膜蒸馏技术的发展背景
膜蒸馏过程发明于上世纪中叶,她如同荷莲埋于污泥之中,一直没得到人们相当的重视,以至于延误了工业化发展的机会。但金子总是金子,发光是迟早之事。在当前国际社会一片“低碳经济”的呼声之中,膜蒸馏终于度过了母腹的孕育期,成为一个健康的婴儿真正地投身于人世间了。
现代经济的快速发展,中国近年的发展速度震惊国际社会,中国的GDP上去了,国力增强了,但自然环境也付出了惨痛的代价。工业污水横流、空气污浊、人类赖以生存的环境不断地遭到蚕食。从上世纪末中央政府开始重视了环境污染问题,因此膜技术不仅作为人类健康饮用水的关键技术,更把它用于污水处理、空气处理等方面,遗憾的是现代单一膜材料还不能完全达到人们的要求。如反渗透膜可以实现海水与苦咸水的淡化,但它在工作过程中会不断产生浓盐水,这些浓盐水如大量排入近海中,会引起局部海域的盐浓度升高,改变了生态环境,使近海生物的生存环境遭受破坏,使生态物种面临死亡或绝种。浓盐水排入土地,则加剧了土壤盐碱化,最终会使这片土地颗粒无收。人们并不想改变人类生存条件的同时去灭绝一些物种或改变土地原来的面貌。当人们还没有充分意识时,往往会犯上“只顾眼前而不顾身后”的错误。反渗透膜面临的问题在近数十年中已一展无遗了,反渗透制水时产生的浓盐水污染着土地与江河湖海,各种工业高盐度的卤水、有害有毒物质,普通工艺都无法解决,而膜蒸馏产品技术与工艺却能坦然面对而无丝毫怯色。
膜蒸馏与反渗透膜过程及工艺技术几乎同步产生,膜蒸馏(Membrane Distilation)是膜技术与蒸发过程结合的分离过程,具有相态变化 。1966年美国内务部盐水局的海水淡化研究报告中对“膜蒸馏过程”作了介绍。1967年到1982年期间,欧美等国的学者在国际会议上了发表了用膜蒸馏进行海水淡化的报告,成为世界瞩目的研究开发焦点,从此各国组织了力量,如日本通产省委托日本造水促进中心组成“透过汽化法海水淡化技术调查分科委员会”,并制定了五年规划(1985~1989年)进行开发研究,有关的膜与水处理国际学术会议也发表了许多篇膜蒸馏论文。我国的吴庸烈、马润宇等人用膜蒸馏工艺将海水、洗参水、苦咸水和反渗透浓盐水等进行浓缩乃至结晶,并对膜蒸馏过程中的基础设备作了有益的探索,这都为将要进入发展期的膜蒸馏材料与设备集成化奠定了基础。
超疏水性特点不仅反应在荷叶之上,如芋叶、动物羽毛等都有此特性。利用仿生学原理及特性改造膜材料的功能,使本来在常温与常压下渗水的材料变成不渗水,德宏膜蒸馏膜面也参照了动植物表面的特征,造就了膜蒸馏材料的疏水性特点。
膜蒸馏材料的特性保证满足了膜蒸馏工艺特点,即在浓缩可溶性水溶液时,保证不让含盐或可溶性物质的溶液随水而渗透,只让水以水蒸汽的形式渗过膜层,产生了高精度的膜蒸馏效应,从而使膜蒸馏达到了拦截需要拦截的物质,而只让水分子或挥发性分子通过的目的。水分子通过膜之后的水蒸汽可通过冷凝方式加以回收利用,因此膜蒸馏的功效是一举两得,即浓缩了截留物质,又获取了可用之水。
近十年来膜蒸馏作为高浓度盐水(可称为卤水)浓缩及其它物料浓缩的主要膜技术产品,受到了各界的青睐。膜蒸馏这种浓缩本领是其他膜过程所无法替代的,膜蒸馏膜的特性也只能是其他膜过程的一种补充,决非是替代。
在整个膜蒸馏系统中其核心部分是膜蒸馏器,膜蒸馏器除了膜蒸馏膜是一个关键之外,膜蒸馏器的制造也是有别于其它器械的。
膜蒸馏器用于普通溶液多为不锈钢材料制造,特别溶液如强酸、强碱则应用耐酸碱的高分子材料制造。德宏根据不同的用途,采用不同的外壳,内装聚偏氟乙烯为主的膜材料制造的膜丝。