膜蒸餾技術(shù) 敢問路在何方,？
膜蒸餾（MD）：Membrane Distillation。
說實(shí)話MD也是一項(xiàng)曾一度被人遺忘的膜技術(shù),，而目前不管在從學(xué)術(shù)上還是實(shí)際市場應(yīng)用上,，其實(shí)都能聽到關(guān)于它的很多聲音。
在美國編寫的“超越分子前沿―化學(xué)與化學(xué)過程面臨的挑戰(zhàn)”中,，膜蒸餾濃縮技術(shù)列為21世紀(jì)重點(diǎn)關(guān)注并發(fā)展的新型分離技術(shù),。
懂它，才能知道怎么用它
蒸餾,，想必學(xué)過化學(xué)的都了解,，它是一種熱力學(xué)的分離工藝。
蒸餾,，它是利用混合液體或液-固體系中各組分沸點(diǎn)不同,，使低沸點(diǎn)組分蒸發(fā)，再冷凝以分離整個(gè)組分的單元操作過程,，是蒸發(fā)和冷凝兩種單元操作的聯(lián)合,。
而膜蒸餾系統(tǒng)，則可以看作是膜技術(shù)和傳統(tǒng)蒸餾工藝的有效結(jié)合,，就過程的本質(zhì)而言,，它依舊是一個(gè)蒸發(fā)、冷凝的過程,；就MD技術(shù)而言,，它的驅(qū)動(dòng)力源于膜兩側(cè)的蒸汽壓差。
全球膜蒸餾技術(shù)真正興起于20世紀(jì)80年代,，而在國內(nèi),，其實(shí)從03年開始,，國內(nèi)從事相關(guān)研發(fā)工作的人員逐年倍數(shù)增加。不難發(fā)現(xiàn),，其實(shí)國內(nèi)這些年,，很多膜技術(shù)的發(fā)展都非常快,，當(dāng)然這也得益于市場需求的推動(dòng),。
國內(nèi)研發(fā)膜蒸餾技術(shù)的團(tuán)隊(duì)很多，不過主要以科研為主,，比如：天津工業(yè)大學(xué),、大連理工大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué),、同濟(jì)大學(xué),、清華大學(xué)等。
膜蒸餾系統(tǒng)中,，核心還是膜材料,。膜的疏水性、微孔性是膜蒸餾中膜材料選擇的關(guān)鍵因素,，而其次機(jī)械強(qiáng)度,、導(dǎo)熱系數(shù)、熱穩(wěn)定性等也是基本,。
膜蒸餾目前所用膜材料主要為：微孔聚丙烯（PP）,、聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF）等，這幾種材料,，各有利弊,。
目前國內(nèi)膜蒸餾工業(yè)化應(yīng)用案例不多，其中基本以PTFE材料為主,，而設(shè)備形式則主要為：管式,、板式、中空纖維式,。其中管式在國內(nèi)應(yīng)用較早,，而板式目前應(yīng)該應(yīng)用最多。
MD系統(tǒng)中,，根據(jù)膜下游側(cè)冷凝方式的不同,，膜蒸餾過程主要有以下類型：(1)直接接觸膜蒸餾(DCMD)；(2)空氣隙膜蒸餾(AGMD),；(3)真空膜蒸餾(又稱減壓膜蒸餾,，VMD)；(4)氣掃膜蒸餾(SGMD),。
在膜蒸餾形式方面,，目前AGMD,、VMD應(yīng)用相對為主,，其次是DCMD,，而SGMD的研究則較少。
MD系統(tǒng)的優(yōu)勢&劣勢
每一種存在的膜技術(shù)肯定有它的市場定位,，膜蒸餾也不例外,。
從MD原理來分析，在鹽濃縮系統(tǒng)中,，比如：1%濃縮至10-20%,，跟其他ED、DTRO等成熟膜工藝相比,，在投資,、運(yùn)行成本上，其實(shí)膜蒸餾沒有太大的優(yōu)勢,，即使在廠區(qū)有余熱可以利用的情況下,，也沒有優(yōu)勢。
如果針對于20%以上的鹽濃縮,，其實(shí)主要跟蒸發(fā)對比,，噸水投資成本都是100萬級別。另外,，兩者原則上都是蒸發(fā)水,，但是其實(shí)蒸發(fā)系統(tǒng)相對成熟，換熱,、傳熱效果要更好,，其運(yùn)行能耗其實(shí)要更低。
難道MD技術(shù)真的這么乏力嗎,？可以先了解下它的特點(diǎn),。
MD更多的是針對于特定的系統(tǒng)，比如：1. 對材質(zhì)要求特殊的濃縮系統(tǒng),，如廢酸,、廢堿的濃縮；2. 某些有機(jī)產(chǎn)品的濃縮,；3. 部分無法直接膜濃縮的系統(tǒng),；4. 對濃縮濃度有特定要求的系統(tǒng)；5. 有大量余熱,、低品位熱源可利用的系統(tǒng)等,。
在很多有機(jī)膜系統(tǒng)，無機(jī)結(jié)垢,、晶體析出,、有機(jī)物污染,、表面活性劑等是影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，這些問題在膜蒸餾系統(tǒng)中依舊存在,。
MD技術(shù)-國內(nèi)應(yīng)用
盡管做膜蒸餾研發(fā)的團(tuán)隊(duì)不少,，但是國內(nèi)做膜蒸餾工業(yè)化的企業(yè)非常少。膜蒸餾成功應(yīng)用案例很有限,，項(xiàng)目系統(tǒng)一般也比較小,，100m3/d以上的系統(tǒng)基本算超大型系統(tǒng)。
在工藝可行性較高的基礎(chǔ)上,，投資成本,、運(yùn)行成本是往往是影響一個(gè)項(xiàng)目落地的重要因素。而在這一方面,，膜蒸餾其實(shí)是有劣勢的,。
像管式的膜蒸餾，材質(zhì)基本為PTFE,，典型代表企業(yè)為浙江森諾,，而且一般采用AGMD。他們做材料研發(fā)比較厲害,，應(yīng)用其實(shí)偏少一些,，這兩年他們膜蒸餾這一塊業(yè)務(wù)也基本收縮了。
像板式的膜蒸餾,，材質(zhì)基本為PTFE,，典型代表企業(yè)為中科瑞升，而且一般采用AGMD,，減壓多效,。目前主要依靠德國Memsys Group的MD技術(shù)。這一塊,，其實(shí)他們是做的挺好的,，推廣力度也大。
像中空纖維式的膜蒸餾,，典型代表企業(yè)為中環(huán)膜,，但是目前基本沒有工業(yè)化的應(yīng)用。
MD系統(tǒng)的路在何方,？
目前很多行業(yè)會議,、研討會上不難發(fā)現(xiàn)，從某種程度上講,，膜蒸餾技術(shù)目前已成為海水淡化,、濃縮分離、工業(yè)廢水處理、結(jié)晶零排放等領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn),。
盡管是這樣,，膜蒸餾貌似依舊沒有被大多數(shù)人或市場看好。第一：膜材料成本較高,，系統(tǒng)投資偏高,，目前只能應(yīng)用于某些特定的需求系統(tǒng)。第二：系統(tǒng)的運(yùn)行成本偏高,，盡管可以利用余熱,、太陽能,、地?zé)崮艿?，工藝也可以做成四效、五效等,，但是運(yùn)行成本目前依然是劣勢,。第三: 系統(tǒng)的無機(jī)結(jié)垢、有機(jī)污染等依然也制約著膜蒸餾技術(shù)的推廣,。
很多的膜技術(shù)其實(shí)都是夾縫中求生,，盡管膜蒸餾技術(shù)目前應(yīng)用有限，也存在一些問題,，但是在大市場需求的推動(dòng)下,，在國內(nèi)這種大環(huán)境下，它在膜界還是很有一席之地的,。
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