膜蒸馏技术最新研究应用进展

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。     

膜蒸馏和膜吸收技术现状及发展

膜蒸馏和膜吸收是一种以蒸汽压差为推动力的新型高效的膜分离技术,作者介绍了膜蒸馏和膜吸收技术发展现状,机理及优缺点,并对其在有机废水处理中的应用及今后发展方向进行了论述。     

膜蒸馏技术研究及应用进展

膜蒸馏作为一种新型分离技术,具有操作温度低、设备简单、脱盐率高等特点,在海水淡化、苦咸水脱盐、果汁浓缩等过程具有良好的应用前景。本文简述了膜蒸馏的工作原理、特点和膜材料的制备方法,指出当前膜材料的研究方向。综述了直接接触式、气隙式、真空式和气扫式4种基本膜蒸馏形式和几种改进的膜蒸馏形式的传热传质原理、研究现状和发展方向。重点介绍了可再生能源以及工业低温余热驱动膜蒸馏的技术特点、研究现状和应用,包括太阳能光伏/光热驱动膜蒸馏技术、太阳能热泵耦合驱动膜蒸馏技术、太阳池膜蒸馏技术、地热能梯级利用驱动膜蒸馏技术和低温余热驱动膜蒸馏技术等,并指出其发展方向。最后,探讨了膜蒸馏技术亟待研究和解决的问题,为该技术的进一步发展提供参考。     

膜蒸馏的研究现状及发展方向

膜蒸馏是60年代中提出、最近几年得以迅速发展的新型膜分离方法。它利用一张疏水性膜将温度不同的两股水溶液分开,以膜两侧水的蒸汽压差为推动力而实现水的传质分离。其优点是能在常温常压下进行操作。本文从实验研究、理论研究和应用研究等三方面对膜蒸馏的最新进展进行了综述,并在此基础上提出了膜蒸馏的研究方向——研制分离性能良好且价格低廉的膜、完善过程的机理模型、提高过程的热效率及开辟新的应用领域。     

膜蒸馏分离技术用膜现状研究

膜蒸馏是一种新型分离技术,文中对膜蒸馏分离技术用膜现状进行论述,并对其发展前景提出建议。     

真空膜蒸馏淡化盐水的现状及发展

真空膜蒸馏技术(VMD)是一种以蒸汽压差为推动力的新型膜分离技术,具有截留率高、操作压力低、设备简单、能耗低等优点.本文综述了真空膜蒸馏技术淡化盐水的研究现状和应用效果,分析了影响分离性能的相关因素,指出了真空膜蒸馏过程目前存在的问题,进而指出真空膜蒸馏技术在淡化盐水方面的研究发展趋势.     

膜蒸馏分离技术研究进展

综述了膜蒸馏技术的基本原理与膜蒸馏形式、研究历史与现状、传质机理与模型以及最新应用情况,并对其存在的问题和应用前景作了分析。     

减压膜蒸馏热量回收过程研究

减压膜蒸馏作为一种新型的脱盐技术在海水淡化和高盐废水处理等方面具有广泛的应用价值。针对解决减压膜蒸馏过程中热量消耗大的问题展开了探索性研究,研制出了1套三级热量回收式减压膜蒸馏组件, 考察了不同操作条件对热量回收利用率的影响。研究结果表明,所设计的热量回收式组件能够有效回收利用减压膜蒸馏过程中的蒸汽潜热,而进料液温度、进料液流速和蒸汽透过侧真空度等操作条件都对其热量回收利用率具有一定程度的影响。为进一步提升减压膜蒸馏热量回收效率的研究和降低运行成本工艺技术的开发奠定了基础。     

膜蒸馏在废水处理中的研究现状与进展

近年来随着材料和工艺的发展,膜蒸馏逐渐成为废水处理特别是高浓度难降解废水处理的研究热点。综述了膜蒸馏技术在废水处理中的应用现状并从不同废水处理、耦合工艺优化、膜污染控制等方面进行了进一步阐述,提出了膜蒸馏技术在废水处理中的发展方向。     

气扫式膜蒸馏传质传热过程

对气扫式膜蒸馏（SGMD）的热量和质量传递机理进行了研究,建立了该过程的热量和质量传递模型,并对模型进行了计算,得出了吹扫气流速、组件长度、进料流速和进料温度对膜通量的影响。通过实验对模型计算结果进行了验证。实验结果表明模型计算值与实验值非常接近。随吹扫气流速的增大,通量先增加然后趋近于平衡。组件长度越短通量越高。进料流速对通量的影响很小,随膜丝内Reynolds数的增加,通量稍有增加,随进料温度的升高,通量呈指数倍增加。     

真空膜蒸馏过程膜参数模拟计算

为了研究膜材料对透过通量的影响,文章建立了真空膜蒸馏过程的微观传热传质模型,并利用该模型对文献中的实验数据进行了模拟,得到了比较满意的结果。进而对不同条件下膜的长度、厚度、内径以及曲折因子、传质系数进行了模拟计算,并讨论了不同膜参数对膜透过通量的影响,为真空膜蒸馏过程中膜材料的选取及合理利用提供一定的理论依据。     

直接接触式膜蒸馏过程的膜曝气强化

针对直接接触式膜蒸馏（direct contact membrane distillation,DCMD）过程存在的膜通量小及膜污染问题,设计了一种新型结构的膜蒸馏组件。以蔗糖溶液为处理液,考察了膜组件装填密度Φ、膜曝气量q、蔗糖浓度c与温度T₀对DCMD过程的影响。结果表明：随着Φ、q的增加,DCMD过程的膜通量先增大,后逐渐降低,Φ、q均存在最优值;随着c的增加,膜通量逐渐降低;随着T₀的增加,膜通量增大;对c为30%（mass）的蔗糖溶液进行DCMD法处理330 min时,膜曝气可使DCMD的初始膜通量J_initial提升24.7%、膜通量衰减率ΔJ降低55.0%,维持高膜通量的连续运行时间t₀延长4倍。主要原因是膜曝气强化了DCMD过程的传热传质,进而强化过程的分离性能;有效控制了DCMD过程的浓差极化,进而延缓过程的膜污染进程。研究结果有利于推进DCMD的工程化应用。     

新型膜蒸馏传质回热的吸收式制冷循环

提出了传质回热吸收式制冷循环,该循环在溶液回热过程中引入膜蒸馏技术,将传统吸收式制冷循环中的溶液等浓度回热过程转变为溶液变浓度回热过程。同传统吸收式制冷循环相比,该循环的发生过程向低温区移动,这对于低品位热能的利用以及提高吸收式制冷装置的热效率具有重要意义。传质回热器采用直接接触式膜蒸馏传质传热技术是可行的,传质回热吸收式制冷的理论循环与理想循环的偏差是由膜蒸馏传质回热器膜两侧溶液的蒸汽压差和膜导热引起的。     

新型气隙式膜蒸馏组件脱盐过程

利用基于聚丙烯中空纤维膜和聚丙烯中空纤维换热管的新型能量回收式膜组件(AGMD-HF),以70 g·L^-1的氯化钠溶液为研究对象,考察了膜组件长度和膜孔径大小对膜组件脱盐性能的影响。为直接衡量操作条件、组件参数以及温差、浓差极化现象对传质系数的影响,引入总传质系数,并研究进料温度和膜孔径对总传质系数的影响。实验结果表明,总传质系数随着温度的升高、膜孔径的增大而增大,提高膜孔径可有效提高总传质系数,同时可有效提高通量和造水比。通量随组件长度的增大而减小,而造水比增大,因此在应用过程中可综合考虑通量和造水比以便选择合适的组件长度。     

太阳能光热-光电中空纤维真空膜蒸馏系统理论与实验研究

自主设计并搭建了太阳能光热-光电中空纤维膜蒸馏系统,太阳能光热采用面积1.82 m²真空管集热系统,光伏发电采用面积1.63 m²多晶硅电池板。实验方面,研究了不同工况下,热料液在不同流动方式时膜通量的差异;研究了在不同跟踪方式下太阳辐照度对系统性能的影响。结果表明：料液在管程流动的膜通量大于壳程的膜通量,且进口料液温度取50~70℃之间为宜;自动跟踪下膜组件入口温度比非跟踪高2~3℃,可以延长膜蒸馏系统运行时间1~2 h,且在相同的自然环境下,自动跟踪方式最大膜通量8.89 kg/(m²·h)远高于非跟踪方式时4.26 kg/(m²·h)。理论方面,分析了以水为工质的中空纤维膜蒸馏的传热和传质过程,建立了传热传质理论计算数学模型;分析了辐照强度、膜表面温差、膜丝内表面传热系数、传热与传质通量的定量关系,计算了膜面温度与理论膜通量,对比了实验值与理论值。系统运行稳定,能量综合利用效率高,性能可靠,为工程应用奠定了理论和实验基础。     

A review on membrane distillation in process engineering: design and exergy equations,materials and wetting problems

One of the problems that most afflicts humanity is the lack of clean water. Water stress, which is the pressure on the quantity and quality of water resources, exists in many places throughout the World. Desalination represents a valid solution to the scarcity of fresh water and several technologies are already well applied and successful (such as reverse osmosis), producing about 100 million m³·d⁻¹ of fresh water. Further advances in the field of desalination can be provided by innovative processes such as membrane distillation. The latter is of particular interest for the treatment of waste currents from conventional desalination processes (for example the retentate of reverse osmosis) as it allows to desalt highly concentrated currents as it is not limited by concentration polarization phenomena. New perspectives have enhanced research activities and allowed a deeper understanding of mass and heat transport phenomena, membrane wetting, polarization phenomena and have encouraged the use of materials particularly suitable for membrane distillation applications. This work summarizes recent developments in the field of membrane distillation, studies for module length optimization, commercial membrane modules developed, recent patents and advancement of membrane material.     

吸收膜蒸馏的传热传质过程

由于吸收膜蒸馏系统的进料液和吸收液的温度非常接近甚至相同,其传热过程无相变热损失,有可能实现能耗较低的膜蒸馏过程,本文尝试开展吸收膜蒸馏法海水淡化研究。首先分别以葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液为吸收液进行吸收膜蒸馏海水淡化实验,结果表明氯化钙吸收液时的膜通量明显高于葡萄糖吸收液时的膜通量。其次建立了吸收膜蒸馏过程的质量和热量传递模型,并对模型进行了计算,模型计算值与实验值非常接近。最后对葡萄糖水溶液和氯化钙水溶液分别作吸收液时对传质系数和极化现象的影响进行了计算分析,结果显示,氯化钙水溶液作吸收液时传质系数约为葡萄糖水溶液的1.7倍;且极化现象造成的蒸气压力差减小的值为后者的1/4左右。     

减压膜蒸馏技术及其在环保领域中的应用

减压膜蒸馏是一种新型的膜分离技术。本文主要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。