新型膜分離技術(shù)課件.ppt

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1、第十四章新型膜分離技術(shù)10/7/2021膜蒸餾與膜接觸器MembraneDistillation&MembraneContactors1.膜蒸餾概述膜蒸餾（MembraneDistillation）是20世紀(jì)60年代中期由MEFindly提出，80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型膜分離技術(shù)。其原理是以微孔疏水膜將兩種不同溫度的水溶液分開(kāi)，由膜兩側(cè)溫度差造成二側(cè)蒸氣壓差，使易揮發(fā)組分的蒸氣分子通過(guò)膜孔從高溫側(cè)向低溫側(cè)擴(kuò)散，并冷凝；其他組分則被疏水膜阻擋在熱側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離或提純的目的。膜蒸餾（MD）是膜技術(shù)與蒸發(fā)

2、過(guò)程相結(jié)合的膜分離過(guò)程。屬熱驅(qū)動(dòng)膜過(guò)程。實(shí)現(xiàn)MD需要有兩個(gè)條件：①所用膜必須是疏水微孔膜（對(duì)分離水溶液而言）；②膜兩側(cè)要有一定的溫度差存在，以提供傳質(zhì)所需的推動(dòng)力。3膜蒸餾示意圖整個(gè)傳遞過(guò)程包括三個(gè)步驟：1）高溫側(cè)蒸發(fā)；2）蒸氣分子通過(guò)疏水膜孔進(jìn)行傳遞；3）低溫低冷凝。43.膜蒸餾的特點(diǎn)該過(guò)程幾乎是在常壓下進(jìn)行的，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，在技術(shù)力量比較薄弱的地區(qū)也有實(shí)現(xiàn)的可能性；在該過(guò)程和運(yùn)行中，無(wú)需把溶液加熱到沸點(diǎn)，只要使膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)臏夭罹涂梢浴＿@就有可能利用太陽(yáng)能、地?zé)峒皽厝攘畠r(jià)的天然能源以及工廠的余

3、熱等；在非揮發(fā)性溶質(zhì)水溶液的膜蒸餾過(guò)程中，只有水蒸氣能透過(guò)膜孔，所以膜蒸餾液十分純凈，可望成為大規(guī)模、低成本制備超純水的有效手段；該過(guò)程可以用來(lái)處理極高濃度的水溶液；膜蒸餾組件很容易設(shè)計(jì)成潛熱回收的形式，并具有以高效率的小型組件構(gòu)成大規(guī)模生產(chǎn)體系的靈活性。5膜蒸餾的弱點(diǎn)：膜蒸餾是一個(gè)有相變的膜過(guò)程，汽化潛熱降低了熱能的利用率，所以在組件的設(shè)計(jì)上必須考慮到潛熱的回收。與其他膜過(guò)程相比，膜蒸餾在有廉價(jià)能源可利用的情況下才更有實(shí)用意義；膜蒸餾與制備純水的其他膜過(guò)程相比通量較小，所以目前尚未實(shí)現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，如

4、何提高膜蒸餾的通量也就成了一個(gè)重要的研究課題；膜蒸餾采用疏水性微孔膜，與親水膜相比在膜材料和制備工藝的選擇方面都十分有限。64.膜蒸餾用膜材料膜蒸餾所用膜材料應(yīng)滿(mǎn)足疏水性和多孔性?xún)蓚€(gè)要求，以保證水不會(huì)滲入到微孔內(nèi)和具有較高的通量。另外，足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及低的熱導(dǎo)率也是膜蒸餾用膜材料所必需的。近年來(lái)，膜蒸餾過(guò)程的膜材料的研究開(kāi)發(fā)集中于三種膜材料，即：聚四氟乙烯（PTFE）聚偏氟乙烯（PVDF）聚丙烯（PP）75.膜蒸餾的應(yīng)用海水或苦咸水的淡化強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中水的分離甘蔗榨汁液的濃縮人參

5、露和洗參水的分離濃縮分離提純天然鹽水中的食鹽和芒硝超純水的制備廢水的處理共沸混合物及有機(jī)溶液的分離化學(xué)物質(zhì)的濃縮和回收8滲透蒸餾的概念及原理上世紀(jì)80年代提出了滲透蒸餾(osmoticdistillation)的過(guò)程，這是一種與膜蒸餾十分類(lèi)似過(guò)的程。使用的也是疏水性微孔膜，膜兩側(cè)也是不潤(rùn)濕膜孔的水溶液，且也是利用膜兩側(cè)的蒸汽壓差將料液側(cè)水蒸汽傳遞到膜的另一側(cè)。但不同的是，膜蒸餾兩側(cè)有壓差是由膜兩側(cè)的溫度差產(chǎn)生的，而滲透蒸餾兩側(cè)的壓差是由臘兩側(cè)溶液的滲透壓產(chǎn)生的（也稱(chēng)為等溫膜蒸餾）。應(yīng)用：膜的一側(cè)是含鹽量很低

6、的稀溶液，另一側(cè)為電解質(zhì)濃溶液，這樣即可對(duì)低鹽溶液進(jìn)行脫水濃縮。該方法特別適用于新鮮牛奶、水果汁等熱敏物質(zhì)的脫水濃縮。9膜接觸器（MembraneContactors）除蒸餾過(guò)程可以用膜外，傳統(tǒng)的吸收（及解吸）過(guò)程、萃取過(guò)程也可以通過(guò)膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這里膜僅提供傳質(zhì)的相界面，以實(shí)現(xiàn)氣-液或液-液之間的傳質(zhì)，因此統(tǒng)稱(chēng)為膜接觸器。根據(jù)相間傳質(zhì)體系的不同，膜接觸器可分為：氣~液（G-L）膜接觸器。類(lèi)似于吸收；液~氣（L-G）膜接觸器。類(lèi)似于解吸；液~液（L-L）膜接觸器。類(lèi)似于萃取與反萃取。1011Liquid-ga

7、scontactor:toremovedissolvedgasesfromliquidsGas-liquidcontactor:toseparateolefin/paraffinmixtures12Liquid-liquidcontactorwithtwoimmiscibleliquids:toremovedissolvedVOCsfromwaterLiquid-liquidcontactorwithtwomiscibleliquids(membranedistillation):toremovepurew

8、aterfromasaltsolution13FlowschematicofthemembranecontactorprocessdevelopedbyBritishPetroleumtoseparateethylene/ethanemixturesbyabsorptionintosilvernitratesolution14膜反應(yīng)器MembraneReactors1.膜反應(yīng)器（MR）概述膜反應(yīng)器（Membran