膜蒸餾

膜蒸餾（membrane distillation ，簡稱MD）是一種採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，可用於水的蒸餾淡化，對水溶液去除揮發性物質。例如當不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔開時，由於膜的疏水性，兩側的水溶液均不能透過膜孔進入另一側，但由於暖側水溶液與膜界面的水蒸汽壓高於冷側，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。

（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。從海水或苦鹹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製取淡水的新方法。利用工業上使用的海水餘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） 超純水的製備

由於膜的疏水性，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後，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，使得用膜蒸餾製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。張鳳君等人採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的苯酚經處理後可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達95%以上。劉金生等人採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後可降至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，採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。

膜蒸餾技術有很多優點：（1）膜蒸餾過程幾乎是在常壓下進行，設備簡單、操作方便，在技術力量較薄弱的地區也有實現的可能性；（2）在非揮發性溶質水溶液的膜蒸餾過程中，因為只有水蒸汽能透過膜孔，所以蒸餾液十分純淨，可望成為大規模、低成本製備超純水的有效手段；（3）該過程可以處理極高濃度的水溶液，如果溶質是容易結晶的物質，可以把溶液濃縮到過飽和狀態而出現膜蒸餾結晶現象，是唯一能從溶液中直接分離出結晶產物的膜過程；（4）膜蒸餾組件很容易設計成潛熱回收形式，並具有以高效的小型膜組件構成大規模生產體系的靈活性；（5）在該過程中無需把溶液加熱到沸點，只要膜兩側維持適當的温差，該過程就可以進行，有可能利用太陽能、地熱、温泉、工廠的餘熱和温熱的工業廢水等廉價能源。 ^[2]