1、分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)主要內(nèi)容膜吸收膜萃取膜蒸餾分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜接觸器種類 膜接觸器以多孔的疏水或親水膜作為傳遞介質(zhì)，并與氣體吸收、液體萃取、氣提、蒸餾等過程相結(jié)合的一種新型的膜分離技術(shù)。按氣液傳遞方式有： 氣液型、液氣型、液液型等三種； 按作用機(jī)理可分為： 膜吸收、膜萃取、膜氣提、膜蒸餾等。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜接觸器的特征 通過膜的多孔性與疏水性（或親水性），將汽液二相隔開，氣液接觸在膜界面上實(shí)現(xiàn)； 無論流率多低，所有膜表面都能有效地進(jìn)行氣液接觸，且接觸界面很大

2、； 氣體和液體流率能相互獨(dú)立地改變而不產(chǎn)生液泛、滴漏、泡沫等現(xiàn)象。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜接觸器的三種典型型式分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)多孔與無孔膜接觸器的作用機(jī)理分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜基吸收分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜基吸收以多孔的疏水或親水膜作為傳遞介質(zhì)，并與氣體吸收過程相結(jié)合的一種新型的膜分離技術(shù)。能進(jìn)行氣體的吸收或氣提，有兩種操作方式： 氣體充滿膜孔， 吸收劑充滿膜孔。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)疏水膜基吸收過程壓力與濃度分布 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)

3、微孔充滿氣體的膜吸收 物質(zhì)i的膜吸收或氣提速率可用局部傳質(zhì)速率或總傳質(zhì)速率系數(shù)表示。 氣體i通過不能濕潤(rùn)的疏水多孔膜的局部界面?zhèn)髻|(zhì)速率及濃度分布?xì)怏wi以串聯(lián)形式擴(kuò)散通過氣相膜、被氣體充滿的膜孔，以及液相膜三個(gè)區(qū)域，其通量及局部傳質(zhì)系數(shù)可表示。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氣體i以串聯(lián)形式擴(kuò)散通過氣相膜、被氣體充滿的膜孔，以及液相膜三個(gè)區(qū)域 氣體通量及局部傳質(zhì)系數(shù)關(guān)系分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 式中，Kg為氣相傳質(zhì)系數(shù)，Ke為液相傳質(zhì)系數(shù)，式中 ，氣相傳質(zhì)通量與總傳質(zhì)系數(shù)關(guān)系分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氣相傳質(zhì)總阻力系數(shù)式中，氣體傳質(zhì)總阻力為

4、氣相膜阻力，膜阻力及液相膜阻力之和。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)對(duì)易溶氣體Hi要大好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以想象，總阻力有一個(gè)極限狀態(tài)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)液相總傳質(zhì)系數(shù)對(duì)許多氣體的膜吸收或氣提，液相總傳質(zhì)系數(shù)Kl類似于Kg表示對(duì)微溶氣體分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)微孔充滿吸收溶劑的膜吸收 膜吸收或氣提過程也可用充滿吸收水劑的微孔膜來實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，不管膜是疏水或親水的，只要膜能被吸收劑潤(rùn)濕即可。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 親水膜基吸收過程壓力與濃度分布分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)總傳質(zhì)系數(shù)與局部傳

5、質(zhì)系數(shù)關(guān)系對(duì)于這種膜過程的總傳質(zhì)系數(shù)與局部傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系可表示為以總傳質(zhì)系數(shù)表示 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)對(duì)微溶氣體 對(duì)易溶氣體，由于具有瞬間反應(yīng)的吸收和高濃度的吸收劑，膜阻力也可以忽略，因此總阻力會(huì)比較低分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜阻力系數(shù)如果膜孔被吸收液體潤(rùn)濕，則膜的傳質(zhì)阻力系數(shù)可表示為式中， Dil為物質(zhì)i在吸收液體中的擴(kuò)散系數(shù)，如果膜孔被氣體充滿，那么膜傳質(zhì)系數(shù)取決于氣體在膜孔中的擴(kuò)散機(jī)制。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜傳質(zhì)阻力系數(shù)當(dāng)膜孔半徑與氣

6、體平均自由程之比， 遠(yuǎn)小于1。式中， Mi為物質(zhì)i的氣體分子量，在接近大氣壓及膜孔徑近似為下時(shí)，氣體i在膜孔中為Knudsen流占主要地位。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜傳質(zhì)阻力系數(shù)對(duì)大孔膜和氣體壓力較高時(shí)，如果 1，那么氣體在膜孔中為粘性流，當(dāng)為-時(shí)，在低壓下，氣體在膜孔中呈過渡流。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜基吸收過程的應(yīng)用 生物醫(yī)學(xué)工程、 生物發(fā)酵工程、 環(huán)境保護(hù)、 航空、航天。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用應(yīng)用器件 血液供氧器 膜式氧合器（人工肺） 生物人工肝等功能 實(shí)現(xiàn)02和C02的傳遞分離技術(shù)概論膜接觸器(

7、膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)中空纖維氧合器中空纖維編織線血液氣體分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氧合器的種類 氧合器種類 中空纖維膜式、 卷式、平板折疊式、 盤式等多種型式;其中卷筒式、平板折疊式、盤式等均為早期采用。近十余年來大多采用中空纖維膜式氧合器。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氧合器面積計(jì)算氣體進(jìn) O2: 713mmHgCO2: 0血液出 O2: 95mmHgCO2: 49mmHg氣體出 O2: 699mmHgCO2: 13.7mmHg血液進(jìn) O2: 40mmHgCO2: 46mmHgO2CO2分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)

8、用用酸或堿液來吸收惰性氣體中的堿性或酸性氣體，如用2NaOH溶液來脫除廢水中揮發(fā)性的酚，可將酚含量降到50g/mL以下。還可以用H2SO4將哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中的氨含量由14mm降到05mm；分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)載人航天器艙內(nèi)空氣中C02去除的膜基吸收過程工藝流程 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氣體凈化的膜基吸收工藝分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)VOC廢氣膜基負(fù)壓滲透分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)VOC廢氣的膜基連續(xù)吸收與解吸分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 各種高分子膜對(duì)CO2的選擇性及滲透速率 分離技術(shù)

9、概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用連續(xù)補(bǔ)充O2并排除產(chǎn)生的C02；在厭氧發(fā)酵中可以利用膜吸收技術(shù)不斷補(bǔ)充N2并排除產(chǎn)生的CO2和H2；不斷脫除發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乙醇以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜基萃取分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 常規(guī)溶劑萃取溶劑萃取是化工生產(chǎn)中常用的一種化工分離過程，在該過程中水溶液或有機(jī)溶液相中的組分被萃取進(jìn)入另一不互溶的有機(jī)或水溶液相中。為了獲得較高的相界面以增大萃取傳質(zhì)速率，一相必須以微滴形式分散到另一不互溶相中，萃取后又必須將分散相凝聚。這種常規(guī)的分離過程要求兩相間有一定密度差、在相分散和凝聚過程

10、中不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象、在連續(xù)逆流操作中受液泛和載點(diǎn)的限制等，具有過程放大困難、操作費(fèi)用高等不足。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜基萃取 是利用微孔膜的親水性或疏水性，并與萃取過程相結(jié)合的新型膜分離技術(shù). 與傳統(tǒng)的萃取過程不同，在膜萃取過程中，萃取劑與料液分別在微孔膜兩側(cè)，傳質(zhì)過程發(fā)生在分隔兩液相的微孔膜的一個(gè)表面進(jìn)行，沒有相分散和聚結(jié)行為發(fā)生。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜萃取的特點(diǎn)膜萃取是膜技術(shù)與萃取過程相結(jié)合的新型膜分離技術(shù), 與通常的萃取中液相以細(xì)小液滴的形式分散在另一液相中進(jìn)行兩相接觸的情況不同。膜萃取中兩相是在微孔膜表面相互接觸而進(jìn)行物質(zhì)傳遞的.分離技術(shù)

11、概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜萃取的特點(diǎn)可避免因液滴分散在另一液相中而引起的夾帶現(xiàn)象和隨之產(chǎn)生的溶劑損失問題.在一般萃取中為了使兩相相對(duì)流動(dòng), 在選擇萃取劑時(shí), 除了考慮其對(duì)被萃取組分的溶解度及選擇性外, 還必須考慮其密度、粘度、界面張力等因素對(duì)2 相接觸與相對(duì)流動(dòng)的影響. 在膜萃取中2 相分開流動(dòng)、互不影響, 選擇萃取劑時(shí)可主要著眼于溶解度與選擇性, 使萃取劑的選擇余地大大放寬。由于膜萃取中2 相分開流動(dòng), 在逆流萃取中可以避免一般逆流萃取中嚴(yán)重影響傳質(zhì)效果的軸向返混現(xiàn)象.分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜萃取的基本類型平板型分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸

12、餾)膜萃取的基本類型中空纖維型分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜萃取的基本類型支撐液膜型分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜萃取的基本類型夾層支撐液膜萃取分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜萃取的基本類型色譜膜型分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)疏水膜基萃取溶質(zhì)濃度分布分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 親水膜基萃取溶質(zhì)濃度分布分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 親-疏水復(fù)合膜基萃取溶質(zhì)濃度分布 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 對(duì)給定的疏水膜和萃取體系，以膜作為固定的兩相界面，在適當(dāng)壓差條件下，使兩相相互

13、接觸，溶質(zhì)通過膜的相界面從一液相傳遞到另一液相，然后到達(dá)后一液相的主體流。對(duì)這種膜萃取過程，水溶液和有機(jī)溶液兩相的速率可在較寬的范圍內(nèi)變化，不產(chǎn)生液泛和夾帶。 疏水膜和萃取體系的特性分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)疏水膜的臨界（穿透）壓力 對(duì)疏水微孔膜，在膜一側(cè)的有機(jī)相溶液能濕潤(rùn)微孔膜，并充滿膜的微孔，另一側(cè)則為不互溶的水相溶液，如果保持水相側(cè)壓力相等或高于有機(jī)相側(cè)的壓力，則水有機(jī)溶液相界面就會(huì)固定在水相側(cè)的膜孔表面處。 除非過量水相壓力超過被稱為穿透點(diǎn)的臨界壓力，否則微孔中的有機(jī)相溶液不會(huì)被水相溶液所取代。 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)臨界穿透壓力分離技術(shù)概論

14、膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)臨界穿透壓力與傳質(zhì)系數(shù)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)有機(jī)相流速和壓差與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜基萃取用膜材料PVDF 疏水性強(qiáng)，耐熱性好，且可溶紡成中空纖維多孔膜，是膜蒸餾的理想材料。PTFE 疏水性、化學(xué)穩(wěn)定性具佳，但難溶。目前難以紡制成中空纖維多孔膜。PP 價(jià)廉，但疏殖水性不夠好，易產(chǎn)生靜電，易污染，耐氧化性也差。先熔紡成中空纖維，再定向拉伸成孔。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜孔徑與空隙率膜孔徑 一般為 孔隙率 一般為 60-80 高孔隙率可提供高蒸發(fā)面積，提高蒸餾通量，但高孔隙膜通常

15、孔徑較大，從而增加膜潤(rùn)濕的危險(xiǎn)，分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾) 影響膜基萃取傳質(zhì)的因素 分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)直接接觸膜分離器的CO2去除機(jī)理分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)萃取與氣提相結(jié)合的膜接觸器工藝處理地表水分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾簡(jiǎn)介多孔疏水膜可將溫度不同的兩種料液隔開，在膜兩側(cè)蒸汽壓差的作用下，揮發(fā)性組分以蒸汽形式通過膜孔，從膜熱側(cè)到達(dá)冷側(cè)。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾定義1986年，于羅馬給出膜蒸餾的幾層含義：使用的為多孔膜；

16、膜不能被兩側(cè)料液潤(rùn)濕；揮發(fā)性組分以蒸汽形式通過膜；各組分通過膜的推動(dòng)力是該組分在膜兩側(cè)的蒸汽壓差；分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾定義在膜孔中不發(fā)生毛細(xì)管冷凝現(xiàn)象；膜本身不影響其兩側(cè)不同組分的汽-液平衡；膜至少有一側(cè)與料液直接接觸。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾簡(jiǎn)介膜蒸餾為新型的膜技術(shù)始于 1960s年代主要用途：海水淡化苦咸水淡化稀溶液中有價(jià)值物質(zhì)濃縮分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾的優(yōu)點(diǎn)100地排斥溶液中的不揮發(fā)性物質(zhì)：離子、大分子、固體顆粒；操作溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)蒸餾過程；操作壓力比其它以壓力為推動(dòng)力的膜分離過程低；處理液與膜間的

17、化學(xué)作用?。粚?duì)膜機(jī)械強(qiáng)度要求低；與傳統(tǒng)蒸餾過程比，操作所需汽相空間小。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾的發(fā)展1963年，Bodell首次提出膜蒸餾概念：“一種將不可飲用含水流體轉(zhuǎn)化為可飲用水的裝置”，“用真空方式將滲透蒸汽從裝置中移走”，但并未給出所用膜的結(jié)構(gòu)和大??；1967年，Wely提出一種新過程來改進(jìn)脫鹽效率：“發(fā)現(xiàn)一支歌含空氣的多孔疏水膜，能在壓力系統(tǒng)中將鹽水轉(zhuǎn)變?yōu)檐浕?，“在最小的外部能量、最低的資金和最少的裝置占地下操作”；分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾的發(fā)展60年代末期，F(xiàn)indley公布了多種膜材料進(jìn)行的直接接觸式膜蒸餾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和基

18、本理論，定性地確定了膜孔中存在空氣，膜的厚度、導(dǎo)熱損失和空隙率對(duì)膜蒸餾的影響；1968-1975年，Rodger設(shè)計(jì)了多種膜蒸餾過程：1.多效膜蒸餾，用以分離揮發(fā)性不同的組分，2.包含料液脫氣、膜表面處理等工序在內(nèi)的完整系統(tǒng)以脫鹽，3.家用飲水機(jī)；分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾的發(fā)展80年代，高空隙率(80%)和厚度薄(50m)的膜出現(xiàn)推動(dòng)了膜蒸餾的發(fā)展：Gore和Associates公司(美國(guó))開發(fā)了卷式膜組件，傳熱效果差；Swedish Development Co.(德國(guó))采用板框式膜組件；EnKa A G公司采用中空纖維膜組件對(duì)膜蒸餾過程進(jìn)行理論性探索，并發(fā)表了其

19、理論模型和結(jié)果。就目前來看，膜蒸餾在許多領(lǐng)域只能是一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng), 還不可頂替別的技術(shù)。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾的理論研究膜蒸餾過程機(jī)理復(fù)雜性和多樣性，膜蒸餾工程問題多。膜蒸餾過程的理論研究?jī)?nèi)容主要包括：揮發(fā)性組分的跨膜傳質(zhì)機(jī)理；料液或滲透液與膜表面的傳熱過程及溫度極化現(xiàn)象；各種操作條件對(duì)膜蒸餾過程的影響；組件形式和結(jié)構(gòu)對(duì)膜蒸餾傳熱、傳質(zhì)過程的影響；系統(tǒng)熱效率、能量回收與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾分類直接接觸膜蒸餾：膜兩側(cè)液體直接與膜接觸，并以下游側(cè)液體作為冷凝液；氣隙膜蒸餾：膜的一側(cè)與液體直接接觸，下游側(cè)蒸汽冷凝在相對(duì)的冷凝面

20、上，且下游側(cè)的冷凝液不與膜接觸，該組件構(gòu)形中，冷凝作用發(fā)生在組件內(nèi)部；分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾分類低壓膜蒸餾：在低壓膜蒸餾(減壓膜蒸餾)體系中，下游側(cè)采用低壓(抽空)，滲透冷凝作用發(fā)生在組件外部；吸氣膜蒸餾：下游側(cè)采用吸氣(如氮?dú)?，滲透冷凝作用發(fā)生在組件外部。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)直接接觸膜蒸餾分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)氣隙膜蒸餾分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)低壓膜蒸餾分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)吸氣膜蒸餾分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾原理膜蒸餾過程中膜內(nèi)的汽-液界

21、面分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾原理膜蒸餾中的傳質(zhì)阻力(電學(xué)模型)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾原理膜蒸餾過程中的阻力：料液主體中的阻力滲透液中的阻力膜表面液相邊界層的阻力(Surface)膜內(nèi)的阻力(動(dòng)量傳遞或粘度阻力,Viscous)膜孔內(nèi)的碰撞阻力(Molecular)膜本身的阻力(Knudsen)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾原理膜蒸餾過程中熱量傳遞阻力分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾原理膜蒸餾過程中熱量傳遞阻力：邊界層的熱量傳遞阻力膜內(nèi)的熱量傳遞阻力：膜孔內(nèi)熱量傳遞阻力膜材料的熱量傳遞阻力膜內(nèi)的汽化

22、熱滲透液內(nèi)的熱量傳遞阻力分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾中的濃差極化濃差極化會(huì)削弱濃度邊界層內(nèi)的傳質(zhì)推動(dòng)力，使膜蒸餾過程通量減少；若揮發(fā)性組分的蒸汽壓隨溶質(zhì)濃度的升高不明顯，濃差極化對(duì)膜通量的影響可忽略；濃差極化對(duì)多孔疏水膜疏水性有破壞作用，當(dāng)膜表面溶質(zhì)濃度高至一定程度會(huì)導(dǎo)致膜被潤(rùn)濕。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾中的跨膜傳質(zhì)膜蒸餾的跨膜傳質(zhì)是水蒸汽分子在多孔介質(zhì)內(nèi)的傳遞；膜的存在，為汽-液相界面提供支撐，影響膜通量：1).膜有孔隙率；2).膜孔道彎曲；膜通量=膜蒸餾系數(shù)蒸汽壓差分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾的傳質(zhì)模型氣體通過多孔

23、介質(zhì)的過程機(jī)理：Knudsen擴(kuò)散分子擴(kuò)散Poiseuille流動(dòng)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)限制性Knudsen擴(kuò)散模型分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)Knudsen-分子擴(kuò)散傳遞模型式中：K0、Kl分別為Knudsen和分子擴(kuò)散常數(shù)。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)Knudsen-粘度擴(kuò)散傳遞模型式中：B0為粘度通量系數(shù)，由孔徑、孔隙率和孔彎曲度計(jì)算。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾中的溫差極化由于溫度邊界層的存在，料液側(cè)膜表面處溫度低于料液溫度；滲透液側(cè)膜表面溫度高于滲透液主體溫度，稱為溫差極化；溫差極化的存在使得膜兩側(cè)主

24、體的溫差沒有全部用于料液汽化，影響了膜蒸餾過程的熱效率。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾中的溫差極化溫度極化系數(shù)：可采用衡量膜蒸餾過程對(duì)外加推動(dòng)力的利用程度。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾中的溫差極化趨于0，膜蒸餾過程受熱邊界層內(nèi)的傳熱控制；趨于1，膜蒸餾過程受跨膜傳熱控制，最佳膜蒸餾系統(tǒng)的=1；大量研究表明：一般的溫差極化系數(shù)為，溫差極化在膜蒸餾中普遍存在。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾中的溫差極化溫差極化的存在導(dǎo)致：傳質(zhì)推動(dòng)力減小、通量降低；提供溫差極化的方法：提高熱邊界層的傳熱系數(shù)，改變組件內(nèi)流體力學(xué)狀況：Lawson通過優(yōu)

25、化組件設(shè)計(jì)、采用性能優(yōu)良的膜將提高到1左右；Martinez使用特殊的支撐網(wǎng)強(qiáng)化熱邊界層傳熱效果， 得到很大提高。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)跨膜傳熱穿過料液側(cè)熱邊界層到達(dá)汽-液界面的熱流通過膜的方式：通過膜材料本身和膜氣孔的熱傳導(dǎo)；伴隨傳質(zhì)而發(fā)生的汽化潛熱從料液側(cè)相界面到達(dá)滲透?jìng)?cè)相界面。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)跨膜傳熱跨膜熱傳導(dǎo)沒有傳質(zhì)過程，是單純的熱損失，因此，減小其傳遞速率則很重要；分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)跨膜熱傳導(dǎo)跨膜熱傳導(dǎo)能耗約占整個(gè)膜蒸餾過程的20-50(Fane)；當(dāng)跨膜熱傳導(dǎo)過大是，跨膜溫差趨于0，可能會(huì)出現(xiàn)反向傳質(zhì)

26、，增加膜厚有利于減少熱損失(Gostoli)；跨膜傳熱系數(shù)是膜材料的導(dǎo)熱系數(shù)和膜孔內(nèi)氣體導(dǎo)熱系數(shù)按空隙率加權(quán)平均得到，氣體導(dǎo)熱系數(shù)小于膜的，增加空隙率有利于減少跨膜熱損失(Jonsson)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)對(duì)流傳熱蒸汽穿過膜孔，導(dǎo)致對(duì)流傳熱，損失部分熱量；這部分熱損失占總傳熱量的，可忽略不計(jì)(Schofield)分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)跨膜傳熱模型總傳熱系數(shù)：分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)熱邊界層的傳熱模型Sieder-Tate對(duì)管內(nèi)的湍流流體的熱傳遞關(guān)聯(lián)方程為：式中，kT為熱傳導(dǎo)系數(shù)，cp熱容，G為質(zhì)量流率，、w分別為本體粘度

27、和壁面粘度，d為管徑。適用范圍：Re6000，L/d非常大。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)熱邊界層的傳熱模型對(duì)于短管，L/d50：分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)熱邊界層的傳熱模型對(duì)于平板組件，可以用下式來計(jì)算相對(duì)直徑：式中：S為潤(rùn)濕面積，LP為潤(rùn)濕周長(zhǎng)。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)熱邊界層的傳熱模型對(duì)于滯流邊界層內(nèi)的熱傳遞：分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜內(nèi)熱傳遞模型膜內(nèi)的潛熱：分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜內(nèi)熱傳遞模型膜內(nèi)熱傳導(dǎo)的傳熱阻力：分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜蒸餾膜疏水膜微孔膜平板、中空纖維、管式常用材料包括：PTFE、PP、PVDF分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)常用商品膜a.膜蒸餾 中使用膜的參數(shù)范圍很大。b.膜的支撐體為聚合物纖維。報(bào)導(dǎo)的孔隙率和厚度不含支撐層。分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響膜結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：平均孔徑，r孔隙率，孔曲率，膜厚度，分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響膜通量與膜結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系：對(duì)于kundsen擴(kuò)散，=1；對(duì)于粘度擴(kuò)散=2.分離技術(shù)概論膜接觸器(膜吸收、膜萃取與膜蒸餾)膜結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響對(duì)于