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1、化学工程师Sum116No5ChemicalEngineer2005年5月文章编号:1002-1124(2005)05-0032-04环境减压膜蒸馏技术工程及其在环保领域中的应用12范荣玉,郑细鸣(1.福建南平师范高等专科学校化学与环境工程系,福建南平353000;2.华南理工大学化工与能源学院,广东广州510640)摘要:减压膜蒸馏是一种新型的膜分离技术。本文主要
2、对减压膜蒸馏过程的机理、用膜材料、提高蒸馏性能的措施及在环保中的应用进行评述。关键词:减压膜蒸馏;机理;应用中图分类号:X78文献标识码:AVacuummembranedistillationanditsapplicationinenvironmentalprotection12FANRong-yu,ZHENGXi-ming(1.DepartmentofChemistryandEnvironmentEngineering,NanpingTeachersCollege,Nanping353000,China;2.Co
3、llegeofChemicalandEnergyEngineeringofSCUT,Guangzhou510640,China)Abstract:Vacuummembranedistillation(VMD)isanewmembraneseparationtechnique.ThispaperdiscussedthemechanismofVMD,materialsandmeasuresforimprovingdistillationperformance.TheapplicationsofVMDinenviron
4、mentprotectionfieldwerealsointroduced.Keywords:vacuummembranedistillation;mechanism;application[1]膜蒸馏(MD)提出于1967年,20世纪80年代开始发展,至今已在不少领域取得可喜的研究成果,1减压膜蒸馏的原理及特点特别是近年来适用于蒸馏的疏水膜研制成功,使膜减压膜蒸馏所用的膜为疏水性微孔膜。在料液蒸馏过程的开发和应用得到了进一步的发展。侧,膜直接与所处理的料液接触,料液流经膜面时,根据膜下游侧冷凝方式的不同,膜蒸馏
5、可分为其中挥发性组分部分汽化,同时,由于膜材料的疏水4种形式:直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏性,只要膜两侧的压差不超过液体透过临界压力,液(AGMD)、气扫式膜蒸馏(SGMD)和减压膜蒸馏体就不能透过膜孔;另一方面,利用真空泵使减压侧(VMD)。直接接触膜蒸馏热利用效率较低,提供给压力低于料液侧挥发性组分平衡蒸汽压,在传质推进料溶液的很大一部分热量在穿过膜时由热传导损动力即压差的作用下,蒸汽透过膜孔进入减压侧。失掉了。气隙式膜蒸馏虽通过在膜的透过物侧和冷减压膜蒸馏就是利用料液中不同组分挥发性的不同凝表面间加一
6、气隙解决了这个问题,但同时也增加而达到分离的目的。见图1。了传质阻力。气扫式膜蒸馏是将气体(如N2)吹过膜表面,使透过物在膜组件外部冷凝,所以,它与直接接触膜蒸馏和气隙式膜蒸馏相比,热传导损失和传质阻力都较小,但因为很少量的透过物会在很大的流动空气中蒸发,所以气扫式膜蒸馏构型中的冷凝器必须做更多的功。而减压膜蒸馏与以上3种膜蒸馏相比,却不存在这些缺陷。虽然减压膜蒸馏起Tb主体料液温度T1边界层温度Co主体料液溶质浓度步较晚,但它具有广阔的发展前景。C1边界层溶质浓度P1料液侧挥发性组分蒸汽压P2
7、减压侧压力J蒸馏通量图1减压膜蒸馏示意图在减压膜蒸馏体系中,下游侧采用低压(抽空),收稿日期:2005-03-25渗透冷凝作用发生在组件的外部。与渗透汽化很相作者简介:范荣玉(1970-),女,讲师,硕士研究生。主要从事环境化工方面的研究工作。似,它们都有相变的过程,但它们也有本质的区别。2005年第5期范荣玉等:减压膜蒸馏技术及其在环保领域中的应用33VMD与渗透汽化的根本区别在于膜在分离中所起减压膜蒸馏是传质传热同时进行的过程。减压的作用不同。渗透汽化使用的膜是稠密的匀质膜,膜蒸馏
8、过程的热量传递相应地分为5步完成:(1)其传质方式为溶解-扩散,传质推动力为膜两侧的热量从热溶液的主体通过边界层传递到热侧膜表流体静压差,分离程度取决于各组分在膜材料上的面;(2)在热侧膜面处部分热量提供汽化所需的汽化溶解性和挥发性;而减压膜蒸馏使用的是疏水性微热;(3)热量从热侧膜面传递到冷侧膜面;(4)在膜面孔膜,传质推动力为
