膜蒸餾技術(shù)的應(yīng)用
目前膜蒸餾尚未被商家接受而全面進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用,膜蒸餾過程的研究尚需要在以下幾方面取得突破:① 研制出價(jià)格低、通量大,耐用性好的MD用膜,尤其是中空纖維膜;② 設(shè)計(jì)出傳熱、傳質(zhì)性能優(yōu)良的膜組件;③ 解決MD過程中的膜污染和膜潤(rùn)濕問題;④ 提高熱量利用率,降低膜蒸餾過程的能耗。
1 海水、苦咸水脫鹽
研究者們對(duì)膜蒸餾用于海水、苦咸水脫鹽方面進(jìn)行了大量研究工作,以期與反滲透相競(jìng)爭(zhēng)。膜蒸餾的產(chǎn)水質(zhì)量是其他膜過程所不能比擬的,Karakulski等將不同的造水膜過程進(jìn)行了對(duì)比:UF能脫除懸浮物和膠體,NF可完全除掉水中的有機(jī)碳,硬度可降低60%~87%,RO可將總固溶物截留99.7%;質(zhì)量最好的水是由膜蒸餾制備,產(chǎn)水的電導(dǎo)可達(dá)到0.8μS/cm, 固溶物質(zhì)量分率達(dá)0.6×10-6。但目前尚無(wú)性能良好的專門膜蒸餾用膜,膜蒸餾在大規(guī)模海水脫鹽上仍難以與反滲透技術(shù)相媲美。
2 非揮發(fā)性溶質(zhì)水溶液濃縮
膜蒸餾與其他膜過程相比,其主要優(yōu)點(diǎn)之一是可以在極高的濃度條件下運(yùn)行,即可以把非揮發(fā)性溶質(zhì)的水溶液濃縮到極高的程度,甚至達(dá)到飽和狀態(tài)。吳庸烈等采用自制的不對(duì)稱聚偏氟乙烯膜開展了從;撬釓U液中回收;撬岬膶(shí)驗(yàn)研究;杜軍等使用聚偏氟乙烯微孔膜,以減壓膜蒸餾法濃縮含鉻離子水溶液體系;Tomaszewska利用直接接觸式膜蒸餾濃縮純化氟硅酸、檸檬酸和硫酸等酸溶液,對(duì)檸檬酸和硫酸的截留率接近100%,對(duì)氟硅酸可將濃度從2%濃縮至35%,且發(fā)現(xiàn)對(duì)非揮發(fā)性酸的膜蒸餾過程類似于鹽溶液的膜蒸餾過程;Rincon等用直接接觸式膜蒸餾濃縮甘醇類水溶液,截留率亦接近100%;膜蒸餾技術(shù)用于濃縮果汁等液體食品加工過程中,具有保持食物原有的色、香、味,營(yíng)養(yǎng)不被破壞等突出優(yōu)點(diǎn),但上述工作大多仍處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。
3 水溶液中揮發(fā)性有機(jī)物溶質(zhì)脫除
膜蒸餾用于脫除揮發(fā)性有機(jī)物的研究已有很多,如從水溶液中脫除甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、氯仿、甲基異丁基酮以及鹵代揮發(fā)性有機(jī)化合物,同時(shí)脫除丙酮、乙醇和丁醇等。恒沸混合物采用膜蒸餾處理,可打破固有的氣、液平衡關(guān)系,得到較好的分離,如甲酸/水恒沸混合物的分離、丙酸/水恒沸混合物的分離。
4 廢水處理
膜蒸餾在廢水處理方面應(yīng)用前景廣闊。Zakrzewska等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),膜蒸餾在處理低放射性廢水方面具有突出優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)⒎派湫詮U水濃縮至很小的體積,并具有極高的截留率,很容易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。Cryta等采用超濾順蒸餾集成處理含油的廢水,經(jīng)超濾得到的滲透液含油小于5mg/L,再將超濾得到的滲透液經(jīng)MD進(jìn)一步凈化,油可以全部除去,另外可將水中99.5%的有機(jī)物和99.9%的溶質(zhì)除去;沈志松等采用減壓膜蒸餾處理丙烯腈工業(yè)廢水,可以達(dá)到國(guó)家頒布的丙烯腈排放控制要求;Banat等采用PP管狀膜組件對(duì)含亞甲基藍(lán)的廢水作為料液進(jìn)行了真空膜蒸餾的實(shí)驗(yàn)研究,效果良好。
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