隙率的影响。

Rodger在1968至1975年间有多项专利被批准，几项专利着重开发用于膜蒸馏的板框式膜组件，将分离膜与换热隔层分割排布，以提高膜组件的热效率。

1971年的专利设计了多效膜蒸馏，以分离挥发性不同的组份，如重水的分离。

1972年的专利设计了膜蒸馏的脱盐工艺，包含了料液脱气、膜表面处理等工序在内的整个系统，使用的膜囊括如今使用的大部分材料，如PTFE、PP、PvDF以及疏水处理后的亲水膜。

《进展与综述》膜蒸馏***（********,****,*****,******）摘要：膜蒸馏是一种热驱动的新型分离技术，可使蒸汽分子在膜两侧的压力梯度作用下通过膜孔迁移至膜外侧并冷凝下来。

它是一种以蒸汽压差为推动力,与传统蒸馏方法和其他膜分离技术相比,具有运行压力低、运行温度低、分离效率高等优点,可充分利用太阳能、废热和余热等热源。

本文简要介绍了膜蒸馏的发展背景，膜蒸馏的原理和膜蒸馏所用的材料以及直接接触式、气隙式、气扫式、真空式等几种主要膜蒸馏装置的特点，综述分析了膜蒸馏的相关研究进展以及膜蒸馏技术的一些应用。

最后，对膜蒸馏技术未来发展的展望。

关键词：膜蒸馏; 膜; 分离; 脱盐Membrane distillation***(************,***, *****, *****)abstract:Membrane distillation is a new type of thermal drive technology that allows vapor molecules to migrate through the membrane pores to the outside of the membrane and condense them under the pressure gradient on both sides of the membrane. It is a kind of steam pressure difference as the driving force, compared with the traditional distillation method and other membrane separation technology, with low operating pressure, low operating temperature, high separation efficiency advantages, can make full use of solar energy, waste heat and waste heat and other heat sources. In this paper, the development background of membrane distillation, the principle of membrane distillation and the materials used in membrane distillation and the characteristics of several kinds of main membrane distillation devices such as direct contact, air gap, air sweep and vacuum are briefly introduced. Related research progress and some applications of membrane distillation technology. Finally, the future development of membrane distillation technology outlook.Key words:membrane distillation; membranes; separation; desalination1.引言20世纪60年代前，膜蒸馏技术就已经在国际上开始了较系统的研究，但由于受到技术条件的限制，膜蒸馏的效率不高。

膜蒸馏的研究现状及进展李小然，尚小琴(广州大学化学化工学院，广东广州510006)摘要：膜蒸馏是20世纪八十年代才引起人们重视的新型膜分离技术。

是一种以蒸汽压差为推动力的新型分离技术。

本文主要对膜蒸馏的机理、用膜、传热机理、影响因素、过程优化、进行了讨论，同时介绍了膜蒸馏在海水淡化、超纯水的制备、水溶液的浓缩与提纯、共沸混合物的分离、废水处理治理等中的应用，并在此基础上提出了膜蒸馏的发展方向。

关键词：膜蒸馏；分离技术；机理；应用；发展Research status and progress of membrane distillationLiXiaoRan,Shang XiaoQin(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006) Abstract：Membrane distillation is a new type of membrane separation technology in the eighty's of twentieth Century.Is a kind of new separation technology with the steam pressure difference as the driving force.In this paper, the mechanism of membrane distillation、membrane、heat transfer mechanism、influencing factors、process optimizationis discussed,At the same time, it introduces the membrane distillation in seawater desalination, preparation of ultra - pure water, water solution concentration and purification, total of azeotropic mixture separation, waste water treatment, etc. in the application, and based on this, proposed the development direction of the membrane distillation.Key words：membrane distillation;isolation technique;mechanism;application;development1膜蒸馏技术的原理膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的分离过程。

膜蒸馏的原理
膜蒸馏是一种利用薄膜分离技术进行分离的方法，其原理基于物质在
不同温度下的汽化和凝结特性。

在膜蒸馏过程中，混合物被加热至其
沸点以上，产生汽相和液相。

然后将混合物送入由多层复合膜构成的
分离器中，其中的微孔可以选择性地阻挡某些组分通过，从而实现对
混合物的分离。

具体来说，当混合物被加热至其沸点以上时，其中液体组分开始汽化
成为气态组分，并通过复合膜中的微孔进入另一侧的空气或真空区域。

而另一侧则是冷却区域，在此处气态组分会被重新凝结成为液态组分，并收集起来。

由于不同组分在汽化和凝结时所需能量不同，因此可以
通过调节温度和压力来选择性地将某些组分通过复合膜进行分离。

在实际应用中，复合膜通常由多层材料构成。

其中最外层通常为聚酰
亚胺或聚酰胺等高温材料，以保证其在高温下的稳定性和耐久性。

而
内层则通常为聚合物或陶瓷等材料，以提高膜的分离性能和选择性。

此外，膜的厚度也会影响其分离性能，通常在0.1-1微米之间。

总之，膜蒸馏是一种高效、环保且可控制的分离技术，广泛应用于化工、制药、食品等领域中。

膜蒸馏技术膜蒸馏(Membrane Distillation, MD）是一种采用疏水微孔膜以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离过程。

虽然早在20世纪60年代就开始了较系统的膜蒸馏研究,但当时由于受到技术条件的限制,膜蒸馏的效率不高，直到20世纪80年代初由于高分子材料和制膜工艺方面迅速发展,膜蒸馏显示出其实用潜力。

本文就膜蒸馏的原理、特征及应用情况作一总结和评述。

1 膜蒸馏技术的简介MD是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程，以膜两侧蒸汽温度差为传质驱动力，它是热量和质量同时传递的过程，膜孔内的传质过程是分子扩散和努森扩散的综合结果。

1.1 膜蒸馏过程区别于其他膜过程的特征所用的膜为微孔膜；膜不能被所处理的液体润湿；在膜孔内没有毛细管冷凝现象发生，只有蒸汽能通过膜孔传质；所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡；膜至少有一面与所处理的液体接触；对于任何组分该膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。

[1]1.2 膜蒸馏的优缺点膜蒸馏的优点有很多：蒸馏过程几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，可以采用非金属设备；在非挥发性溶质水溶液的MD过程中，只有水蒸气能透过膜孔，蒸馏十分纯净，有望成为大规模、低成本制备超纯水的手段；可以处理极高浓度的水溶液，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；MD 组件很容易设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型膜组件构成大规模生产体系的灵活性；膜两侧只需维持适当的温差即可进行操作，有望利用太阳能、地热、温泉和工厂的余热等廉价能源。

同时膜蒸馏也有一定缺点：MD是一个有相变的膜过程，汽化潜热降低了热能的利用率。

MD与制备纯水的其他膜过程相比通量较小，目前尚未实现在工业生产中应用，MD用膜的材料和制备工艺选择方面有限。

MD过程中的膜污染是其实现工业应用的主要障碍。

[2]1.3膜蒸馏的分类及原理根据膜下游侧冷凝方式的不同，MD可分为4种形式：直接接触膜蒸馏（DCMD）、气隙式膜蒸馏（AGMD）、吹扫气膜蒸馏（SGMD）和真空膜蒸馏（VMD，又名减压膜蒸馏）。