技術優享丨膜蒸餾的原理及應用

膜蒸餾(membrane distillation ，簡稱MD)是一種采用疏水微孔膜以膜兩側蒸汽壓力差為傳質驅動力的膜分離過程，可用于水的蒸餾淡化，對水溶液去除揮發性物質。例如當不同溫度的水溶液被疏水微孔膜分隔開時，由于膜的疏水性，兩側的水溶液均不能透過膜孔進入另一側，但由于暖側水溶液與膜界面的水蒸汽壓高于冷側，水蒸汽就會透過膜孔從暖側進入冷側而冷凝，這與常規蒸餾中的蒸發、傳質、冷凝過程十分相似，所以稱其為膜蒸餾過程。

應用

(1) 海水淡化

淡水資源短缺成為當今社會一大問題，海水淡化無疑是淡水來源的途徑之一。從海水或苦咸水獲得淡水的主要方法有:電滲析法、蒸發法、多級蒸餾法和反滲透法等。近年來迅速發展起來的蒸餾法與膜法相結合的膜蒸餾技術在海水淡化的應用中獲得了成功，可望成為一種廉價高效制取淡水的新方法。利用工業上使用的海水余熱或用工業廢熱加熱海水進行膜蒸餾海水淡化，具有成本低、設備簡單、操作容易、能耗低等優點，使膜蒸餾技術在諸多海水淡化工程有一定競爭力!

(2) 超純水的制備

由于膜的疏水性，原則上只允許水蒸氣通過微孔，因此能得到很純的水。用減壓膜蒸餾對自來水進行處理后，水質達到微電子工業用高純度水三級和醫用注射水的標準。特別是近來新型高通量無機膜和有機-無機混合膜的開發成功，使得用膜蒸餾制備超純水變為具有巨大商業潛力的工業手段。

(3) 廢水處理

膜蒸餾與其他膜過程相比，其主要優點之一就是可以在極高的濃度條件下運行，即可以把非揮發性溶質的水溶液濃縮到極高的程度，甚至達到飽和狀態。張鳳君等人采用中空纖維膜蒸餾技術對含酚廢水進行了研究，結果使濃度高達5000mg/L的苯酚經處理后可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達95%以上。劉金生等人采用自制中空纖維膜蒸餾組件對油田聯合站含甲醇污水進行膜蒸餾處理研究，質量濃度高達10mg/mL的甲醇水溶液經處理后可降至0.03mg/mL以下。

(4) 共沸混合物的分離

膜蒸餾對某些共沸物也能起到分離效果。孔瑛等人研究了用膜蒸餾技術來分離甲酸-水共沸混合物的可能性，結果表明，采用膜蒸餾技術來分離甲酸-水溶液時不存在共沸現象，表明膜蒸餾在分離共沸物方面具有潛在的應用價值。