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MD膜蒸馏(一)历史和基础知识简介

2020-07-23来源:网络搜集作者:浦清
MD膜蒸馏(一)
历史和基础知识简介

1.历史简介

        当讨论膜蒸馏(MD)一词时,传统的热蒸馏过程会在不知不觉中出现。实际上,MD和热蒸馏是与温度相关的过程,其中工作基于气液平衡(VLE),并且需要提供热源以达到进料溶液汽化所需的潜热。为了避免误解,1986年5月5日在罗马举行了一个研讨会,目的是找到以前以不同的名称而闻名的方法的唯一名称,例如跨膜蒸馏,热过蒸发(PV)和膜蒸发。术语委员会由六个不同的成员组成,包括V. Calabro(意大利卡拉布里亚大学德拉卡拉布里亚大学),ACM Franken(荷兰恩斯赫德特温特工业大学),S。Kimura(东京大学,东京大学,1 ]。通常,MD必须用于非等温膜分离过程,其中驱动力是由跨膜的温度梯度引起的分压差,该分压差满足以下特性:(i)高孔隙率,(ii)高抗湿性,(iii) (iv)分离液相和气相,并且(v)不得在膜孔中发生冷凝。
        从工业的角度来看,由于MD的生产率与其他工业技术相比不足以引起竞争,因此它几乎没有引起人们的注意。相反,学术界对MD的研究兴趣大大增加。自1995年以来,推荐期刊中MD出版物的数量自1995年以来已增长了近40倍。图1显示了1995年至2018年MD出版物的增长率四川浦清环保科技有限公司

2.MD的基础

        MD是一种适用于分离工艺的技术,其中水是进料溶液的主要成分。在MD中,微孔疏水膜的至少一侧与水溶液直接接触。膜两侧之间的温度梯度引起的分压差会导致通过膜孔的传质。在MD过程中,由于膜的疏水性,液体分子不允许渗透,只有水蒸气分子能够通过膜壁。基于分压差,会发生挥发性化合物的蒸发。蒸气分子穿过孔并在膜的渗透侧冷凝/排空。施加各种MD配置以维持膜[ 13两侧的驱动力]。但是,这些配置只能通过其冷凝过程加以区分(图2)。
        比进料流低的冷凝流体(通常是纯水)通过循环泵流过膜的渗透侧。那时,挥发性成分(水或挥发性有机化合物)在热的液体/蒸气界面蒸发,穿过孔,并在MD池内部的冷凝液中冷凝。由于冷凝流体与膜表面之间的直接接触,这种类型的配置称为直接接触膜蒸馏。在各种MD配置中,DCMD由于在实验室规模上易于设置并且比其他配置更高的渗透通量而受到了最广泛的研究。通常,DCMD是一种以水为主要渗透成分的用于海水淡化或生产果汁的合适方法[ 14 ]。
         在这种构造中,通过真空泵在模块的渗透侧施加真空,在真空泵中,蒸汽分子通过膜孔被吸出。为了保持驱动力,施加的真空压力必须低于从热进料溶液中分离出的挥发性组分的饱和压力。在这种类型的MD中,通过外部冷凝器在冷凝室外部发生冷凝。由于在组件的渗透侧施加了真空,因此这种类型的配置称为真空膜蒸馏(VMD)。
         停滞的空气层放置在膜的渗透侧和冷凝壁之间,以减少传导引起的热损失。在这种构造中,蒸气分子既穿过膜壁又穿过空气层,并最终在MD细胞内部的冷凝壁的冷表面上冷凝。最后,冷凝成分通过重力从冷凝室中排出。这种配置称为气隙膜蒸馏。
         在吹扫气膜蒸馏(SGMD)中,将冷的惰性气体吹入冷凝室,然后吹扫渗透的蒸汽分子,将其从MD池中取出。在这种方法中,就像VMD一样,凝结发生在模块外部。由于热的渗透蒸汽和吹入的惰性气体之间的热传递,吹扫气体的温度沿着冷凝室的长度连续增加。为了最大程度地减少热流和冷流之间的热传递影响,在模块的渗透侧上准备了一个冷壁。最近引入的这种方法称为恒温吹扫气膜蒸馏(TSGMD)。四川浦清环保科技有限公司
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