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      膜蒸餾發展概述

      作者:侯瑞 瀏覽:696 發表時間:2020-02-24 15:11:27 來源:原創

      膜蒸餾發展概述

      膜蒸餾在環保行業從業者的見聞里還是有些遙遠及生疏,但是它已經衍化了50多年,最終實現了工業化。那么它是怎么衍化的呢,今天就讓我來帶大家熟悉一下。

      首先,膜蒸餾的來歷。

      隨著地球人口的大量增多,飲用水資源日趨窘迫,400年前就有人提出海水淡化,兩極冰川水融化等方案來解決問題,最終海水淡化方案可行性較高,因此科學家們開始研發海水淡化技術,大概20世紀50-60年代RO及膜蒸餾等技術被提出(這兩個技術一直處于相互博弈狀態),這就是膜蒸餾被提出意義。

      那么,接下來是從時間線上對膜蒸餾的發展歷程進行的梳理:

      1.    B.R.Bodell于1963申請了一種不可飲用含水流體轉化為可飲用水的裝置和技術。他指出了可用抽真空的方式將滲透蒸汽從裝置中移走,但他并沒有給出所用膜的結構和孔的大小,只說了膜僅能被蒸汽透過而不能被水透過,未給出結果和定量分析。

      2.    P.K.Weyl在1964年發現采用空氣填充的多孔疏水膜可在蒸汽壓系統內從含鹽水中回收去離子水。這種新的脫鹽工藝1967年在美國通過了專利申請。但是在實驗室中Weyl用的膜通量只做到了1Kg/(m2·h),相比與當時已經有的反滲透技術5~75 Kg/(m2·h)通量相差甚大。因此60年代人們對膜蒸餾的興趣逐漸減弱。

      3.    60年代末Findley第一個將膜蒸餾的研究結果公開發表出來,并預言如果能找到耐高溫長壽命的理想膜,膜蒸餾不僅能用于處理海水,也是一種非常經濟的蒸發濃縮方式。

      4.    Rodger在1971年設計了板框式多效膜蒸餾,分離揮發不同組分。1972年的專利設計了膜蒸餾整套脫鹽工藝。1975年的專利設計了家用飲水機。這是膜蒸餾的重要突破,不是在實驗室中的模型,而實現了技術商品化的過程。

      5.    在1980年以前由政府資助的科研項目產生的專利權,一直由政府擁有。復雜的審批程序導致政府資助項目的專利技術很少向私人企業轉化,這一限制同樣也阻礙了膜蒸餾的發展。但是隨著80年由美國國會參議員Birch Bayh和Robert Dole提出的拜杜法案的出臺,專利技術的轉化速度加快,同時伴著膜制造技術的發展,膜蒸餾的蒸餾速率大幅增加,已經能達到原先的100倍的效率,這樣使得膜蒸餾競爭力大幅提升,人們對它的關注度越來越大。

      6.    1986年意大利、荷蘭、日本、德國和澳大利亞的膜蒸餾專家在羅馬開了膜蒸餾研討會,會上與會專家統一規范了膜蒸餾過程涉及的各種術語,定義膜蒸餾過程應具有以下幾種含義:使用的膜是疏水性多孔膜,膜不應被所處理的溶液所浸潤,溶液中的揮發性組分以蒸汽的形式通過膜孔,膜孔中不發生毛細冷凝現象,組分通過膜的推動力是該組分在膜兩側的蒸氣壓差,膜本身不改變處理液各組份的汽-液平衡,膜至少有一側與所處理液體直接接觸,對于任何組分該膜過程的推動力是該組分在氣相中的分壓差。雖然這次會議將膜蒸餾規范化了,但也正是因為這次規范中對”膜不應被所處理的溶液所浸潤”這一個定性的要求,阻礙膜蒸餾發展的速度。這一導向性的要求,使得很多研究者朝著尋找一種不被潤濕的膜材料一直痛苦的盲從著。

      7.    80年代末Enda推出了商品化的膜蒸餾系統用于海水淡化。但沒有被大規模推廣,其主要原因為與其他膜系統的產量及成本相比還是有不小的差距。

      8.    由于上溯的那次會議,大家都在找合適的膜材料,整個90年代有很多對膜蒸餾的研究都是處于跨膜傳質及不同膜材質的傳熱傳質機理的研究,沒有對組件有突破性的研究。

      9.    隨著工業的發展,進入了21世紀,在2005年德國的Wolfgang團隊進行了膜蒸餾組件的優化,將膜蒸餾的效率大幅提升,申請了大量專利,在06年注冊memsys品牌膜蒸餾,并實現了產業化。他們沒有糾結于完美疏水性,將組件的構造進行了大量的研究,解決了膜被潤濕后的污染問題,同時工業進入3.0時代,自動化的機器代替了人工,將膜蒸餾的組件制造時間大幅提升,產業化也同時完成。

      最后簡單總結一下,膜蒸餾作為制造淡水的技術被提出到工業化,用50年的時間完成了商品化的過程,這就是膜蒸餾的發展的艱苦歷程,就先梳理到這里。而今天作為商品的它用途不止在制造純水上,對于它的應用領域,之后我還會進行梳理。期待與您的分享。謝謝。


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