膜蒸馏的现状及发展前景综述

刘凡10991306 环境科学

摘要

近年来，随着膜分离技术的快速发展，越来越多的膜运用到了实际生活和生产之中。膜蒸馏是在上个世纪八十年代初新发展起来的一种新型分离技术。是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程它与常规蒸馏一样都以汽液平衡为基础,依靠蒸发潜热来实现相变。真空膜蒸馏是膜蒸馏四种操作方式中的一种具有膜通量大、分离系数高、设备简单、易于操作和实现等特点[1],能够被广泛应用于易挥发组分的脱除和海水、苦咸水淡化等方面。在国家提倡建设和谐社会的今天研发和利用膜蒸馏技术来实现海水淡化、节能减排和废水的综合利用具有重要的意义。其主要运用在冶金工业，有机废水，和海水淡化方面。本篇综述将就膜蒸馏的现状及前景进行整理和总结。

关键词：膜蒸馏废水处理海水淡化

Summarize of present situation and d evel opment prospects

of membrane distillation

Fanliu 10991306 Environmental science

ABSTRACT

In recent years, with the rapid development of membrane separation technology, more and more film applied to real life and production. Membrane distillation is a new type of separation technology that developed in the 1980s. It is the new type that combination of membrane separation technology and traditional evaporation procession. Like conventional distillation, membrane separation process is basis on the vapor liquid equilibrium, and depending on the implementation phase change latent heat of evaporation. Vacuum membrane distillation is one of the four kinds of membrane distillation operation mode with large flux, high separation factor, simple equipment, easy to operate and implement etc. that can be widely used in the removal of volatile components and seawater, brackish water desalination, etc. The state advocates the construction of a harmonious society today, develop and use the membrane distillation technology for desalination has the vital significance to achieve energy conservation, emission reduction and comprehensive utilization of wastewater. It’s mainly used in metallurgy industry, organic wastewater, and seawater desalination. This review will present situation and prospects of membrane distillation for sorting and summary.

Key words: Membrane distillation Waste water treatment Seawater desalination

1膜蒸馏技术简介

膜蒸馏是在上个世纪八十年代初发展起来的一种新型分离技术，是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程。它与常规蒸馏一样都以汽液平衡为基础，依靠蒸发潜热来实现相变。它以膜两侧的温差所引起的传递组分的蒸汽压力差为传质驱动力，以不被待处理的溶液润湿的疏水性微孔膜为传递介质。在传递过程中，膜的唯一作用是作为两相间的屏障，不直接参与分离作用。分离选择性完全由气——液平衡决定。膜蒸馏过程是热量和质量同时传递的过程。膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触称为热侧，另一侧直接或间接地与冷的液体接触称为冷侧。由于膜的疏水性，水溶液不会从膜孔中通过，但膜两侧由于挥发组分蒸气压差的存在，而使挥发蒸气通过膜孔从高蒸气压侧传递到低蒸气压侧，而其它组分则被

疏水膜阻挡在热侧。从而使膜有透过通量，实现了混合物的分离或提纯。这与常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程十分相似。所以称其为膜蒸馏。过程如图：

根据挥发性组分在膜冷侧冷凝方式的不同膜蒸馏可分为四种不同结构和操作方式，即：直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、吹扫式膜蒸馏和真空膜蒸馏。

1986年意大利、荷兰、日本、德国和澳大利亚的膜蒸馏专家在罗马召开了膜蒸馏研讨会，会上与会专家统一规范了膜蒸馏过程涉及的各种术语，定义膜蒸馏过程应具有以下几种含义：使用的膜是疏水性多孔膜；膜不应被所处理的液体所浸润；溶液中的挥发性组分以蒸汽的形式通过膜孔；膜孔中不发生毛细冷凝现象；组分通过膜的推动力是该组分在膜两侧的蒸汽压差；膜本身不改变处理液各组份的汽——液平衡；膜至少有一侧与所处理液体直接接触；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[2,3,4]。

膜蒸馏本身的特点决定了该技术与其它分离技术相比有着无法比拟的优点：

（1）膜蒸馏过程较其他膜分离过程（反渗透）的操作压力低，几乎是在常压下进行，设备简单、操作方便，在技术力量较薄弱的地区也有实现的可能性。

（2）在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸汽能透过膜孔，理论上可以截留离子、大分子、胶体、细胞和其它非挥发性物质。所以蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段。

（3）该过程可以处理极高浓度的水溶液。如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现膜蒸馏结晶现象，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程。

（4）膜蒸馏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。

（5）在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，操作温度比传统的蒸馏低，有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源[2]。

但是膜蒸馏作为一种新的分离技术也还有许多不完善之处。比如：

（1）膜蒸馏与制备纯水的其它膜过程相比，膜的产水通量较低，迄今还没有开发出较成熟的膜蒸馏用膜的生产技术。且疏水微孔膜与亲水膜相比在膜材料和制备工艺的选择方面都十分有限。

（2）运行过程中膜的污染不仅导致膜的通量下降，更为严重的是加速了膜的润湿，使盐渗漏进入淡水侧，从而使淡水品质下降。

（3）缺乏有效的热量的回收手段，膜蒸馏是一个有相变的膜过程，汽化潜热降低了热能的利用率。所以在组件的设计上必需考虑到潜热的回收以尽可能减少热能的损耗。与其他膜过程相比，膜蒸馏在有廉价能源可利用的情况下才更有实用意义[5]。

2现状

2.1海水脱盐领域

早在400多年以前就有人提出海水淡化的问题。进入20世纪后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，70年代以来，更多的沿海国家由于水资源匮乏而加快了海水淡化的产业化。目前，无论是中东的产油国还是西方的发达国家都建有相当规模的海水淡化厂。沙特、以色列等中东国家的淡水资源来自于海水淡化。美国、同本、西班牙等发达国家为了保护本国的淡水资源也竞相发展海水淡化产业。同时带动了淡化水产品提供、设备制造、工程安装、技术服务等整体海水淡化市场的巨大需求。在我国，海水淡化年产量也已超过了千万吨。中国是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一[5]。

我国北方渤海湾地区，人均水资源量不到中国人均水平的五分之一，处于绝对缺水状态。沿海缺水地区发展海水淡化，具有非常重要的战略和现实意义。目前从海水或苦咸水获得淡水的主要有多级闪蒸 (MSF)，低温多效(MED)和反渗透(RO)。反渗透技术是近年来发展最快的技术，但其产水率一般小于 40％，仍有60％左右的浓缩水排放。渤海湾是内海，自我更新速度慢，如果直接将浓盐水排放到近海的话，势必对近海生态系统造成不利的影响。

减压膜蒸馏法以其独有的脱盐率高、操作条件适中的特点克服了反渗透技术的缺陷，不需要反渗透装置的高压机械和耐压结构，有望将海水浓缩到接近饱和甚至结晶的状态。根据下游侧挥发组分蒸汽冷凝方法或排除方法不同，膜蒸馏过程可分为直接接触式膜蒸馏(DCMD)、空气隙式膜蒸馏(AGMD)、真空 (减压)膜蒸馏(VMD)和气体吹扫式膜蒸馏(SG—MD)4种操作方式[6]。

2.2非挥发性溶质水溶液浓缩

随着膜蒸馏技术研究的不断深入,冶金工作者开始考虑利用膜蒸馏技术来浓缩浓度在1 mol/L左右而不适于用其它膜技术处理的冶金工业生产中所产生的含酸、碱、盐的废水。膜蒸馏对冶金工作者的吸引力不在于它能制备纯水的性能,而在于它能利用低温热源及其具有的高度浓缩性能。即膜蒸馏与其他膜过程相比，可以在极高的浓度条件下运行，把非挥发性溶质的水溶液浓缩到极高的程度，甚至达到饱和状态。

冶金工业是一个耗能大户,普遍存在大量废热的回收利用问题, 湿法冶金工艺中又经常有溶液浓缩的需要,因此膜蒸馏的工业化对冶金工业的技术进步无疑是一个巨大的推动。

2.2.1膜蒸馏应用于钛白废酸的浓缩

实验所用装置由加料系统、膜蒸馏器、接收系统和真空系统四部分组成。其中,加料系统主要包括恒温控制器、加热器和料液循环槽；膜蒸馏器是整个实验的核心部分。实验采用平板式,主要由料液室、圆形微孔分离膜、膜支撑板、密封圈等组成；收集系统主要由冷凝器和真空接收瓶等组成；真空系统主要由真空泵、压力计和压力调节阀等组成。

首先用稀的纯硫酸进行试验。结果表明，采用真空膜蒸馏工艺可将 2.1 mol/L(18.3%)的硫酸浓缩到10.32 mol/L(65.5%)。开始控制热侧温度为70℃,冷侧为2.67 kPa的低真空,当浓缩到硫酸为6.23 mol/L(55.1%)时,水的通量已很小,为此将热侧温度提高至80℃,以增大传质推动力, 此时可使硫酸进一步浓缩至65.5%。但是用废酸直接浓缩时发现随硫酸浓度增加,由于盐析效应, FeSO4结晶析出,这一结晶使膜发生“湿化”现象,丧失疏水性。深入研究发现,废酸中的钛对膜蒸馏并无影响,因此研究了先用扩散渗析法分离硫酸,但由于盐的泄漏,尽管渗析产酸可以用真空膜蒸馏浓缩至65%, 但仍有亚铁结晶析出的问题,为此又

研究了三异辛胺萃取硫酸的办法,反萃得到酸浓度为1.12 mol/ L,酸回收率达91.4%。将反萃回收的酸在热侧80 ℃,冷侧5.64 kPa条件下浓缩可得到10.30 mol/L (65.1%)的浓硫酸。

2.2.2膜蒸馏从RECl3溶液中用分离回收盐酸

用P2O4萃取分组混合稀土得到的中稀土反萃液及重稀土反萃液中均含有较高浓度的盐酸,目前不得不耗费大量的MgO进行中和。

因为盐酸有共沸点,按常规理解似乎不可能回收浓的盐酸,但考虑到RECl3的盐析效应,首先从理论上计算了含SmCl3的盐酸体系中水及HCl的分压,发现相对于纯盐酸溶液而言,同条件下,由于 SmCl3存在,导致溶液体系H2O分压减小,而HCl 分压增大,而且随SmCl3浓度增大,H2O分压的减小及HCl分压增大趋势更为明显。

随蒸馏过程进行,蒸馏产品液体积不断增大,料液体积不断减小,稀土得到不断浓缩.开始时水蒸气分压较大,所以蒸馏液中盐酸浓度较低,而料液中盐酸浓度还有不断增加趋势.随过程进行,盐析效应增强,故蒸馏液中盐酸浓度增加而料液中盐酸浓度下降.

2.2.3膜蒸馏浓缩氧化铝厂炭分母液

氧化铝生产过程中用CO2分解析出Al(OH)3后的母液主要成分为Na2CO3,还含有部分NaOH及少量Al2O3、SiO2,现行生产工艺是蒸发浓缩后返回配制生料浆,耗能很高,为此探索了用膜蒸馏法浓缩它的可行性。在进行了如前所述相同的批量循环试验基础上进行了连续浓缩试验。蒸馏液pH基本稳定在13,表明碱的截留率很高。

虽然上述各种工艺处理效果显著，但大多仍处在实验室研究阶段。

2.3高盐度废水处理

2.3.1 RO浓水的处理

目前RO的实际产水率不足70%,30%多的浓盐水直接排放,不仅加重了环境污染,而且还浪费了大量水资源。为降低RO的浓水排放量,国内外科研人员进行了大量研究,效果都不理想。近年来,MD在RO浓水回用领域得到极大关注。王军等在内蒙古达拉特旗火电厂完成了MD的中试研究,取得显著效果。采用MD对火电厂的RO浓水进行处理,当控制膜热侧RO浓水的pH为5、浓缩倍数为10倍、连续180h的运行中,膜通量始终保持在8L/(m2·h)左右,出水电导率稳定在 3μS/cm左右。这表明,采用MD处理RO浓水在技术上是可行的,通过构建RO /MD集成系统,不仅可大幅度降低RO的浓水量,同时还显著提高了水资源利用率,具有较好的环境和经济效益[7]。

2.3.2油田高盐废水的处理

目前,我国油田废水的排放量较大,废水温度和含盐量一般较高。采用MD进行油田废水脱盐, 基本无需额外加热即可满足工艺要求,有效利用了废水余热,达到节能降耗的目的。王车礼等开展了VMD处理江苏油田高盐废水的实验室研究。实验结果表明,VMD淡化油田废水的膜通量随膜下游真空度的增加而增大,当真空度超过某一临界值后,膜通量会急剧增加。当废水含盐量大于220g/L 时,产水电导率明显增加,各次实验的脱盐率均高于99%[8]。

2.3.3循环水排污水的处理

我国石化企业的循环冷却水量约占石化总用水量的70%~80%。冷却水在循环使用过程中,水质不断劣化,致使设备结垢或腐蚀。为了防止结垢,目前的方法是向循环水中加入大量缓蚀剂、阻垢剂等化学药剂,不能从根本上解决盐与有机物浓缩引起的各种问题,并且投加各

种药剂的处理费用高,容易产生新的污染。采用MD处理循环水排污水,可有效提高浓缩倍数,降低循环水的新鲜水用量,减少污水排放。2005年国内就有了相关专利。和RO等方法相比,采用MD可减少甚至取消缓蚀剂、阻垢剂的使用,彻底改变现有工业循环冷却水的运行及处理方式。此外,还可回收工业余热,实现水资源和能源的高效利用[9]。

2.3.4环氧树脂行业废水的处理

环氧树脂废水难于处理,目前多数己建成的二级生化处理装置闲置或处理不达标。环氧树脂行业基本上没有开展废水回用,水资源浪费严重。李盛姬等根据清污分流的原则,将环氧树脂生产过程中的洗涤废水采用生化处理后达标排放,对高盐度的母液采用MD—蒸发—结晶集成技术进行实验室研究,回收的氯化钠达到国家日晒盐的标准,MD与蒸发出来的水回用于洗涤水。解决了传统生化方法的难题,利用蒸发过程的蒸汽冷凝水余热或环氧树脂生产过程的废热作为MD热源,节省了能耗,回收了氯化钠,不但降低污染程度,又有一定的经济效益[10]。

2.4水溶液中挥发性有机物溶质脱除

2.4.1含氰废水的处理

氰化物毒性极强,含氰废水必须经过达标处理后才能排放。采用传统方法(如焚烧法、氯碱法、臭氧法、生物法等)处理含氰废水,氰化物通常会被分解破坏,有的且造成二次污染(如焚烧过程中产生大量二氧化碳和氮氧化物,生物处理将氰化物转化为二氧化碳、氨或甲酸、甲酰胺等)。为了解决传统方法的缺点,一种比较新颖的处理方法———化学吸收膜蒸馏(也称膜吸收),受到极大关注。柴晓利等以NaOH溶液为吸收液,利用化学吸收膜蒸馏进行含氰废水的实验室研究,对氰化物进行了回收利用,且不造成二次污染,能耗低,投资少,易于工业化。 3.2.2含酚废水的处理张凤君等采用化学吸收膜蒸馏进行含酚废水的实验室研究,以NaOH溶液为吸收液,45℃、pH≈0时,经处理苯酚质量浓度由5 000μg/mL降至50μg/mL以下,苯酚的去除率达95%以上。秦操采用VMD处理含酚废水,在较低进料浓度、pH=12、50~60℃、进料流量60L/h、冷侧压力· 5.33kPa时,膜通量超过30kg/(m2·h),离子截留率和苯酚去除率均在90%以上[11]。

2.4.2丙烯腈废水的处理

沈志松等开展了VMD分离净化丙烯腈废水的实验室研究,取得满意结果。他们将冷凝液经过二次MD浓缩,在冷侧进行分步冷凝,先用温度较高的冷却水冷凝分离掉气相中的水,然后用冷冻盐水冷凝回收丙烯腈。在实验室研究基础上,又进行了中试研究,虽然中试的效果与实验室有所差距,但通过中试取得了许多经验和数据。实验结果表明,VMD处理丙烯腈废水技术上是可行的,丙烯腈的去除率达99%,最低出水质量浓度在5mg/L 以下,达到排放要求[12]。

2.4.3低碳醇废水的处理

MD也可用于回收废液中的低碳醇类,目前尚处于实验室研究阶段。马玖彤等采用MD 进行甲醇废水的实验室研究,10.00g/L的甲醇溶液经处理后可降至0.03g/L以下,达到国家排放标准。 Lee等在实验室用SGMD分离异丙醇-水溶液, 以N2作为吹扫气体,将异丙醇的质量分数从3%提高到10%,异丙醇最大分离系数为10~25[13]。

2.4.4脱除回收废水中的氨

近年来,控制或去除废水中的氨氮是环境领域的研究热点之一。膜分离技术的发展,为氨氮废水的处理提供了新的思路。唐建军等采用化学吸收膜蒸馏进行了脱除水溶液中氨的实验室研究, 结果表明,化学吸收膜蒸馏可脱除水溶液中的氨。郝卓莉等采用化学吸收膜蒸馏在实验室中处理焦化厂剩余氨水中的氨氮及挥发性酚,取得良好效果,氨的去除率高达99.7%,回收率99.5%,能源费用仅为蒸馏法的4.36%。尽管化学吸收膜蒸馏处理氨氮废水的研究取得了一些成果,但这方面的研究报道还较少,一些问题还有待深入认识[14，15]。

3展望

由上述各种案例及实际运用当中，我们可以看到膜蒸馏技术在实际应用当中还存在许多问题。这些问题经过汇总和整理后，主要体现在以下几个方面。

（1）我们需要研制分离性能好，价格低廉的膜。目前之所以膜蒸馏与其他分离技术相比较竞争力不强，一个很主要的原因是用于膜蒸馏的膜成本较高。迫切需要研制出具有良好分离性能而且价格低廉的膜以适应膜蒸馏的发展。

（2）应该完善机理模型。机理模型是进行过程优化及设计计算的理论指导。虽然许多研究者已经从不同角度对膜蒸馏的机理进行了研究，但仍存在着不少缺陷，有必要加以进一步完善。

（3）提高热量利用率。膜蒸馏是具有相变的、需要消耗热量的过程，热量利用率是它的一个重要技术经济指标。膜蒸馏中不可避免地存在着因热传导造成的热量损失，如何减少这部分热量损失，是值得研究的重要课题。

（4）发挥常压低温脱水的优势，开展应用研究。研究表明重点应用是热敏性物质水溶液的浓缩。另外，膜蒸馏过程简单和设备技术要求不高等特点，很适合于小规模的盐水淡化，这对偏远地区及野外作业人员解决饮用水问题有着重要意义。

（5）寻找和完善膜蒸馏与其他过程如何合理有效的相结合。膜蒸馏可与其他分离过程相结合，以提高分离效率如反应与蒸馏的集成、渗透蒸发与膜蒸馏的结合。

（6）加强对减压膜蒸馏的研究。在四种膜蒸馏方式中，减压膜蒸馏的通量相对较大，而且操作过程中膜不易损坏，下游侧的阻力也较其他三种小。

膜蒸馏在处理有机污染物,海水淡化等的方面发挥了巨大作用。可以预见在废水处理中，未来饮用水问题上，膜蒸馏技术有着巨大的潜力。近些年来科技工作者对它的应用研究更为普遍、深入，随着新膜的出现，相信膜蒸馏会不断发展、一步步地走向成熟

4 参考文献

[1] 谷奥环保网水处理技术专题，2011

[2] Kevin https://www.360docs.net/doc/03805436.html,wson, Douglas R.Lloyd ,Membrane distillation, Journal of Membrane Science,1997,124:1-25

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[7] 王军，中国给水排水，疏水膜蒸馏浓缩技术用于RO浓水回用处理的研究，2007

[8] 王车礼钟璟王军，膜科学与技术, 膜蒸馏淡化处理油田高含盐废水的实验研究2004(1): 46-49

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[10]李盛姬，范立海，陈欢林等。高浓废水资源化理与水回收利用的膜集成新技术，现代化工，2007，27（2）：511-513

[11] 柴晓利，赵由才，王猛，化学吸收膜蒸馏法处理含氰废水的研究，苏州科技学院学报，2003，16（1）：36-39

[12] 沈志松，减压膜蒸馏技术处理丙烯晴废水研究膜科学与技术，2000年20卷第2期。

[13]马玖彤等，莫蒸馏法处理甲醇水溶液的研究，水处理技术，2003，29（1）：19-21

[14]唐建军等，减压膜蒸馏法脱除水溶液中氯的工艺条件影响研究。矿业工程，2001，21（4）：52-57

[15]郝卓丽等，膜吸收法处理焦化厂剩余水中氨氮基苯酚，水处理技术，1006，32（6）：24-27

膜蒸馏的现状及发展前景综述

膜蒸馏的现状及发展前景综述刘凡10991306 环境科学摘要近年来，随着膜分离技术的快速发展，越来越多的膜运用到了实际生活和生产之中。膜蒸馏是在上个世纪八十年代初新发展起来的一种新型分离技术。是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程它与常规蒸馏一样都以汽液平衡为基础,依靠蒸发潜热来实现相变。真空膜蒸馏是膜蒸馏四种操作方式中的一种具有膜通量大、分离系数高、设备简单、易于操作和实现等特点[1],能够被广泛应用于易挥发组分的脱除和海水、苦咸水淡化等方面。在国家提倡建设和谐社会的今天研发和利用膜蒸馏技术来实现海水淡化、节能减排和废水的综合利用具有重要的意义。其主要运用在冶金工业，有机废水，和海水淡化方面。本篇综述将就膜蒸馏的现状及前景进行整理和总结。关键词：膜蒸馏废水处理海水淡化 Summarize of present situation and d evel opment prospects of membrane distillation Fanliu 10991306 Environmental science ABSTRACT In recent years, with the rapid development of membrane separation technology, more and more film applied to real life and production. Membrane distillation is a new type of separation technology that developed in the 1980s. It is the new type that combination of membrane separation technology and traditional evaporation procession. Like conventional distillation, membrane separation process is basis on the vapor liquid equilibrium, and depending on the implementation phase change latent heat of evaporation. Vacuum membrane distillation is one of the four kinds of membrane distillation operation mode with large flux, high separation factor, simple equipment, easy to operate and implement etc. that can be widely used in the removal of volatile components and seawater, brackish water desalination, etc. The state advocates the construction of a harmonious society today, develop and use the membrane distillation technology for desalination has the vital significance to achieve energy conservation, emission reduction and comprehensive utilization of wastewater. It’s mainly used in metallurgy industry, organic wastewater, and seawater desalination. This review will present situation and prospects of membrane distillation for sorting and summary. Key words: Membrane distillation Waste water treatment Seawater desalination 1膜蒸馏技术简介膜蒸馏是在上个世纪八十年代初发展起来的一种新型分离技术，是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程。它与常规蒸馏一样都以汽液平衡为基础，依靠蒸发潜热来实现相变。它以膜两侧的温差所引起的传递组分的蒸汽压力差为传质驱动力，以不被待处理的溶液润湿的疏水性微孔膜为传递介质。在传递过程中，膜的唯一作用是作为两相间的屏障，不直接参与分离作用。分离选择性完全由气——液平衡决定。膜蒸馏过程是热量和质量同时传递的过程。膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触称为热侧，另一侧直接或间接地与冷的液体接触称为冷侧。由于膜的疏水性，水溶液不会从膜孔中通过，但膜两侧由于挥发组分蒸气压差的存在，而使挥发蒸气通过膜孔从高蒸气压侧传递到低蒸气压侧，而其它组分则被

膜材料发展前景与展望

膜材料发展前景与展望一、国内外经济对膜产业的重大需求近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％

以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。

膜蒸馏技术的研究进展

膜蒸馏技术的研究进展摘要：膜蒸馏是一种热驱动新型分离技术，自上世纪80年代才引起人们的重视。本文主要对膜蒸馏技术的过程机理、膜材料的选择、常见问题、以及应用进行了评述，并对以后膜蒸馏的发展做出了展望。关键词：膜蒸馏；膜；应用；质量传递；热量传递膜蒸馏是一种新型的非等温物理分离技术，以疏水性多孔膜两侧的蒸汽压差为推动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，可看作是膜过程与蒸馏过程的集合。膜蒸馏过程区别于其他膜分离过程有如下的特点：膜是微孔膜；不能被所处理的液体浸润；只有蒸汽通过膜孔介质；膜孔内没有毛细冷凝现象发生。该分离技术不是膜过程与蒸馏过程的简单结合，它自身有许多优点。如，良好的化学稳定性；截留率高；较低的操作温度和压力，能有效利用地热工业余热等廉价能源；可与其他分离过程整合；可处理热敏性物质和高浓度废水等。因此，自膜蒸馏技术首次提出以来，一直受到了学者的广泛关注。本文对进近几年来的膜蒸馏的最新研究进展，尤其是针对膜蒸馏理论的应用研究进行了概述。 1.膜蒸馏的分类根据扩散到膜冷凝侧蒸汽冷凝方式的不同，膜蒸馏分为多种类型，如直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙膜蒸馏（AGMD）、气扫式膜蒸馏（SGMD）、真空膜蒸馏（VMD）。（1）直接接触式膜蒸馏（DCMD）这种装置相对简单，两侧的液体直接与多孔膜的表面接触，蒸汽的扩散路径仅仅局限于膜的厚度。它是出现最早也是研究最广泛的膜蒸馏过程，但其热损耗也最大。由于有较大的渗透量，颇受研究者重视，较适用于主原料是水的情况，如海水或苦咸水脱盐或水溶液的浓缩，也有人用其浓缩水果汁、血液及废水处理等。（2）气隙式膜蒸馏（AGMD）在冷凝面与膜表面之间有一停滞的空气隙存在，蒸汽穿过气隙后在冷凝面上冷凝。与前者相比，由于气隙的存在，减小了过程的热耗损，但是渗透通量低，结构复杂，且不适用于中空纤维膜，限制了商业推广。（3）气扫式膜蒸馏（SGMD）结果与直接接触式膜蒸馏相似，不同之处在于，惰性气体将透过侧的蒸汽吹出，并在外部进行冷凝。这样可以减少热量损耗，加快传质。刘乾亮[1]等采用气扫式膜蒸馏法处理高浓度氨氮废水，重点考察了料液初始pH值、料液流量和吹扫气体流量等因素对处理效果的影响。结果表明：增大吹扫气体流量可促进氨氮的去除,有利于氨氮的传质和分离过程。（4）真空膜蒸馏（VMD）的膜两侧气体压力差比其他膜蒸馏的膜两侧气体压力差大，因而比其他形式的膜蒸馏具有更大的蒸馏通量。宜于脱除水溶液中的挥发性溶质。唐娜[2]等采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究。连续运行的结果表明：温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素，对膜通量影响较大。 2.膜蒸馏组件

萃取过程及危险性分析

编号：SM-ZD-43628 萃取过程及危险性分析Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

萃取过程及危险性分析简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。工业上对液体混合物的分离，除了采用蒸馏的方法外，还广泛采用液—液萃取。例如，为防止工业废水中的苯酚污染环境，往往将苯加到废水中，使它们混合和接触，此时，由于苯酚在苯中的溶解度比在水中大，大部分苯酚从水相转移到苯相，再将苯相与水相分离，并进一步回收溶剂苯，从而达到回收苯酚的目的。再如，在石油炼制工业的重整装置和石油化学工业的乙烯装置都离不开抽提芳烃的过程，因为芳香族与链烷烃类化合物共存于石油馏分中，它们的沸点非常接近或成为共沸混合物，故用一般的蒸馏方法不能达到分离的目的，而要采用液—液萃取的方法提取出其中的芳烃，然后再将芳烃中各组分加以分离。液—液萃取也称溶剂萃取，简称萃取。这种操作是指在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用液体混合物中各组分在两相中分配差异的性质，

膜蒸馏过程探讨_吕晓龙

第30卷第3期膜科学与技术V o l.30N o.3 2010年6月M EM BR AN E SCI EN CE A ND T ECH N OL OG Y Jun.2010 专家论坛膜蒸馏过程探讨吕晓龙 (天津市中空纤维膜材料与膜过程重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地, 天津工业大学生物化工研究所,天津300160) 摘要:讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性.提出水膜阻力概念,认为疏水膜材料结构的优化与膜蒸馏工艺有关.提出鼓泡膜蒸馏方法,在热流体中鼓入空气气泡,由气液两相流效应来强化热流体的扰动.提出透气膜蒸馏方法,通过气体的吹扫夹带作用,使膜孔内水蒸气的传质由低效的扩散转为高效的对流机理.提出曝气膜蒸发方法,利用不同温度的空气吸湿原理进行膜曝气.将膜蒸馏过程与化学除硬度、超滤耦合,可除去结垢性钙镁离子;将膜蒸馏过程与气浮絮凝过程耦合,可除去有机污染物,实现高倍率浓缩.提出多效膜蒸馏方法,膜组件兼有蒸发与换热功能,使膜蒸馏过程中的水蒸气冷凝与原水加热过程耦合,可以实现低成本的膜蒸馏过程. 关键词:膜蒸馏;疏水膜;超疏水性;水膜阻力;膜过程;工艺耦合中图分类号:T Q028.8文献标识码:A文章编号:1007-8924(2010)03-0001-10 在高收率海水淡化、工业循环冷却水和反渗透浓水的零排放、高效节能化工浓缩等领域,都涉及高盐度水的深度浓缩问题,尤其是高盐度难处理工业废水的排放问题日益被关注,其零液体排放是未来深度水处理技术的发展方向.膜蒸馏(membrane distillation,MD)是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种液体分离技术,膜蒸馏过程是热侧液体的水分子蒸发汽化,穿过疏水膜的微孔,水相中非挥发性的离子和分子等溶质则不能透过疏水膜,从而实现溶液分离、浓缩或提纯的目的.膜蒸馏是有相变的膜过程,同时发生热量和质量的传递,传质的推动力为疏水膜两侧透过组分的蒸汽分压压差. 膜蒸馏过程的特征[1]:使用疏水性微孔膜,分离膜至少有一个表面与所处理的液体接触,且不能被所处理的液体润湿,传质推动力是液体中可汽化组分在膜两侧气相中的分压差.相对于其它的分离过程,膜蒸馏的优点主要有:(1)对液体中的离子、大分子、胶体等非挥发性溶质能达到100%的截留; (2)操作温度比传统的蒸(精)馏低;(3)操作压力远低于反渗透过程;(4)与传统的蒸馏设备相比,无蒸发器腐蚀问题,设备体积小,造价低.由于疏水膜材料与膜蒸馏工艺技术的进步,膜蒸馏技术日益显示出其在水处理领域高度浓缩方面的应用潜力,成为了膜领域中最被研究关注的热点方向之一,近年来有多篇综述性文章发表[2-5],在疏水膜材料[6-11]、膜蒸馏工艺[12-21]方面开展了深入研究,并且在水中有用物的回收浓缩[22-27]方面开展了膜蒸馏技术的实际应用研究,本课题组近年来也开展了一些相关研究工作[28-34]. 由于膜蒸馏是一个有相变的膜分离过程,在膜蒸馏的工艺设计上,必须考虑系统的保温与热能回收,否则运行费用较高.目前膜蒸馏技术还未能大规模工业化应用,主要是因为在疏水膜材料的亲水化渗漏、膜组件结构设计与干燥方法、膜蒸馏工艺流程优化与系统集成、蒸汽相变热回收、加热与废热利用方式等一系列膜蒸馏环节上均有待于提高.结合本课题组在膜蒸馏方面已开展的研究工作,本文就膜蒸馏过程的一些问题进行探讨. 收稿日期:2010-01-06 基金项目:863课题工业循环冷却水膜集成净化过程研究(2008AA06Z303);天津市重点基金课题废水浓缩减排与淡化再利用技术研究(09JCZDJC26300) 作者简介:吕晓龙(1964-),男,山西省忻州市人,博士,博士生导师,从事中空纤维分离膜制备与膜分离过程研究, E-mail:luxiao lo ng@https://www.360docs.net/doc/03805436.html,

功能材料发展趋势

材料】功能材料发展趋势功能材料发展趋势功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究。1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中,都把功能材料技术列为关键技术之一加以重点支持。各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。 1、新型功能材料国外发展现状当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等

蒸馏装置火灾爆炸危险性分析

蒸馏装置火灾爆炸危险性分析摘要运用美国道化学公司（DOW）“火灾、爆炸危险指数法”（第七版），对中国石化北京燕山分公司炼油某厂蒸馏装置的火灾爆炸危险性进行分析评价，暴露出安全生产中存在的问题，得出评价结果，给出采取的对策和措施，厂内安排积极整改，降低了生产装置的危险性。关键词蒸馏装置；火灾爆炸；分析评价 1前言中国石化北京燕山分公司炼油某厂蒸馏装置（以下简称“蒸馏装置”）采用成熟的三级蒸馏（即初馏、常压蒸馏和减压蒸馏）方法，对原油进行加工处理，生产过程中所用物料多为易燃易爆物质，生产操作连续性强，近几年曾先后几次发生着火事故，具有较大的火灾爆炸危险性。本文采用美国道化学公司（DOW）“火灾、爆炸危险指数法”（第七版），对该装置进行详细分析，评价出生产装置的火灾爆炸危险度等级、导致事故发生的潜在隐患，并提出有效的对策措施。 2蒸馏装置简介蒸馏装置由中国石化建设工程公司设计，燕山建筑安装公司承建，2005年7月开始建设，2006年12月建成竣工，2007年6月投产，加工能力800万吨/年。蒸馏装置利用成熟的蒸馏工艺技术原理，将原油分离成各种不同沸点的馏份，送至不同的下游装置，进一步加工生产出合格的产品。装置中存在的主要危险化学品有原油、石脑油、航煤、液化气、硫化氢、燃料气、氨等，另外还存在柴油、蜡油、渣油、缓蚀剂、破乳剂等一般化学品。生产过程危险有害因素主要包括火灾、爆炸、硫化氢中毒等。蒸馏装置流程方框图见下页图—1。 3DOW“火灾、爆炸危险指数法”简介道化学公司“火灾、爆炸危险指数法”是由美国道化学公司首创的安全评价方法，自1964年提出第一版至1994年的近三十年中，共进行了六次修改，目前已经发展到第七版。它是以单元重要危险物质在标准状态下的火灾、爆炸或释放出危险性潜在能量大小为基础，同时考虑工艺过程的危险性，计算初期单元火灾爆炸指数（F&EI）,确定危险等级；再针对采取的安全对策措施，进行火灾爆炸指数的补偿计算，得出单元补偿火灾爆炸指数（F&EI）’，确定危险等级，使危险降低到人们可以接受的程度。

PE保护膜发展前景

PE保护膜发展前景保护膜是一种具有保护功能的膜状材料，保护膜的主要作用是保护材料在运输、贮存和加工过程中，免受有害气体、微生物的腐蚀；防止粉尘污梁、机械划伤；另在弯曲、压伸加工过程中，提高材料与模具有润滑性、改善加工作业性；从而保证或提高产品的等级，降低原材料消耗，为企业增加效益。而保护膜材料在工业领域的应用更是发展迅速，对保护膜的品质以及特性也提出了更高的要求，保护膜的研制与应用主要兴起于七十年代初日本、美国及欧洲一些国家，经过几十年的发展，现已在机械、仪表、电子、船舶、建筑材料及汽车制造等行业获得了广泛的应用。我国起步在八十年代初中期，成长于九十年代初期，因此，在保护膜的基础研究，生产技术及应用等方面与发达国家有一定差距。如发达国家保护膜仅以基材划分就达几十种之多，从加工目的划分又有单纯保护、轻加工用、中加工和重加工用保护膜。将保护膜的PVC塑料面膜与涂塑上硅的离型试剥离，将面膜背面涂布胶水的一面用劲捏合，使胶与胶紧密地粘合一起，然后再拉离，注意胶与胶之间被抻的胶丝最长不能超过0.2毫米，这样，该保护膜在使用时脱胶的可能性就极小。检验PVC面膜的厚度也很重要，因为它关系到保护膜承受的冲击力。一般面膜的厚度以9丝左右为宜。如果需要深雕，面膜的厚度就应相应增加，否则会被击穿，损坏被加工的物体。检测面膜的厚度可用千分尺。单凭目测、手摸不易准确掌握，因为一根头发的直径为7丝左右，试想手感灵敏度是难以达到的。使

用者勤买及时用，不要存积过多，因为季节的转换，温、湿度的变化，均能够影响保护膜的质量。保护膜不宜暴晒，也不宜受潮，择通风处放置为宜。采用多功能防水剂生产的环保包装产品，纸张在加工工艺上不需要增加特殊设备，加工过程中，纸张不会产生任何皱折，干燥速度较快，胶层可根据要求进行厚薄度的调整，多功能防水剂还可以做黏胶剂使用，比普通的黏胶剂封口更牢固还能防水，存放时间也长，不会产生“爆口”现象。可广泛用于食品、茶叶、药品、饮料颗粒冲剂等各类包装。近十年来，中国的PE保护膜的生产和应用得到快速发展，产量大幅度提升，已成为世界最大的生产国。随着科学技术的发展和生活水平的提高，对日用品、食品、药品和各种工业产品的包装提出了更高的要求，高性能、功能化软塑包装材料成为开发研究的重点，具有高阻隔性、高透明性、多功能保鲜性、无菌性的软塑包装材料日益受到人们的重视，并且显示出不断增长的市场需求。开发性能优异、外观得体、包装操作便利、环保安全的用于食品医药包装的产品，对于提高我国食品和医药产品的包装档次，满足日益增长的市场需求，替代进口，增强食品医药产品的出口能力，已成为十分迫切的任务。目前国内PE保护膜的生产和应用仍处于高速度、低效益和高消耗的粗放型增长阶段。大多数产品档次偏低，与发达国家存在较大差距，特别是在薄膜的功能性方面差距更为明显，大多数高档功能性包装材

有机溶剂使用、蒸馏过程中的安全建议及要求

编号：SM-ZD-63007 有机溶剂使用、蒸馏过程中的安全建议及要求Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

有机溶剂使用、蒸馏过程中的安全建议及要求简介：该规程资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。一、有机溶剂使用过程中的安全对策：在化学反应过程中，绝大部分的化学反应都是在溶剂中进行的。溶剂是一个重要的媒介，它可以使参加反应的各种物质分子得以均匀分布，增加分子间碰撞接触机会，加速反应的进程。溶剂可以传导热量，通过它可以向反应物质提供热量，促进反应的进行；通过它也可以将反应放出的热量传出，保证反应的安全。溶剂的选择还可以直接影响反应的速度、反应的方向、反应的完全程度以及反应产物的构型等等。因此，正确地选择和使用溶剂，满足生产工艺的要求，对实现有机合成的经济目标和安全目标具有十分重要的意义。（一）有机溶剂主要危险： 1、大多为易燃物质，遇引火源容易发生火灾； 2、大多具有较低的闪点和极低的引燃能量，在常温或较

膜蒸馏技术最新研究应用进展

2013年第33卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·289·化工进展膜蒸馏技术最新研究应用进展申龙，高瑞昶（天津大学化工学院制药工程系，天津 300072）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。本文简要介绍了膜蒸馏的热质传递原理以及直接接触式、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，包括：膜蒸馏的操作及膜特性参数的影响机理研究；更多高性能的膜材料的研制；对膜污染在工艺与操作参数方面的改进；通过能源利用与组件优化强化膜蒸馏过程等。概述了膜蒸馏在海水脱盐制备纯水、食品工业中果汁浓缩及酒精发酵、化学可挥发性物质的分离以及有毒有害废水处理方面的最新应用。最后，进一步指出过程参数的综合影响、膜材料的商业化、膜组件设计以及过程热效率是目前阻碍膜蒸馏工业化应用的主要问题。展望了加强能源研究、专注于商业用膜的研发、较多关注于其他膜蒸馏过程以及系统角度的优化分析是膜蒸馏技术未来的发展方向。关键词：膜蒸馏；膜；传热；优化；脱盐中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）02–0289–09 DOI ：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.02.004 Research and application progress of membrane distillation SHEN Long ，GAO Ruichang （School of Chemical Engineering and Technology ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ） Abstract ：Membrane distillation is a new thermally-driven separation process ，in which vapor molecules driven by partial pressure gradient across the membrane are able to transfer through the pores and condense outside the membrane. In this paper ，the heat and mass transport mechanisms and four mainly used membrane configurations ，i .e .，direct contact membrane distillation ，air gap membrane distillation ，sweeping gas membrane distillation and vacuum membrane distillation are described. New research progress is reviewed ，including influence of membrane operation and characteristic parameters ，preparation of membrane with high performance ，improvement in process and operation parameters aiming at membrane fouling ，enhancement of membrane distillation process by optimizing energy utilization and modules. In addition ，applications in desalination and water purification ，juice concentrate and alcohol fermentation ，separation of chemical volatile organic compounds as well as toxic waste water treatment are summarized. Finally ，the obstacles faced by membrane distillation ：combined influence of pertinent parameters ，commercialization of membrane materials ，membrane module design and thermal efficiency of the process are presented. To achieve its further application ，it is necessary to strengthen energy studies ，to develop more commercialized membrane materials ，to focus more on other membrane distillation configurations ，and to analyze and optimize the process systematically. Key words ：membrane distillation ；membranes ；heat transfer ；optimization ；desalination 联系人：高瑞昶，副教授，从事精馏及溶媒回收研究。E-mail gaoruichang @https://www.360docs.net/doc/03805436.html, 。收稿日期：2013-07-25；修改稿日期：2013-08-26。第一作者：申龙（1988－），男，硕士研究生，从事膜分离相关研究。

分子蒸馏技术及其应用的研究进展(精)

综述与专论分子蒸馏技术及其应用的研究进展陈立军陈焕钦 (华南理工大学化学工程研究所,广州510640 摘要分子蒸馏是一种在高真空下进行的特殊蒸馏技术。分子蒸馏是一项国内外正在工业化开发应用的高新分离技术,尚未实现大规模的工业化。分子蒸馏技术同普通蒸馏技术的差别很大。介绍了分子蒸馏基本原理、技术特点、主要装置和优势。此外还详细介绍了分子蒸馏技术在国内外的应用新进展,并提出了未来分子蒸馏领域的重点研究方向。关键词平均自由程分子蒸馏应用进展R esearch Progress in the T echnique of Molecular Distillation and its Application Chen Lijun Chen H uanqin (R esearch I nstitute of Chemical E ngineering ,Southern China U niversity of T echnology ,G uangzhou 510640 Abstract The m olecular distillation (short -path distillation or unobstructed distillation is a special separation technique of liquid -liquid and a special distillation technique under the high vacuum.It is an industrializing Hi -tech at home and abroad and not used in

膜蒸馏技术

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 distillation LiXiaoRan,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;development 1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。膜的一侧与热的待处理溶液直接接触(称为热侧)，另一侧直接或间接地与冷的水溶液接触(称为冷侧)，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的[1]。膜蒸馏过程必须具备以下特征以区别于其它膜过程[2]：①所用的膜为微孔膜；②膜不能被所处理的液体润湿；③在膜孔内没有毛细管冷凝现象发生；④只有蒸汽能通过膜孔传质； ⑤所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡；⑥膜至少有一面与所处理的液体接触；⑦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。 2膜蒸馏的分类根据扩散到膜冷凝侧蒸汽冷凝方式的不同，膜蒸馏分为多种类型，如直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙膜蒸馏（AGMD）、气扫式膜蒸馏（SGMD）、真空膜蒸馏(VMD)，如图1所示。DCMD结构简单，渗透量较大，颇受研究者重视，较适用于主原料是水的情况，如海水或苦咸水脱盐或水溶液的浓缩，也有人用其浓缩水果汁、血液及废水处理等[3-6]。AGMD具有热效率高及从水溶液中脱除挥发

分子蒸馏技术的原理和应用(精)

分子蒸馏技术的原理和应用分子蒸馏技术简介分子蒸馏是一项较新的尚未广泛应用于产业化生产的分离技术，能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的题目。分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，它依据分子运动均匀自由程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的分离本钱，极好地保护了热敏性物质的特点品质，该项技术用于纯自然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯自然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。分子蒸馏技术，作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效的分离手段，自本世纪三十年代出现以来，得到了世界各国的重视。到本世纪六十年代，为适应浓缩鱼肝油中维生素Ａ的需要，分子蒸馏技术得到了规模化的产业应用。在日、美、英、德、苏相继设计制造了多套分子蒸馏装置，用于浓缩维生素Ａ，但当时由于各种原因，应用面太窄，发展速度很慢。但是，在过往地三十多年中，人们一直在不断地重视着这项新的液－液分离技术的发展，对分离装置精益求精、完善，对应用领域不断探索、扩展，因而一直有新的专利和新的应用出现。特别是从八十年代末以来，随着人们对自然物质的青睐，回回自然潮流的兴起，分子蒸馏技术得到了迅速的发展。对分子蒸馏的设备，各国研制的形式多种多样。发展至今，大部分已被淘汰，目前应用较广的为离心薄膜式和转子刮膜式。这两种形式的分离装置，也一直在精益求精和完善，特别是针对不同的产品，其装置结构与配套设备要有不同的特

点，因此，就分子蒸馏装置本身来说，其开发研究的内容尚十分丰富。在应用领域方面，国外已在数种产品中进行产业化生产。特别是近几年来在自然物质的提取方面应用较为突出，如：从鱼油中提取EPA与DHA、从植物油中提取自然维生素E等。另外，在精细化工中间体方面的提取和分离，品种也越来越多。我国对分子蒸馏技术的研究起步较晚，八十年代末期，国内引进了几套分子蒸馏生产线，用于硬脂酸单甘酯的生产。国内的科研职员也曾经作过一些研究，但未见产业化应用的报道。分子蒸馏成套产业化装置具有设计新奇、结构独特、工艺先进，可明显进步分离效率。从小试到产业化生产又到小试的反复循环实验探索中，特别解决了产业化生产中轻易出现的突出题目。如有效地解决了物料返混题目，明显地进步了产品质量，创造性地设计了有补偿功能的消息密封方式；实现了产业装置高真空下的长期稳定运行。该项技术属国内领先、国际先进。截止目前为止已经开发的产品有二十余种，如：硬脂酸单甘酯、丙二醇酯、玫瑰油、小麦胚芽油、米糠油、谷维素等。并已确定了应用分子蒸馏技术的有关工艺条件，为进行产业化生产奠定了基础。分子蒸馏的原理和装置的结构决定其有如下特点：１、分子蒸馏的操纵温度远低于物料的沸点：由分子蒸馏原理可知，混合物的分离是由于不同种类的分子溢出液面后的均匀自由程不同的性质来实现的，并不需要沸腾，所以分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操纵的，这一点与常规蒸馏有本质的区别。２、蒸馏压强低：由于分子蒸馏装置独特的结构形式，其内部压强极小，可以获得很高的真空，因此分子蒸馏是在很低的压强下进行操纵，一般为×10-1Pa数目级（×10-3为托数目级）。

膜分离技术的发展趋势

膜分离技术的发展趋势膜分离过程作为一门新型的高效分离、浓缩提纯及净化技术，已成为解决当代能源、资源和环境污染问题的重要高新技术及可持续发展技术的基础。膜分离技术的发展趋势可由以下两个方面说明。一、技术上的发展趋势从技术上看，虽然膜分离已经获得了巨大的进展，但多数膜分离过程还处在探索和发展阶段，具体可概括为下列四点。（1）新的膜材料和膜工艺的研究开发为了进一步提高膜分离技术的经济效益，增加竞争能力，扩大应用范围，要求降低膜成本，提高膜性能，具有更好的耐热、耐压、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、抗污染、易清洗等特点，这些要求推动了膜材料和膜工艺的研究开发。 ①高聚物膜在今后相当长的一段时间内，高聚物仍将是分离膜的主要材料。其发展趋向是开发新型高性能的高聚物膜材料，加强研究使膜皮层"超薄"和"活化"的技术，具体包括四个方面。 a.适合各种膜分离过程的需要，合成各种分子结构的新型高聚物膜并定量地研究膜材料的分子结构与膜的分离性能之间的关系。开发新型高聚物膜的另一种途径是制造出高聚物"合金"膜材料，将两种或两种以上已有的高聚物混合起来作为膜材料。这样，此分离

膜就会具有两种或两种以上高聚物的功能特性。这种制膜方法比合成法更经济、更迅速。 c. 对制成的高聚物膜进行表面改性，针对不同的分离过程引入不同的活化基团，使膜表面达到"活化"。 d. 高性能的膜材料确定后，同样重要的是要找到一个能使其形成合适形态结构的制膜工艺。进一步开发出制造超薄、高度均匀、无缺陷的非对称膜皮层的工艺。 ②无机膜由于存在不可塑、受冲击易破碎、成型差以及价格较贵等缺点，一直发展较慢。无机膜今后的发展方向是研究新材料和新的制膜工艺。 ③生物膜与高聚物膜在分子结构上存在巨大差异。高聚物膜以长链状大分子为基础;生物膜的基本组成为脂质、蛋白质和少量碳氢化合物。生物膜具有最好的天然传递性能，具有高选择性、高渗透性的特点。但近几年来研究的合成生物膜都不稳定，寿命很短，今后的发展趋势是制造出真正能在工业上实际应用的生物膜。（2）开发集成膜过程和杂化过程所谓"集成"是指几种膜分离过程组合来用。"杂化"是指将膜分离过程与其他分离技术组合起来使用。原因是∶单一的膜分离技术有它的局限性，不是什么条件下都适用的。在处理一些复杂的分离过程时，为了获得最佳的效益，应考虑采用集成膜过程或杂化过程。近年来膜技术与其他技术的联合应用已得到了一定的发展，如∶反渗透与超滤

化工典型工艺过程危险性分析

化工典型工艺过程及危险性分析 Lhjlyby: 吸附过程及危险性分析吸附是利用某些固体能够从流体混合物中选择性地凝聚一定组分在其表面上的能力，使混合物中的组分彼此分离的单元操作过程。吸附现象早已被人们发现和利用，在人们生活中用木炭和骨灰使气体和液体脱湿和除臭已有悠久的历史。18世纪末在生产上已应用骨灰脱除糖水溶液中的色素，20世纪20年代首次出现从气体中分离酒精和苯蒸气以及从天然气中回收乙烷等碳氢化物的大型生产装置。目前吸附分离广泛应用于化工、石油化工、医药、冶金和电子等工业部门，用于气体分离、干燥及空气净化、废水处理等环保领域。如常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从各种混合气体中分离回收H2、C02、CO、CH4、C2H4等气相分离；也可从废水中回收有用成分或除去有害成分，石化产品和化工产品的分离等液相分离。在吸附过程中选用的吸附剂活性炭等材料由于吸附热的积累或者由于空气进入吸附系统可能会引起活性炭的自燃，进而引起系统介质的燃烧。吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。例如活性炭与废水相接触，废水中的污染物会从水中转移到活性炭的表面上。固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附，其中具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。与吸附相反，组分脱离固体吸附剂表面的现象称为脱附(或解吸)。与吸收—解吸过程相类似，吸附—脱附的循环操作构成一个完整的工业吸附过程。吸附过程所放出的热量称为吸附热。根据吸附剂对吸附质之间吸附力的不同，可以分为物理吸附与化学吸附。物理吸附是指当气体或液体分子与固体表面分子间的作用力为分子间力时产生的吸附，它是一种可逆过程。吸附质分子和吸附剂表面分子之间的吸附机理，与气体液化和蒸汽冷凝时的机理类似。因此，吸附质在吸附剂表面形成单层或多层分子吸附时，其吸附热比较低，接近其液体的汽化热或其气体的冷凝热。化学吸附是由吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合作用造成，即在吸附质和吸附剂之间发生了电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成等现象。因而，化学吸附的吸附热接近于化学反应的反应热，比物理吸附大得多，化学吸附往往是不可逆的。人们发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行的是物理吸附；随着温度升高到一定程度，就开始产生化学变化，转为化学吸附。在气体分离过程中绝大部分是物理吸附，只有少数情况如活性炭(或活性氧化铝)上载铜的吸附剂具有较强选择性吸附CO或C2H4的特性，具有物理吸附及化学吸附性质。萃取过程及危险性分析工业上对液体混合物的分离，除了采用蒸馏的方法外，还广泛采用液—液萃取。例如，为防止工业废水中的苯酚污染环境，往往将苯加到废水中，使它们混合和接触，此时，由于苯酚在苯中的溶解度比在水中大，大部分苯酚从水相转移到苯相，再将苯相与水相分离，并进一步回收溶剂苯，从而达到回收苯酚的目的。再如，在石油炼制工业的重整装置和石油化学工业的乙烯装置都离不开抽提芳烃的过程，因为芳香族与链烷烃类化合物共存于石油馏分中，它们的沸点非常接近或成为共沸混合物，故用一般的蒸馏方法不能达到分离的目的，而要采用液—液萃取的方法提取出其中的芳烃，然后再将芳烃中各组分加以分离。液—液萃取也称溶剂萃取，简称萃取。这种操作是指在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用液体混合物中各组分在两相中分配差异的性质，易溶组分较多地进入溶剂相从而实现混合液的分离。在萃取过程中，所用的溶剂称为萃取