366 中空纤维疏水膜-膜蒸馏

366 中空纤维疏水膜-膜蒸馏

背景

膜是实现特定功能（分离、反应、曝气等）薄层元件（厚度通常0.1～0.5mm），分离膜通常有气体分离膜、基于筛分等效应的压力驱动的液体分离膜（如微滤、超滤、纳滤、反渗透等）、基于其他效应的温度驱动的渗透汽化及膜蒸馏等。

膜蒸馏

膜蒸馏所用的膜是料液中的溶剂蒸气易通过而料液不能的膜，如处理亲水性料液（如水溶液）时，通常采用疏水膜，处理亲油性料液时，可考虑与溶剂有排斥作用的膜等。

膜蒸馏工作时，料液需要加热，料液中的溶剂在膜表面汽化，溶剂蒸气穿过微孔膜，料液中溶剂量逐渐减少，溶质浓度逐渐升高，从而实现料液的浓缩或分离。

与其他分离或浓缩技术相比，膜蒸馏特点有分离效率高（以分离水溶液为例，可制取纯度较高的冷凝水，减少料液中溶质的损失），可以处理高浓度料液（可以边浓缩边结晶），可以在常压下对料液实现低温浓缩（如常压、30℃对果汁进行浓缩）等。

膜蒸馏组件

膜蒸馏的实现通常需要膜材料、膜元件、膜组件、膜装置等几个层次的硬件支持。

膜材料通常有聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、陶瓷、复合材料及复合结构等。

膜元件通常有平板膜、管式膜，尺寸较小的管式膜即为中空纤维膜，具有承压性好，填充密度高等特点。

膜组件通常有板框式、卷式、壳管式、组合式等结构型式，中空纤维膜元件通常采用壳管式型式，也可采用板框组合型式。

膜组件中除膜元件外，还需要很多辅件。以采用中空纤维膜的壳管型膜蒸馏组件为例，可能还需要壳体、封头、密封圈、灌封材料、接口、均流元件、热回收元件等。

中空纤维疏水膜

目前膜蒸馏处理的料液多为水溶液，多采用疏水膜，膜孔平均直径多为0.1～0.6微米（实际膜孔直径为一个分布，膜孔也不一定为圆孔，膜孔通道也不一定为直通道，膜蒸馏过程中膜孔形态也可能有微变化等），典型的中空纤维疏水膜产品参数如：材料为聚丙烯，内直径0.3mm，外直径0.6mm，膜孔平均直径0.2微米，孔隙率75%，使用温度20℃～80℃。

中空纤维疏水膜购置时，通常以外表面积计价；计算膜通量时则通常以内表面积计算。

工程应用

膜蒸馏应用中的亲水化和膜污染导致的使用周期过短是影响其产业化应用的重要原因，从目前研究较多的五种膜蒸馏形式（直接接触式、真空式、吸收式、气隙式、气扫式）中，气扫式膜蒸馏可能较易克服上述问题，进而推进膜蒸馏技术的工程应用。