如同一场寻宝之旅膜蒸馏技术在现代旅游业中探寻着最合适最实惠的目的地
膜蒸馏技术,敢问路在何方?
如同一场寻宝之旅,膜蒸馏技术在现代工业应用中探寻着最合适、最实惠的目的地。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上,都能听到关于它的很多声音。
美国的一本书《超越分子前沿―化学与化学过程面临的挑战》将膜蒸馏浓缩技术列为21世纪重点关注并发展的新型分离技术。懂得它,才能知道怎么用它。
蒸馏是热力学分离工艺之一,它利用混合液体或液-固体系各组分沸点不同,使低沸点组分蒸发,再冷凝以分离整个组分。而膜蒸馏系统则是将传统蒸馏工艺与膜技术有效结合起来,是一个由驱动力源于两侧毛细压差进行的隔绝作用。
全球膜蒸馍技开发始于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增加,不难发现其发展速度非常快,这也得益于市场需求的推动。
国内研发团队众多,如天津工业大学、大连理工大学、河北工业大学、同济大学和清华大学等。但核心依然是膜材料。疏水性、微孔性是选择关键因素,而机械强度、导热系数和热稳定性也是基本要求。目前主要使用微孔聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)等材料,每种都有利弊。
目前国内工业化应用案例不多,其中以PTFE材料为主,而设备形式主要为管式、中空纤维式和板式,其中管式早期应用较多,而板式目前应该应用最广泛。在不同的冷凝方式下,膜蒼技術可以进一步划分为直接接触、高温真空减压及气扫描等类型,其中AGMD和VMD应用相对较多,其次是DCMD而SGMD研究较少。
每一种存在的膜技术肯定有其市场定位,膜 蒼 技术也不例外,从原理来分析,在盐浓缩系统中,比如1%浓缩至10-20%,跟其他ED、DTRO等成熟工艺相比,没有太大的优势,即使有余热可利用,也没有优势;对于20%以上盐浓缩,与蒲湿系统比较吨水投资成本都是100万级别,同时运行效率要低一些。但 MD 更加适用于特定的系统,如对材质特殊要求的浓缩系统,有机产品浓缩以及某些无法直接进行薄层浮选或者滤布过滤处理的情况。此外,还包括对浓度有特定要求,以及大量余热或低品位热源可利用的情况下的系统。
尽管做了大量研发,但实际运用企业很少,大型项目极少,只有一些小规模项目。这其中原因包括投资成本高昂以及运行成本偏高,而且由于无机结垢、晶体析出以及表面活性剂污染问题,对这些问题需要不断优化解决方案。此外,由于行业内大部分情况下都不能提供足够经济性的回报,所以虽然具有潜力,但是仍处于试验阶段且尚未完全落地生根状态。然而,这并不意味着未来没有希望,因为随着科技进步及市场需求日渐增长,一旦能够克服现有的短板,并实现更大规模商业化运作,那么这个领域可能会迎来新的突破与飞跃。