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膜蒸馏技术,敢问路在何方?
随着全球对水资源的日益紧张和环境保护意识的加深,膜蒸馏技术作为一种新型的分离工艺,在海水淡化、浓缩分离、工业废水处理等领域得到了越来越多的关注。尽管它曾一度被人遗忘,但现在不管是在学术研究还是实际市场应用中,都能听到关于膜蒸馏的声音。
在美国编写的《超越分子前沿―化学与化学过程面临的挑战》一书中,膜蒸馏浓缩技术被列为21世纪重点关注并发展的新型分离技术。这表明了膜蒸馏技术正在走向一个新的发展阶段。
从原理上来说,膜蒸馏是一种利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同,使低沸点组分蒸发,再冷凝以分离整个组分的单元操作过程。这种方法依旧是传统蒸发和冷凝两种单元操作的一种有效结合,它们共同驱动了由高压区域到低压区域通过半透性薄膜(即“膜”)进行物质转移,从而实现了所需物质的大规模提纯。
全球 membrane distillation 技术真正兴起于20世纪80年代,而在国内,其实从03年开始,国内从事相关研发工作的人员逐年倍数增加。不难发现,其实国内这些年,很多膜技术都非常快地发展,这也得益于市场需求推动。
国产研发团队很多,不过主要以科研为主,比如:天津工业大学、大连理工大学、河北工业大学、同济大学、清华大学等。这些团队致力于开发出更优质、高效率且成本较低的地胶材料,以适应各种复杂环境下的应用需求。而目前所用到的主要有微孔聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)等,这几种材料各有其特点,如疏水性、微孔性对于选择材料至关重要,并且机械强度、导热系数以及热稳定性也是基本要求。
然而,由于投资成本较高以及运行成本相对较高,因此在许多项目中尚未广泛应用。不过,在一些特殊情况下,如需要高度纯净产品或者能够充分享受余热资源的情况下,MD系统展现出了其独特优势。在某些行业领域内,对浓缩浓度有特殊要求或者需要特别材质条件下的浓缩处理时,可以考虑使用MD系统。
尽管如此,由于存在一些问题,如无机结垢的问题,以及其他可能影响系统稳定运行的问题,所以MD系统仍然有一定的局限性。此外,还存在着如何降低生产成本提高效率的问题,这也是当前业界普遍面临的一个挑战。
总之,不论是哪个国家和地区,只要能解决好这几个关键问题,就可以让Membrane Distillation成为一种更加可行和经济高效的手段去满足人类日益增长对清洁能源与资源利用手段需求。未来,无疑会是一个充满希望与挑战的时候。但就目前来看,即便是在大市场需求推动下,在国内这样的大环境下,它在专业圈子里还是很有一席之地。