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中空纤维膜蒸馏工艺原理及技术指南

  膜蒸馏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差。

  中空纤维膜(hollow fiber membrane)外形像纤维状,具有自支撑作用的膜。它是非对称膜的一种,其致密层可位于纤维的外表面/如反渗透膜,也可位于纤维的内表面(如微滤膜,纳滤膜和超滤膜)。对气体分离膜来说,致密层位于内表面或外表面均可。

  世韩水处理膜蒸馏过程的特征: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。

  吸收膜蒸馏工艺流程:

  也称为渗透膜蒸馏,在一定的温度下当疏水性分离膜两侧温度相同时,膜两侧形成了水分子液态—气态—液态的两相平衡,不会发生水分子在疏水性分离膜两侧的传递。但当疏水性分离膜另一侧为对水分子有高度吸收作用的某种吸收剂时,由于化学位差的作用,气态水分子则被吸收进入吸收剂中,完成水分子的传质过程。对于传热过程而言,水分子在膜的料液侧吸热汽化,扩散通过疏水性分离膜的膜孔后,在膜的吸收液侧液化,在膜的另一表面释放出相变热,通过分离膜的热能传导回输作用,保持热能平衡。传质驱动力为水分子在疏水性分离膜两侧不同液体表面的蒸汽分压差,传质速度与膜面温度和吸收液的吸收能力(水合能力,浓度)有关,该方法也可称为吸收膜蒸馏。

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