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，它依舊是一個蒸發(fā)、冷凝的過程；就MD技術(shù)而言，它的驅(qū)動力源于膜兩側(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?？?，當(dāng)然這也得益于市場需求的推動。

國內(nèi)研發(fā)膜蒸餾技術(shù)的團(tuán)隊很多，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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