第二章新型節(jié)能設(shè)備方法熱管換熱器熱泵膜分離蓄熱器變壓吸附2.1熱管換熱器熱管發(fā)展歷程1964年：發(fā)明于美國(guó)洛斯-阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LosAlamos

NationalLaboratory）。

1964-1970年：理論研究高峰期，近千篇論文發(fā)表。1970-1980年：機(jī)密性應(yīng)用研究，空間核電源、電子儀器散熱、航天飛行器均溫等節(jié)能應(yīng)用性研究，熱管換熱器，太陽(yáng)能發(fā)電，高效化學(xué)反應(yīng)器。1980-2000年：電子電器散熱、計(jì)算機(jī)CPU散熱、大型空氣預(yù)熱器、高溫?zé)峁軗Q熱器、高溫高壓化學(xué)反應(yīng)器。2000-2010年：高效微型熱管技術(shù)、高溫大型熱管技術(shù)、高效熱管反應(yīng)設(shè)備技術(shù)、各種高效熱管換熱裝備。青藏鐵路沿線的熱管TSC89—7/2—Ⅱ型低溫?zé)峁?/p>

青藏鐵路沿線的熱管地面2米5米89毫米>100kg里面灌裝有液態(tài)氨，通過(guò)液態(tài)氨，將地下凍土層的“冷氣”帶到地表土層，讓它保持冷凍狀態(tài)不松軟；通過(guò)露出地面管徑外表的“翅片”，把蘊(yùn)含在地表土層中的熱量散發(fā)到空氣中。一根長(zhǎng)長(zhǎng)的管子，就像是一個(gè)個(gè)自動(dòng)傳導(dǎo)冷熱溫度的“空調(diào)器”，讓路基永遠(yuǎn)保持冷凍狀態(tài)。筆記本電腦CPU使用的熱管節(jié)能用途石油化工

1、

煉油廠的常壓爐、減壓爐、常減壓二合一爐、加氫爐．減粘爐、重整爐等，利用熱管式空氣預(yù)熱器回收出爐煙氣的余熱加熱空氣，以提高加熱爐的送風(fēng)溫度。

2

煉油廠催化裝置再生煙氣和各種內(nèi)、外取熱器的余熱回收，可產(chǎn)生中壓蒸汽并用于動(dòng)力系統(tǒng)。

3、乙烯裂解爐對(duì)流段盤管、煉油廠加熱爐對(duì)流段盤管。2.1.1熱管工作原理熱管的工作原理蒸發(fā)冷凝吸液芯QQ加熱段冷卻段絕熱段氣體液體殼體在一個(gè)密閉結(jié)構(gòu)中裝有若干工作液體，借助于液體的吸熱蒸發(fā)、蒸氣的輸送和放熱冷凝，然后靠毛細(xì)作用或重力作用，使冷凝液從冷凝段返回到蒸發(fā)段，從而把熱量從結(jié)構(gòu)的一部分（蒸發(fā)段）高速傳遞到另一部分（冷凝段）。重力熱管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加熱段冷卻段QQ蒸發(fā)冷凝加熱段Q蒸發(fā)Q冷凝熱管工作作原理在一個(gè)密密閉結(jié)構(gòu)構(gòu)中裝有有若干工工作液體體，借助助于液體體的吸熱熱蒸發(fā)、、蒸氣的的輸送和和放熱冷冷凝，然然后靠毛毛細(xì)作用用或重力力作用，，使冷凝凝液從冷冷凝段返返回到蒸蒸發(fā)段，，從而把把熱量從從結(jié)構(gòu)的的一部分分（蒸發(fā)發(fā)段）高高速傳遞遞到另一一部分（（冷凝段段）。因因此，熱熱管本身身是一種種高效的的傳熱元元件。它它是靠封封閉在管管內(nèi)的工工質(zhì)反復(fù)復(fù)進(jìn)行相相變（蒸蒸發(fā)、冷冷凝）而而進(jìn)行熱熱量傳遞遞的。結(jié)構(gòu)緊湊湊、重量量輕、傳傳熱效率率高、無(wú)無(wú)運(yùn)動(dòng)部部件、維維護(hù)簡(jiǎn)單單、運(yùn)行行可靠等等優(yōu)點(diǎn)，，特別適適宜于中中、低溫溫余熱的的回收。。2.1.2熱管的組組成三個(gè)基本本部分組組成：兩端密封封的容器器，多數(shù)數(shù)做成圓圓管狀；；吸液芯，，由多孔孔材料（（金屬網(wǎng)網(wǎng)、金屬屬纖維等等）構(gòu)成成，覆蓋蓋在器壁壁（管壁壁）的內(nèi)內(nèi)表面；；容器內(nèi)充充有一定定數(shù)量的的工作液液體（工工質(zhì)）及及其蒸氣氣。2.1.3熱管的工工作液體體工質(zhì)凝固點(diǎn)／℃沸點(diǎn)（大氣壓下）／℃使用溫度范圍／℃氨－78－33－60～100丙酮－95570～120甲醇－986410～130水010030～250導(dǎo)熱姆A12257150～395硫112444200～600水銀－39361250～650鉀62774500～1000鈉98892600～120018002.1.4熱管的特特點(diǎn)輸熱能力力強(qiáng)良好的等等溫性熱流方向向可逆熱流密度度可調(diào)熱管的導(dǎo)導(dǎo)熱能力力熱管的導(dǎo)導(dǎo)熱能力力1－銅棒（（2.5××300）；2－熱管（（2.5××300）100wT2－T1＝600oCT2－T1＝1.5oC2.1.5熱管分類類按照工作作液體回回流動(dòng)力力區(qū)分:有芯熱管管、重力力熱管、、重力輔輔助熱管管、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)熱管、、電流體體動(dòng)力熱熱管、磁磁流體動(dòng)動(dòng)力熱管管、滲透透熱管等等。按照熱管管管內(nèi)工工作溫度度區(qū)分:低溫?zé)峁芄堋⒊販責(zé)峁?、、中溫?zé)釤峁?、高高溫?zé)峁芄艿?。按照管殼殼與工作作液體的的組合區(qū)區(qū)分:分銅-水熱管、、碳鋼-水熱管、、鋁-丙酮熱管管、碳鋼鋼-萘熱管、、不銹鋼鋼-鈉熱管等等。常用熱管管的工作作溫度范范圍與典典型的工工作介質(zhì)質(zhì)及其相相容殼體體材料

工作介質(zhì)工作溫度/℃

相容殼體材料

低

溫

熱

管氨-60～100鋁、不銹鋼、低碳鋼氟里昂-21-40～100鋁、鐵氟里昂-11-40～120鋁、不銹鋼、銅氟里昂-113-10～100鋁、銅

常

溫

熱

管

己烷

0～100黃銅、不銹鋼丙酮0～120鋁、銅、不銹鋼乙醇0～130銅、不銹鋼甲醇10～130銅、不銹鋼、碳鋼甲苯0～290不銹鋼、低碳鋼、低合金鋼水30～250銅、碳鋼(內(nèi)壁經(jīng)化學(xué)處理)

中

溫

熱

管萘147～350鋁、不銹鋼、碳鋼聯(lián)苯147～300不銹鋼、碳鋼導(dǎo)熱姆-A150～395銅、不銹鋼、碳鋼導(dǎo)熱姆-E147～300不銹鋼、碳鋼、鎳汞250～650奧氏體不銹鋼

高

溫

熱

管鉀400～1000不銹鋼、銫400～1100鈦、鈮鈉500～1200不銹鋼、因康鎳合金鋰1000～1800鎢、鉭、鉬、鈮銀1800～2300鎢、鉭2.1.6熱管用途途余熱回收收電子器件件冷卻，，如電腦腦CPU散熱太陽(yáng)能集集熱器航空航天天導(dǎo)熱材材料2.1.7熱管換熱熱器利用熱管管導(dǎo)熱能能力強(qiáng)、、傳熱量量大的特特點(diǎn)，以以多根熱熱管作為為中間傳傳熱元件件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)冷、熱熱流體之之間換熱熱的設(shè)備備。氣－氣熱熱管換熱熱器1－熱管；；2－中間隔隔板；3－外殼熱管換熱熱器的特特點(diǎn)、分分類熱管換熱熱器的特特點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，，換熱效效率高；；壓力損損失?。?；安全可可靠；靈靈活調(diào)溫溫。熱管換熱熱器的類類型與結(jié)結(jié)構(gòu)按照照熱流體體和冷流流體的狀狀態(tài)，熱熱管換熱熱器可分分為氣—?dú)馐健鈿狻菏?、液液—液式、液液—?dú)馐剑粡臒峁芄軗Q熱器器結(jié)構(gòu)型型式來(lái)看看，熱管管換熱器器又可分分為整體體式、分分離式、、回轉(zhuǎn)式式和組合合式。氣—液式熱管管換熱器器2.1.8熱管的用用途與節(jié)節(jié)能化學(xué)工業(yè)業(yè)1、硫酸系系統(tǒng)熱管管換熱器器回收焚焚燒爐出出口高溫溫ＳＯx(chóng)氣體的余余熱、在在轉(zhuǎn)化工工段回收收高溫氣氣體的余余熱，產(chǎn)產(chǎn)生熱水水或蒸汽汽供系統(tǒng)統(tǒng)使用。。2、醫(yī)藥、日日化工業(yè)業(yè)熱管換換熱器可可用于回回收藥氣氣或廢氣氣的余熱熱，生產(chǎn)產(chǎn)清潔熱熱風(fēng)，干干燥物料料。3、利用可變變熱導(dǎo)熱熱管可對(duì)對(duì)反應(yīng)床床層進(jìn)行行恒溫控控制的同同時(shí)，取取出或輸輸入反應(yīng)應(yīng)熱。4、大型化肥肥廠合成成對(duì)流段段盤管；；中、小小型氮肥肥廠造氣氣工程、、變換工工段，利利用熱管管式蒸發(fā)發(fā)器回收收工藝氣氣余熱產(chǎn)產(chǎn)生蒸汽汽供合成成氨系統(tǒng)統(tǒng)使用，，變換工工段一、、二水加加熱器。。5、甲醇轉(zhuǎn)化化爐對(duì)流流段盤管管。6、苯酐裝置置熱容器器。節(jié)能用用途電力工業(yè)業(yè)利用熱管管換熱器器可作為為各種鍋鍋爐的尾尾部受熱熱面。如如熱管式式空氣預(yù)預(yù)熱器可可替代傳傳統(tǒng)的回回轉(zhuǎn)式空空氣預(yù)熱熱器和列列管式空空氣預(yù)熱熱器，提提高受熱熱面壁溫溫，避免免露點(diǎn)腐腐蝕，提提高爐膛膛進(jìn)風(fēng)溫溫度和爐爐膛含氧氧量，減減少漏風(fēng)風(fēng)，延長(zhǎng)長(zhǎng)鍋爐運(yùn)運(yùn)行周期期。1、工業(yè)鍋鍋爐尾部部的熱管管空氣預(yù)預(yù)熱器．．熱管式式省煤器器或翅片片管省煤煤器。2、電站鍋鍋爐尾部部的熱管管空氣預(yù)預(yù)熱器可可分下列列幾種用用途：（（1）在原低溫段段空氣預(yù)熱器器的空氣入口口前設(shè)置一熱熱管式空氣預(yù)預(yù)熱器，進(jìn)一一步降低鍋爐爐排煙溫度，，減少排煙熱熱損，提高鍋鍋爐效率；（（2）整個(gè)低溫段段空氣預(yù)熱器器均為熱管式式結(jié)構(gòu)；（（3）用鍋爐排放放的熱煙氣加加熱脫硫后的的冷煙氣，即即電站脫硫的的煙氣換熱器器。3、燃?xì)忮仩t對(duì)對(duì)流段后部。。節(jié)能用途石油化工1、煉油廠的常壓壓爐、減壓爐爐、常減壓二二合一爐、加加氫爐．減粘粘爐、重整爐爐等，利用熱熱管式空氣預(yù)預(yù)熱器回收出出爐煙氣的余余熱加熱空氣氣，以提高加加熱爐的送風(fēng)風(fēng)溫度。2煉油廠催化裝裝置再生煙氣氣和各種內(nèi)、、外取熱器的的余熱回收，，可產(chǎn)生中壓壓蒸汽并用于于動(dòng)力系統(tǒng)。。3、乙烯裂解爐爐對(duì)流段盤管管、煉油廠加加熱爐對(duì)流段段盤管。節(jié)能用途冶金工業(yè)1、煉鐵廠用高高爐煙氣來(lái)預(yù)預(yù)熱空氣、煤煤氣的單預(yù)熱熱或雙預(yù)熱整整體式或分離離式熱管換熱熱器，回收熱熱風(fēng)爐煙氣余余熱，節(jié)約煤煤氣，提高熱熱風(fēng)爐的升溫溫速度、爐頂頂溫度和送風(fēng)風(fēng)溫度降低煉鐵焦比比，節(jié)約焦炭炭。2、利用熱管式式蒸汽發(fā)生器器或翅片管式式蒸汽發(fā)生器器回收各種帶帶冷機(jī)和環(huán)冷冷機(jī)所輸送的的燒結(jié)礦的顯顯熱，產(chǎn)生蒸蒸汽。節(jié)能用途建材建筑對(duì)于水泥、陶陶瓷等建材行行業(yè)，利用換換熱器回收窯窯爐煙氣的余余熱，產(chǎn)生熱熱風(fēng)或熱水。。如熱管式熱熱風(fēng)爐或熱管管．列管組合合式熱風(fēng)爐，，可產(chǎn)生500℃以下的熱風(fēng)，，干燥清潔物物料。建筑業(yè)業(yè)熱管式空氣氣預(yù)熱器可用用于室外的新新鮮空氣和室室內(nèi)的渾濁空空氣之間的熱熱交換；在集集中空調(diào)制冷冷機(jī)組中，利利用熱管換熱熱器回收廢氣氣余熱產(chǎn)生低低壓蒸汽供空空調(diào)制冷機(jī)組組使用。2.2熱泵（HeatPump）2.2熱泵一種使熱量由由低溫物體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到高溫物物體的能量裝裝置（類似于于水泵使水從從低處流向高高處）。作用：把那些不能直直接利用的低低溫?zé)崮茏優(yōu)闉橛杏玫臒崮苣?，提高能量量的利用率，，?jié)省燃料。。熱泵高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碤1Q2W2.2.1熱泵種類壓縮式熱泵吸收式熱泵蒸汽噴射式熱熱泵2.2.2壓縮式熱泵循循環(huán)系統(tǒng)蒸發(fā)器冷凝器壓縮機(jī)節(jié)流閥QEQCW（低溫?zé)嵩矗ǜ邷責(zé)嵩矗┙橘|(zhì)的循環(huán)相相圖液相氣相固相放熱QC（介質(zhì)被冷卻卻）吸熱QE（介質(zhì)被加熱熱）PT工質(zhì)工質(zhì)是熱泵中中賴以進(jìn)行能能量轉(zhuǎn)換與傳傳遞的物質(zhì)。。熱泵系統(tǒng)的的的性能、經(jīng)濟(jì)濟(jì)性與可靠性性在很大程度度上與工質(zhì)有有關(guān)。臨界溫度應(yīng)比比最大冷凝溫溫度高得多在冷凝溫度下下的飽和壓力力不要太高（（<2.5MPa)在蒸發(fā)溫度下下的飽和壓力力不要低于大大氣壓?jiǎn)挝蝗莘e致熱熱量要大液體的比熱容容要小飽和蒸汽比熵熵的變化要小小，即飽和蒸蒸汽線要陡工質(zhì)應(yīng)有良好好的化學(xué)穩(wěn)定定性、不燃、、不爆、無(wú)毒毒無(wú)害、價(jià)格格便宜、環(huán)境境友好等熱泵工質(zhì)物性性參數(shù)環(huán)保型制冷劑劑冰箱常使用的的制冷劑為：：R22（CHF2Cl），對(duì)環(huán)境不友好好。環(huán)保型制冷劑劑：R407c、R410a、R134aR407c：HFC32/125/134a,組成23/25/52(CH2F2/CHF2CF3/CH2FCF3)R410a:HFC32/125,組成50/50（CH2F2/CHF2CF3）R134a：1，1，1，2-四氟代乙烷，，CF3CH2F2.2.3吸收式熱泵24蒸發(fā)器冷凝器吸收器節(jié)流閥QEQC3溶液泵發(fā)生器節(jié)流閥QAQG1567吸收式熱泵與與壓縮式熱泵泵比較共同點(diǎn)：冷凝凝器、節(jié)流閥閥、蒸發(fā)器不同點(diǎn)：壓縮縮式熱泵采用用壓縮機(jī)吸收式熱泵：：用一個(gè)溶液液回路代替了了壓縮機(jī)，該該溶液回路由由吸收器、溶溶液泵、發(fā)生生器、及溶液液節(jié)流閥等部部件構(gòu)成。溶溶液回路用消消耗熱能取代代了壓縮機(jī)中中所消耗的機(jī)機(jī)械能。工質(zhì)對(duì)的選擇擇在工質(zhì)對(duì)中，，沸點(diǎn)低的物物質(zhì)為制冷劑劑，沸點(diǎn)高的的物質(zhì)為吸收收劑。選擇吸收劑的的要求：（1）具有強(qiáng)烈地地吸收制冷劑劑的能力。這這種能力越強(qiáng)強(qiáng)，循環(huán)中所所需要的吸收收劑循環(huán)量越越少，發(fā)生器器熱源的加熱熱量越少。（2）在相同壓力力下，沸點(diǎn)比比制冷劑高，，相差越大越越好。避免精精餾分離。（3）比熱容小、、導(dǎo)熱率高、、黏度低。（4）化學(xué)性質(zhì)好好。選擇制冷劑的的要求：（1）制冷劑應(yīng)在在吸收劑中有有較好的溶解解性。（2）其它與壓縮縮式熱泵的制制冷劑相同。。常用的工質(zhì)對(duì)對(duì)氨－水水－溴化鋰氨－硝酸鋰2.3.4蒸汽噴射式熱熱泵熱泵的主要應(yīng)應(yīng)用形式蒸氣壓縮式系系統(tǒng)是熱泵最最主要的應(yīng)用用型式。按照低溫?zé)嵩丛磁c供熱介質(zhì)質(zhì)的組合方式式不同，蒸氣氣壓縮式熱泵泵系統(tǒng)又分為為空氣——空氣熱泵空氣——水熱泵水——水熱泵水——空氣熱泵地?zé)帷諝鉄嵩礋岜帽猛寥罒嵩础疅岜冒礋嵩捶诸惖牡臒岜盟礋岜每諝庠礋岜猛寥罒嵩礋岜帽锰?yáng)能熱泵水源熱泵通常以海水、、河水、湖水水及井水作為為低溫?zé)嵩?。。由于水的溫溫度變化較小小，水源熱泵泵的性能通常常要比空氣源源（ASHP）的性能好而而且穩(wěn)定。目目前，以污水水處理場(chǎng)涼水水池的水作為為低溫?zé)嵩吹牡臒岜孟到y(tǒng)已已經(jīng)在實(shí)際工工程中采用，，而且經(jīng)濟(jì)性性能良好。目前，以井水水作為低溫?zé)釤嵩吹臒岜孟迪到y(tǒng)，是水源源熱泵機(jī)組和和系統(tǒng)研究及及應(yīng)用的熱點(diǎn)點(diǎn)。井水特別別是深井水，，全年溫度基基本穩(wěn)定而且且水質(zhì)良好，，是熱泵系統(tǒng)統(tǒng)比較理想的的低溫?zé)嵩?，，在工程中采采用較多。但但是這種系統(tǒng)統(tǒng)有可能存在在回水困難、、回水污染及及破壞地下水水生態(tài)資源等等環(huán)境問(wèn)題。。地源熱泵通常是將制冷冷盤管理入地地下，盤管與與土壤進(jìn)行熱熱量交換，熱熱泵系統(tǒng)自成成封閉式系統(tǒng)統(tǒng)。地源熱泵正是是利用大地的的特點(diǎn)，通過(guò)過(guò)埋藏在地下下的換熱器，，與土壤或巖巖石交換熱量量。地源熱泵泵全年運(yùn)行工工況穩(wěn)定，不不需要其它輔輔助熱源及冷冷卻設(shè)備即可可實(shí)現(xiàn)冬季供供熱、夏季供供冷。在冬天，管道內(nèi)的液液體將地下的的熱量抽出，，然后通過(guò)系系統(tǒng)導(dǎo)入建筑筑物內(nèi)，同時(shí)時(shí)蓄存冷量，，以備夏用；；在夏天，熱量從建建建筑物內(nèi)抽出出，通過(guò)系統(tǒng)統(tǒng)排入地下，，同時(shí)蓄存熱熱量，以備冬冬用。風(fēng)扇系系統(tǒng)將冷暖空空氣分別送到到建筑物內(nèi)部部的各個(gè)區(qū)間間，類似于一一般的空調(diào)系系統(tǒng)。地源熱泵地源熱泵技術(shù)術(shù)目前在國(guó)外外得到廣泛的的應(yīng)用?，F(xiàn)在在美國(guó)的家庭庭、銀行、醫(yī)醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、、連鎖旅客、、超市、辦公公樓和學(xué)校等等均有一定比比例的建筑使使用地源熱泵泵，根據(jù)美國(guó)國(guó)地源熱泵系系統(tǒng)，根據(jù)美美國(guó)每年安裝裝約4萬(wàn)套地源熱泵泵系統(tǒng)，這個(gè)個(gè)速度意味著著每年可以節(jié)節(jié)約8.79×1011瓦的能量，同同時(shí)每年減少少150萬(wàn)噸溫室氣體體的排放?？諝庠礋岜每諝庠礋岜孟迪到y(tǒng)通過(guò)自然然能(空氣蓄熱)獲取低溫?zé)嵩丛?，?jīng)系統(tǒng)高高效集熱整合合后成為高溫溫?zé)嵩?，用?lái)來(lái)取(供)暖或供應(yīng)熱水水。適用范圍廣，，產(chǎn)品適用溫溫度范圍在-10-40℃，并且一年四四季全天候使使用，不受陰陰、雨、雪等等惡劣天氣和和冬季夜晚的的影響，都可可正常使用。?？蛇B續(xù)加熱，，與傳統(tǒng)太陽(yáng)陽(yáng)能儲(chǔ)水式相相比，熱泵產(chǎn)產(chǎn)品可連續(xù)加加熱，持續(xù)不不斷供熱水，，滿足用戶需需求。加熱速度慢。。太陽(yáng)能熱泵太陽(yáng)能熱泵（（SolarHeatPump）以太陽(yáng)能集集熱器作為熱熱泵系統(tǒng)的低低溫溫度。太陽(yáng)能輔助熱熱泵通常是指指作為太陽(yáng)能能熱利用系統(tǒng)統(tǒng)輔助裝置的的熱泵系統(tǒng)，，包括獨(dú)立輔輔助熱泵和以以太陽(yáng)輻射熱熱能作為蒸發(fā)發(fā)器熱源的熱熱泵。這類熱熱泵多數(shù)以供供熱為主，涉涉及建筑采暖暖、生活熱水水供應(yīng)以及工工業(yè)用熱等應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)對(duì)太陽(yáng)能集熱熱溫度要求不不高，而且具具有靈活多樣樣的系統(tǒng)形式式、合理的經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能能和良好的商商業(yè)實(shí)用化前前景。太陽(yáng)能氨水吸吸收式制冷系系統(tǒng)熱泵節(jié)能和和特點(diǎn)屬可再生能源源利用技術(shù)高效節(jié)能環(huán)境效益顯著著一機(jī)多用，應(yīng)應(yīng)用范圍廣2.3膜分離2.3.1膜分離概念膜分離技術(shù)是是用半透膜作作為選擇障礙礙層，允許某某些組分透過(guò)過(guò)而保留混合合物中其他組組分，從而達(dá)達(dá)到分離目的的的技術(shù)總稱稱。壓力概述膜分離過(guò)過(guò)程(1)膜分離技術(shù)發(fā)發(fā)展的歷史膜分離技術(shù)已已被國(guó)際上公公認(rèn)為20世紀(jì)末至21世紀(jì)中期最有有發(fā)展前途、、甚至?xí)?dǎo)致致一次工業(yè)革革命的重大生生產(chǎn)技術(shù)，所所以可稱為前前沿技術(shù)，是是世界各國(guó)研研究的熱點(diǎn)。。如果將20世紀(jì)50年代初視為現(xiàn)現(xiàn)代高分子膜膜分離技術(shù)研研究的起點(diǎn)，，截止現(xiàn)在，，其發(fā)展致可可分為三個(gè)階階段：①50年代為奠定基基礎(chǔ)階段；②60年代和70年代為發(fā)展階階段，③80年代至今為發(fā)發(fā)展深化階段段。目前，研研制和開(kāi)發(fā)出出的分離膜及及應(yīng)用技術(shù)有有很多種，如如微濾、超濾濾、反滲透、、滲透蒸發(fā)等等(2)膜分離技術(shù)在在分離工程中中的重要作用用膜分離技術(shù)在在分離物質(zhì)過(guò)過(guò)程中不涉及相變，，對(duì)能量要求求低，因此和蒸蒸餾、結(jié)晶晶、蒸發(fā)等等需要輸入入能量的過(guò)過(guò)程有很大大差異；膜膜分離的條件一般都都較溫和，對(duì)于熱敏敏性物質(zhì)復(fù)復(fù)雜的分離離過(guò)程很重重要，這兩兩個(gè)因素使使得膜分離離成為生化化物質(zhì)分離離的合適方方式。此外外它操作方便、、結(jié)構(gòu)緊湊湊、維修費(fèi)費(fèi)用低、易易于自動(dòng)化化，因而是現(xiàn)現(xiàn)代分離技技術(shù)中一種種效率較高高的分離手手段，在生生化分離工工程中具有有重要作用用。（3）膜在分離離過(guò)程中具具有如下功功能①物質(zhì)的識(shí)別別與透過(guò)；；②界面；③反應(yīng)場(chǎng)。物質(zhì)的識(shí)別別與透過(guò)是是使混合物物中各組分分之間實(shí)現(xiàn)現(xiàn)分離的內(nèi)內(nèi)在因素；；作為界面，，膜將透過(guò)過(guò)液和保留留液(料液)分為互不混混合的兩相相；作為反應(yīng)場(chǎng)場(chǎng)，膜表面面從孔內(nèi)表表面含有與與特定溶質(zhì)質(zhì)具有相互互作用能力力的官能團(tuán)團(tuán)，通過(guò)物物理作用、、化學(xué)反應(yīng)應(yīng)或生化反反應(yīng)提高膜膜分離的選選擇性和分分離速度。。生物分離過(guò)過(guò)程中采用用的膜分離離法主要是是利用物質(zhì)質(zhì)之間透過(guò)過(guò)性的差別別，而膜材材料上固定定特殊活性性基團(tuán)，使使溶質(zhì)與膜膜材料發(fā)生生某種相互互作用來(lái)提提高膜分離離性能的功功能膜研究究也很多，，代表了膜膜分離技術(shù)術(shù)的發(fā)展方方向。2.3.2膜的定義和和分類1、膜（分離離膜）的定定義分離膜可看看作是分離兩相和和作為選擇擇性傳遞物物質(zhì)的屏障障。它可以是是固態(tài)、液液態(tài)或氣態(tài)態(tài)的，目前前使用的分分離膜絕大大多數(shù)是固固膜。膜可可以存在于于兩流體之之間或附著著于支撐體體或載體的的微孔隙上上，膜厚度度要遠(yuǎn)小于于其比表面面積。2、膜的分類類按膜結(jié)構(gòu)分分：有對(duì)稱稱膜和不對(duì)對(duì)稱膜按膜材料分分：有機(jī)膜：纖纖維素膜、、聚酰胺膜膜、聚砜膜膜、聚四氟氟乙烯膜、聚聚乙烯膜等等無(wú)機(jī)膜：玻玻璃膜、陶陶瓷膜、氧氧化鋁膜等等按分離機(jī)理理分：多孔孔膜、無(wú)孔孔膜和載體體膜按幾何形狀狀分：平板板式、管式式、毛細(xì)管管式和中空空纖維式膜膜膜結(jié)構(gòu)1.孔道結(jié)構(gòu)2.膜的孔道特特性3.水通量膜結(jié)構(gòu)1.孔道結(jié)構(gòu)膜的孔道結(jié)結(jié)構(gòu)因膜材材料和制造造方法而異異。膜的孔孔道結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)膜的透過(guò)過(guò)通量、耐耐污染能力力等操作性性能具有重重要影響。。早期的膜多多為對(duì)稱膜膜(symmetricmembrane)，即膜截面面的膜厚方方向上孔道道結(jié)構(gòu)均勻勻。對(duì)稱膜膜的傳質(zhì)阻阻力大，透透過(guò)通量低低，并且容容易污染，，清洗困難難。60年代開(kāi)發(fā)的的不對(duì)稱膜膜解決了上上述對(duì)稱膜膜的弊端，，從而開(kāi)創(chuàng)創(chuàng)了膜分離離技術(shù)發(fā)展展的新篇章章。不對(duì)稱稱膜主要由由起膜分離離作用的表表面活性層層(0.2～0.5）和起支撐撐強(qiáng)化作用用的惰性層層(50～100μm)構(gòu)成。惰性性層孔徑很很大，對(duì)透透過(guò)流體無(wú)無(wú)阻力，由由于不對(duì)稱稱膜起膜分分離作用的的表面活性性層很薄，，孔徑微細(xì)細(xì)，因此透透過(guò)通量大大、膜孔不不易堵塞、、容易清洗洗。目前的的超濾和反反滲透膜多多為不對(duì)稱稱膜。高分子微濾濾膜以對(duì)稱稱膜為主。。新型無(wú)機(jī)機(jī)陶瓷微濾濾膜多為不不對(duì)稱膜。。膜結(jié)構(gòu)對(duì)稱膜不對(duì)稱膜膜結(jié)構(gòu)2.膜的孔道特特性膜的孔道特特性包括孔孔徑、孔徑徑分布和孔孔隙率。超超濾和微濾濾膜的孔徑徑、孔徑分分布和孔隙隙率可通過(guò)過(guò)電子顯微微鏡直接觀觀察測(cè)定。。Millipore公司PTGC超濾膜的孔孔徑分布膜結(jié)構(gòu)3.水通量水通量是在在一定的條條件下(一般壓力為為0.1MPa，溫度為20度)通過(guò)測(cè)量透透過(guò)一定量量純水所需需的時(shí)間來(lái)來(lái)測(cè)定。2.3.3膜分離技術(shù)術(shù)優(yōu)點(diǎn)★處理效率高高，設(shè)備易易于放大；；★可在室溫或或低溫下操操作，適宜宜于熱敏感感物質(zhì)分離離濃縮；★化學(xué)與機(jī)械械強(qiáng)度最小小，減少失失活；★無(wú)相轉(zhuǎn)變，，省能；★有相當(dāng)好選選擇性，可可在分離、、濃縮的同同時(shí)達(dá)到部部分純化目目的；★選擇合適膜膜與操作參參數(shù)，可得得到較高回回收率；★系統(tǒng)可密閉閉循環(huán)，防防止外來(lái)污污染；★不外加化學(xué)學(xué)物，透過(guò)過(guò)液（酸、、堿或鹽溶溶液）可循循環(huán)使用，，降低了成成本，并減減少對(duì)環(huán)境境的污染。。存在的問(wèn)題題在操作中膜膜面會(huì)發(fā)生生污染，使使膜性能降降低，故有有必要采用用與工藝相相適應(yīng)的膜膜面清洗方方法;從目前獲得得的膜性能能來(lái)看，其其耐藥性、、耐熱性、、耐溶劑能能力都是有有限的，故故使用范圍圍受限;單獨(dú)采用膜膜分離技術(shù)術(shù)效果有限限，因此往往往都將膜膜分離工藝藝與其他分分離工藝組組合起來(lái)使使用。2.3.4各種膜分離離技術(shù)分離離范圍膜過(guò)程程分離機(jī)理分離對(duì)象孔徑（nm）粒子過(guò)濾體積大小固體粒子>10000微濾濾體積大小0.05~10μm的固體粒子子50~10000超濾濾體積大小1000~1000000道爾頓2~50的大分子，，膠體納濾濾溶解擴(kuò)散離子、分子子量<100的有機(jī)物<2反滲透透溶解擴(kuò)散離子、分子子量<100的有機(jī)物<0.5滲透蒸發(fā)溶解擴(kuò)散離子、分子子量<100的有機(jī)物<0.5膜分離法傳質(zhì)推動(dòng)力分離原理應(yīng)用舉例微濾（MF）壓差0.05～0.5篩分除菌，回收菌，分離病毒超濾壓差0.1～1.0篩分蛋白質(zhì)、多肽和多糖的回收和濃縮反滲透壓差1.0～10篩分鹽、氨基酸、糖的濃縮、淡水制造滲析濃差篩分脫鹽，除變性劑電滲析電位差電荷、篩分脫鹽，氨基酸和有機(jī)酸分離滲透氣化壓差、溫差溶質(zhì)與膜的親和作用有機(jī)溶劑與水的分離，共沸物的分離2.3.5各種膜分離離法的原理理和應(yīng)用范范圍(1)微濾分離原原理利用篩分分原理，，分離、、截留直直徑為0.05m到10m大小的粒粒子，即即微濾膜膜的孔徑徑為0.05m到10m。采用壓壓力為0.05～0.5MPa。水分子離子大分子顆粒與膠膠體圖示(2)超濾分分離離原理理超濾的分分離原理理也可基基本理解解為篩分分原理，，但在有有些情況況下受到到粒子荷荷電性及及其與荷荷電膜相相互作用用的影響響。它可可分離分分子量從從1000到1000000道爾頓的的可溶性性大分子子物質(zhì)，，對(duì)應(yīng)孔孔徑為20~500埃（0.002m到0.05m）。采用用壓力為為0.1~1MPa。水分子離子大分子顆粒與膠體圖示(3)反滲透透分分離原原理理在高于溶溶液滲透透壓的壓壓力作用用下，只只有溶液液中的水水透過(guò)膜膜，而所所有溶液液中大分分子、小小分子有有機(jī)物及及無(wú)機(jī)鹽鹽全被截截留住。。理想的的反滲透透膜應(yīng)被被認(rèn)為是是無(wú)孔的的，它分分離的基基本原理理是溶解解擴(kuò)散（（也有毛毛細(xì)孔流流學(xué)說(shuō)））。““膜孔徑徑”為1到10埃。采用用壓力為為1～10Pa.水分子離子大分子顆粒與膠體圖示反滲透制制淡水原原理滲透和反滲透半透膜開(kāi)始時(shí)兩兩邊液面面相同由于濃度度差存在在，半透透膜又不不允許溶溶質(zhì)通過(guò)過(guò)，所以以水透過(guò)過(guò)膜，使使?jié)馑灰贿呉好婷嫔?，，產(chǎn)生滲滲透壓在濃水邊邊加壓，，當(dāng)壓力力超過(guò)滲滲透壓時(shí)時(shí)，則水水透過(guò)半半透膜，，即反滲滲透，實(shí)實(shí)現(xiàn)凈化化過(guò)程。。反滲透的的應(yīng)用和和特點(diǎn)應(yīng)用：反滲透是是一項(xiàng)高高新膜分分離技術(shù)術(shù)，其孔孔徑很小小，大都都≤10×10–10（10A），它能能去除濾濾液中的的離子范范圍和分分子量很很小的有有機(jī)物，，如細(xì)菌菌、病毒毒等。它它已廣泛泛用于海海水或苦苦咸水淡淡化、電電子、醫(yī)醫(yī)藥用純純水、飲飲用蒸餾餾水、太太空水的的生產(chǎn)，，還應(yīng)用用于生物物、醫(yī)學(xué)學(xué)工程。。特點(diǎn)：常溫條件件下，可可以對(duì)溶溶質(zhì)和水水進(jìn)行分分離或濃濃縮，因因而能耗耗低；雜質(zhì)去除除范圍廣廣，可去去除無(wú)機(jī)機(jī)鹽和各各類有機(jī)機(jī)物雜質(zhì)質(zhì)；較高的水水回用率率；分離裝置置簡(jiǎn)單，，容易操操作和維維修。(4)擴(kuò)散滲析析（diffusiondialysis）1、滲析：把水溶溶液中溶溶質(zhì)透過(guò)過(guò)半透膜而溶質(zhì)被被截留的的現(xiàn)象稱稱為滲析析。半透膜：：起滲析析作用的的薄膜，，對(duì)溶質(zhì)質(zhì)具有選選擇性。。半透膜的的發(fā)展：：動(dòng)物的膀膀胱膜、、腸膜、、羊皮紙紙；離子交換換膜：陽(yáng)陽(yáng)離子交交換膜、、陰離子子交換膜膜2、擴(kuò)散滲滲析的原原理利用離子子交換膜膜的選擇擇透過(guò)性性，以濃濃度差為為推動(dòng)力力來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)酸與鹽鹽或者堿堿與酸的的分離。。離子交換換膜離子交換膜作用機(jī)理示意圖擴(kuò)散滲析回收酸原理示意圖(1)—原液室；(2)—回收液室；A—陰離子交換膜殘液/滲析液H2O回收液/擴(kuò)散液廢酸液A（2）（1）H+H+SO42-H+H+SO42-Fe2+SO42-擴(kuò)散滲析析法回收收酸的原原理向⑴室自自下而上上引入料料液(H2SO4和FeSO4的混合液液)，另向⑵⑵室自上上而下引引入水流流。由于于⑴室中中的酸及及鹽的濃濃度較大大，其中中的Fe2＋、H＋、SO42-均有向⑵⑵室擴(kuò)散散的趨勢(shì)勢(shì)，因陰陰離子交交換膜對(duì)對(duì)離子具具有選擇擇透過(guò)性性，只允允許陰離離子SO42-通過(guò)而不不讓陽(yáng)離離子透過(guò)過(guò)，所以以Fe2＋受到陰膜膜的阻擋擋而不能能進(jìn)入⑵⑵室，而而H＋則因性質(zhì)質(zhì)特殊，，其水合合離子半半徑小，，遷移速速度快，，也能跟跟隨SO42-一起進(jìn)入入⑵室，，以保持持溶液的的電中性性。這樣樣，⑴室室中的H2SO4就不斷擴(kuò)擴(kuò)散進(jìn)入入(2)室，而FeSO4被阻擋在在⑴室中中，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了酸與與鹽的分分離。優(yōu)缺點(diǎn)：：優(yōu)點(diǎn)：能耗小小，設(shè)備備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，操操作方便便，不需需要對(duì)膜膜進(jìn)行酸酸堿再生生，分離離過(guò)程中中不需要要加入其其它化學(xué)學(xué)藥劑。。缺點(diǎn)：滲析速速度慢，，分離效效率低。。應(yīng)用：在生物醫(yī)醫(yī)學(xué)上的的應(yīng)用最最為廣泛泛，主要要的用途途是血液液滲析法法（又稱稱為人工工腎），，此外還還有人工工肺。在工業(yè)方方面的應(yīng)應(yīng)用從鋼鐵工工業(yè)酸洗洗廢液中中回收硫硫酸及在在其它廢廢酸液中中回收硝硝酸等；；從化工廠廠人造絲絲漿壓液液中回收收NaOH（5）電滲滲析的基基本原理理電滲析是是在直流流電場(chǎng)的的作用下下，以電電位差為為推動(dòng)力力，利用用陰、陽(yáng)陽(yáng)離子交交換膜對(duì)對(duì)溶液中中陰、陽(yáng)陽(yáng)離子的的選擇透透過(guò)性(即陽(yáng)膜只只允許陽(yáng)陽(yáng)離子通通過(guò)，陰陰膜只允允許陰離離子通過(guò)過(guò)），而使使溶液中中的溶質(zhì)質(zhì)與水分分離的一一種物理理化學(xué)過(guò)過(guò)程。從從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)溶液的的濃縮、、淡化、、精制和和提純的的一種膜膜過(guò)程。。++++++陽(yáng)極－－－－－－陰極Cl-Na＋陽(yáng)膜陽(yáng)極室Cl-Cl-Cl-Na＋Na＋Cl-Na＋Na＋Cl-Cl-Na＋Na＋濃縮室淡化室濃縮室陰極室陰膜陽(yáng)膜陰膜電滲析過(guò)過(guò)程原理理圖陰極電滲析在在廢水處處理中的的應(yīng)用目前，電滲析在在廢水處處理實(shí)踐踐中應(yīng)用用最普遍遍的有：：⑴造造紙工工業(yè)廢廢水處處理，，利用用電滲滲析法法處理理造紙紙工業(yè)業(yè)的亞亞硫酸酸紙漿漿廢液液和洗洗漿廢廢水及及堿法法造紙紙黑液液，從從中回回收化化學(xué)藥藥品，，已得得到工工業(yè)應(yīng)應(yīng)用。。⑵從從芒硝硝廢液液中制制取硫硫酸和和氫氧氧化鈉鈉。⑶從從酸洗洗廢液液中制制取硫硫酸和和沉淀淀重金金屬離離子。。⑷電電鍍廢廢水和和廢液液處理理，含含Cd2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等重金金屬離離子和和氰化化物的的電鍍鍍廢水水都適適宜用用電滲滲析法法處理理，其其中應(yīng)應(yīng)用最最成熟熟的是是含鎳鎳廢水水處理理。⑸從從放射射性廢廢水中中分離離放射射性元元素，，然后后將其其濃縮縮液掩掩埋。。（6）滲滲透透氣氣化化分分離離原原理理它的基基本原原理是是利用用膜與與被分分離有有機(jī)液液體混混和物物中各各組份份的親親合力力不同同而有有選擇擇地優(yōu)優(yōu)先吸吸附溶溶解某某一組組份，，及各各組份份在膜膜中擴(kuò)擴(kuò)散速速度不不同來(lái)來(lái)達(dá)到到分離離的目目的，，因此此它不不存在在蒸餾餾法中中的共共沸點(diǎn)點(diǎn)的限限制，，可連連續(xù)分分離、、濃縮縮，直直至得得到純純有機(jī)機(jī)物。滲透氣氣化的的原理理示于于左圖圖。疏疏水膜膜的一一側(cè)通通入料料液，，另一一側(cè)(透過(guò)側(cè)側(cè))抽真空空或通通入惰惰性氣氣體，，使膜膜兩側(cè)側(cè)產(chǎn)生生溶質(zhì)質(zhì)分壓壓差。。在分分壓差差的作作用下下，料料液中中的溶溶質(zhì)溶溶于膜膜內(nèi)，，擴(kuò)散散通過(guò)過(guò)膜，，在透透過(guò)側(cè)側(cè)發(fā)生生氣化化，氣氣化的的溶質(zhì)質(zhì)被膜膜裝置置外設(shè)設(shè)置的的冷凝凝器冷冷凝回回收。。因此此，滲滲透氣氣化法法根據(jù)據(jù)溶質(zhì)質(zhì)間透透過(guò)膜膜的速速度不不同，，使混混合物物得到到分離離。膜膜與溶溶質(zhì)的的相互互作用用決定定溶質(zhì)質(zhì)的滲滲透速速度。。滲透氣氣化法法利用用溶質(zhì)質(zhì)之間間膜透透過(guò)性性的差差別，，特別別適用用于共共沸物物和揮揮發(fā)度度相差差較小小的雙雙組分分溶液液的分分離。。例如如，利利用滲滲透氣氣化法法濃縮縮乙醇醇，由由于膜膜的選選擇性性透過(guò)過(guò)乙醇醇的特特性、、可消消除共共沸現(xiàn)現(xiàn)象，，得到到高濃濃度乙乙醇。。因此此，滲滲透氣氣化又又稱膜膜蒸餾餾。滲滲透氣氣化膜膜主要要為多多孔聚聚乙烯烯膜、、聚丙丙烯膜膜和含含氟多多孔膜膜等。。膜分離離技術(shù)術(shù)的特特點(diǎn)回回顧（a）膜分分離過(guò)過(guò)程不不發(fā)生生相變變，因因此能能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的的效率率高。。例如如在現(xiàn)現(xiàn)在的的各種種海水水淡化化方法法中反反滲透透法能能耗最最低；；（b）膜分分離過(guò)過(guò)程在在常溫溫下進(jìn)進(jìn)行，，因而而特別別適于于對(duì)熱熱敏性性物料料，如如果汁汁、酶酶、藥藥物等等的分分離、、分級(jí)級(jí)和濃濃縮；；（c）裝置置簡(jiǎn)單單，操操作簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，控制制、維維修容容易，，且分分離效效率高高。與與其它它水處處理方方法相相比，，具有有占地地面積積小、、適用用范圍圍廣、、處理理效率率高等等特點(diǎn)點(diǎn)；（d）由于于目前前膜的的成本本較高高，所所以膜膜分離離法投投資較較高，，有些些膜對(duì)對(duì)酸或或堿的的耐受受能力力較差差。所所以目目前膜膜分離離法在在水處處理中中一般般用于于回收收廢水水中的的有用用成分分或水水的回回用處處理。。2.3.6膜分離離的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域（1）化學(xué)學(xué)/染料工工業(yè)活性染染料的的脫鹽鹽、純純化、、濃縮縮與回回收食品染染料的的脫鹽鹽、純純化、、濃縮縮與回回收催化劑劑與貴貴金屬屬的回回收利利用脫氧、、氧化化、酯酯化、、皂化化、磺磺化、、硝化化、脫脫氫反反應(yīng)中中液體體的分分離、、純化化甘油/己內(nèi)酰酰胺/苯/染料活活性劑劑等有有機(jī)化化工原原料的的回收收汽車/儀表及及其它它工業(yè)業(yè)涂漆漆的濃濃縮回回收（2）食品品/飲料工工業(yè)啤酒/果酒/黃酒/葡萄酒酒的澄澄清除除菌過(guò)過(guò)濾蘋(píng)果、、梨、、草莓莓、橙橙、芒芒果、、桃、、梅、、李、、檸檬檬等果果汁的的澄清清除菌菌過(guò)濾濾蘋(píng)果、、梨、、鳳梨梨、草草莓、、橙、、芒果果、桃桃、梅梅、李李、檸檸檬等等果汁汁的脫脫水濃濃縮葡萄酒酒/果酒/茶/咖啡芬芬香氣氣味的的濃縮縮保留留豆蛋白白/乳清蛋蛋白/白蛋白白/單糖/多糖溶溶液的的澄清清與濃濃縮乳清、、奶酶酶及其其他乳乳品的的澄清清、脫脫鹽與與濃縮縮蔬菜抽抽提汁汁/西紅柿柿汁的的脫水水濃縮縮（3）制藥藥/生物工工程抗生素素、維維生素素、有有機(jī)酸酸、氨氨基酸酸、酶酶等發(fā)發(fā)酵液液的澄澄清除除菌過(guò)過(guò)濾抗生素素、維維生素素、有有機(jī)酸酸、氨氨基酸酸等發(fā)發(fā)酵液液的蛋蛋白剔剔除酶、蛋蛋白質(zhì)質(zhì)、多多糖制制備過(guò)過(guò)程中中細(xì)胞胞碎片片的剔剔除抗生素素、氨氨基酸酸、維維生素素、有有機(jī)酸酸、酶酶、多多糖、、蛋白白質(zhì)的的純化化與濃濃縮半合成成抗生生素的的脫鹽鹽濃縮縮中成藥藥、保保健品品口服服液的的澄清清除菌菌過(guò)濾濾動(dòng)物血血漿、、血清清的濃濃縮精精制其他相相關(guān)的的脫鹽鹽濃縮縮、澄澄清除除菌、、蛋白白剔除除、細(xì)細(xì)胞收收集等等分離離過(guò)程程（4）空氣氣過(guò)濾濾噴霧干干燥過(guò)過(guò)程中中染料料、抗抗生素素、奶奶粉等等的回回收電池廠廠金屬屬鎘、、氧化化鉛粉粉塵的的收集集粉碎過(guò)過(guò)程中中磷酸酸鹽、、氧化化鎂、、二氧氧化鈦鈦、碳碳粉、、水泥泥、碳碳酸鈣鈣的回回收包裝過(guò)過(guò)程中中砂糖糖、染染料、、奶粉粉、味味精等等的回回收干燥過(guò)過(guò)程中中PVC、二氧氧化硅硅、活活性碳碳、肥肥料等等的回回收合成氨氨尾氣氣中氫氫氣的的回收收利用用其他一一切有有關(guān)的的粉塵塵收集集及空空氣除除塵過(guò)過(guò)程（5）水處處理飲用純純水（（太空空水））的制制備醫(yī)藥工工業(yè)中中注射射用水水/洗瓶水水及其其他無(wú)無(wú)菌水水的制制備電子工工業(yè)中中超純純水的的制備備火力發(fā)發(fā)電廠廠鍋爐爐補(bǔ)給給水的的制備備飲料與與化妝妝品工工業(yè)中中產(chǎn)品品配方方用水水的制制備飲用水水純化化/苦堿水水脫鹽鹽/海水淡淡化廢水循循環(huán)與與再生生利用用（零零排放放）BOD/COD的最小小化垃圾填填埋場(chǎng)場(chǎng)滲出出水的的濃縮縮處理理染料、、顏料料、油油漆、、含油油廢水水的處處理紙漿與與造紙紙廢水水的處處理及及木素素磺酸酸鹽的的回收收金屬、食品品、皮革、、農(nóng)藥和除除草劑廢水水的處理紡織印染廢廢水的處理理及絲光廢廢水的回收收利用2.4蓄熱器2.4蓄熱器蓄熱器是一一種平衡工工廠企業(yè)用用汽負(fù)荷波波動(dòng)的節(jié)能能設(shè)備蒸汽蓄熱器器是蓄積蒸蒸汽的壓力力容器，用于調(diào)節(jié)和和平衡熱源源供汽與用用戶用汽之之間的矛盾盾。蒸汽蓄熱器器的工作原原理蒸汽蓄熱器器是熱能的的吞吐倉(cāng)庫(kù)庫(kù)，一般為為臥式圓筒筒體，內(nèi)裝裝軟化水。。當(dāng)用汽負(fù)負(fù)荷下降時(shí)時(shí)，鍋爐產(chǎn)產(chǎn)生的多余余蒸汽以熱熱能形式通通過(guò)充熱裝裝置充入軟軟水中貯存存，使器內(nèi)內(nèi)水壓力、、溫度上升升，形成一一定壓力下下的飽和水水（充熱過(guò)過(guò)程）；當(dāng)當(dāng)用汽負(fù)荷荷上升，鍋鍋爐供汽不不足時(shí)，隨隨著壓力下下降，器內(nèi)內(nèi)飽和水成成為過(guò)熱水水而產(chǎn)生自自蒸發(fā)，向向用戶供汽汽（放熱過(guò)過(guò)程）。通通過(guò)蓄熱器器對(duì)熱能的的吞吐作用用，使供用用熱系統(tǒng)平平穩(wěn)運(yùn)行，，從而可使使鍋爐在滿滿負(fù)荷或某某一穩(wěn)定負(fù)負(fù)荷下平穩(wěn)穩(wěn)運(yùn)行。蓄蓄熱器中的的水既是蒸蒸汽和水進(jìn)進(jìn)行熱交換換的介質(zhì)，，又是蓄存存熱能的載載體。集中蓄熱器器實(shí)質(zhì)上相相當(dāng)于增加加了鍋爐的的容量。當(dāng)當(dāng)用汽量較較小時(shí)，鍋鍋爐產(chǎn)生的的多余蒸汽汽通過(guò)蓄熱熱器的噴嘴嘴注人一定定壓力下的的水中，逐逐漸使水溫溫升高到飽飽和溫度。。當(dāng)負(fù)荷超超過(guò)供汽量量時(shí)，鍋爐爐來(lái)不及反反應(yīng)，不能能及時(shí)補(bǔ)充充蒸汽，造造成蓄熱器器內(nèi)壓力降降低，這時(shí)時(shí)蓄熱器內(nèi)內(nèi)的飽和熱熱水就會(huì)閃閃蒸供汽，，所產(chǎn)生的的蒸汽量不不依賴于時(shí)時(shí)間，而是是取決于壓壓差。蒸汽蓄熱器的的工作過(guò)程分分為蓄熱過(guò)程程、放熱過(guò)程程以及熱平衡衡過(guò)程。蓄熱熱器連接方式式分為串聯(lián)和和并聯(lián)。不同同連接方式的的蓄熱器工作作原理不同。。在一定壓力下下，雖然相同同重量的蒸汽汽比水的焓值值高得多，但但蒸汽比容很很大，因此相相同容積的水水的含熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽汽的含熱量，，這就是蒸汽汽蓄熱器能夠夠吞吐大量熱熱能的原理。。例如在0.78MPa（絕壓）時(shí)，，飽和蒸汽焓焓為2767kJ／kg、密度4.08kg／m3，每立方米蒸蒸汽的含熱量量為11,289kJ；相同壓力下下的飽和水的的焓為739kJ／kg、密度898kｇ/m3，每立方米飽飽和水含熱量量為663,622kJ，即相同容積積飽和水的含含熱量是蒸汽汽的58.8倍。一臺(tái)50m3的蒸汽蓄熱器器（容水系數(shù)數(shù)取0.9），假如充熱熱壓力為0.98ＭPa，放熱壓力為為0.39ＭPa，其自蒸發(fā)能能力可達(dá)2500kg（供汽壓力低低于0.98ＭPa），相當(dāng)于一一臺(tái)4t／h鍋爐在中等負(fù)負(fù)荷時(shí)的供汽汽量（調(diào)節(jié)能能力）。蒸汽蓄熱器的的工作示意圖圖用戶蒸汽蓄熱器串聯(lián)蓄熱器的的工作原理串聯(lián)蓄熱器工工作時(shí)，從熱熱源(上游)來(lái)的蒸汽全部部通過(guò)蓄熱器器，經(jīng)蓄熱器器內(nèi)的蒸汽分分配管和噴嘴嘴凝結(jié)于水中中。蓄熱器始始終處于工作作過(guò)程，上述述蓄熱、放熱熱和熱平衡過(guò)過(guò)程都是動(dòng)態(tài)態(tài)進(jìn)行的。當(dāng)用戶用汽時(shí)時(shí)，蓄熱器內(nèi)內(nèi)閃蒸產(chǎn)生蒸蒸汽供給用戶戶。當(dāng)熱源供供汽量大于用用戶用汽量時(shí)時(shí)，蓄熱器進(jìn)進(jìn)汽速率大于于排汽速率，，蓄熱量增加加，蓄熱器處處于蓄熱過(guò)程程;當(dāng)熱源供汽量量小于用戶用用汽量時(shí)，蓄蓄熱器進(jìn)汽速速率小于排汽汽速率，蓄熱熱量減少，蓄蓄熱器處于放放熱過(guò)程;當(dāng)熱源供汽量量恰好等于用用戶用汽量時(shí)時(shí)，蓄熱器進(jìn)進(jìn)汽速率等于于排汽速率，，蓄熱器處于于動(dòng)平衡狀態(tài)態(tài)。串聯(lián)系統(tǒng)可以以穩(wěn)定鍋爐的的運(yùn)行壓力，，當(dāng)鍋爐生產(chǎn)產(chǎn)的負(fù)荷變化化較大時(shí)，減減小對(duì)下游熱熱用戶的用汽汽產(chǎn)生影響;當(dāng)下游部分用用戶負(fù)荷變化化時(shí)，減小對(duì)對(duì)其他用戶用用汽的影響。。此外，由于于經(jīng)過(guò)蒸汽蓄蓄熱器后釋放放的蒸汽均為為飽和蒸汽，，串聯(lián)蓄熱器器適合用于用用戶需要飽和和蒸汽的場(chǎng)合合。串聯(lián)蓄熱器2、鍋爐1、蒸汽蓄熱器器并聯(lián)蓄熱器的的工作過(guò)程并聯(lián)蓄熱器工工作時(shí)，其工工作過(guò)程可分分為:蓄熱過(guò)程、放放熱過(guò)程以及及熱平衡過(guò)程程。當(dāng)用戶用汽量量小于上游供供汽能力時(shí)，，多余的蒸汽汽便流入蓄熱熱器，蓄熱器器內(nèi)的溫度、、壓力、水位位同時(shí)升高，，蓄熱器處于于蓄熱過(guò)程;當(dāng)用戶用汽量量大于上游的的供汽能力時(shí)時(shí)，蓄熱器排排汽管中壓力力下降，此時(shí)時(shí)因水溫高于于降壓后的壓壓力所對(duì)應(yīng)的的飽和溫度，，蓄熱器內(nèi)的的高壓飽和水水迅速汽化產(chǎn)產(chǎn)生閃蒸送往往用戶，蓄熱熱器處于放熱熱過(guò)程;上游供汽量與與用戶用汽量量平衡時(shí)，蓄蓄熱器既不進(jìn)進(jìn)汽也不供汽汽，液面上的的閃蒸與凝結(jié)結(jié)處于動(dòng)平衡衡過(guò)程。并聯(lián)聯(lián)蓄熱器可用用于用戶要求求過(guò)熱蒸汽或或飽和蒸汽的的場(chǎng)合。并聯(lián)蓄熱器2、鍋爐1、蒸汽蓄熱器器安裝位置蒸汽供熱系統(tǒng)統(tǒng)中，根據(jù)安安裝位置的不不同，可將蒸蒸汽蓄熱器分分為集中蓄熱熱器和局部蓄蓄熱器。集中蓄熱器安安裝在熱源或或熱網(wǎng)干線上上。對(duì)于用戶負(fù)負(fù)荷隨時(shí)間波波動(dòng)較大的熱熱網(wǎng)系統(tǒng)，用用蒸汽蓄熱器器可調(diào)節(jié)供熱熱系統(tǒng)負(fù)荷的的波動(dòng)。一方方面，使鍋爐爐始終在最佳佳工況條件下下穩(wěn)定運(yùn)行，，蒸汽出力和和壓力保持不不變，使其熱熱效率趨近熱熱平衡試驗(yàn)效效率;另一方面，相相當(dāng)于增加了了熱源的容量量和提高了調(diào)調(diào)節(jié)能力，當(dāng)當(dāng)部分用戶用用汽量波動(dòng)時(shí)時(shí)，減小對(duì)其其他用戶的影影響。由于集集中蓄熱器可可調(diào)節(jié)的用戶戶的范圍大，，當(dāng)用戶負(fù)荷荷不穩(wěn)定時(shí)，，不能滿足個(gè)個(gè)別用戶的用用汽參數(shù)。局部蓄熱器直直接安裝在支支線上、一個(gè)個(gè)或幾個(gè)用戶戶處。對(duì)某些對(duì)供供汽壓力要求求嚴(yán)格的用戶戶，可采用這這種蓄熱器，，該用戶熱負(fù)負(fù)荷的波動(dòng)依依靠局部蓄熱熱器的調(diào)節(jié)能能力來(lái)補(bǔ)償，，不受其他用用汽用戶的干干擾。局部蓄蓄熱器的調(diào)節(jié)節(jié)范圍較小，，但對(duì)穩(wěn)定一一些重要用戶戶或特殊用戶戶的用汽要求求有較好的效效果。蒸汽蓄熱器的的主要應(yīng)用范范圍1．應(yīng)用于用汽汽負(fù)荷波動(dòng)較較大的供熱系系統(tǒng)，例如制制漿造紙、化化纖、紡織等等行業(yè)。2．應(yīng)用于瞬時(shí)時(shí)用汽量較大大的供熱系統(tǒng)統(tǒng)，例如使用用蒸汽噴射真真空泵的行業(yè)業(yè)，間隙制氣氣的煤氣廠，，氮肥廠等．．3．應(yīng)用于汽源源供汽不穩(wěn)定定的供熱系統(tǒng)統(tǒng)，例如采用用余熱鍋爐供供氣，采用汽汽化冷卻供汽汽的體系．鍋鍋爐負(fù)荷往往往受余熱量變變化的影響而而不能穩(wěn)定，，采用蓄熱器器后可使熱系系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行行。4．應(yīng)用于需要要隨時(shí)供汽，，隨時(shí)用汽的的供熱系統(tǒng)，，例如間斷用用汽（不連續(xù)續(xù)），隨時(shí)用用汽（早晚用用汽多，中午午用汽少，白白天用汽多，，晚上用汽少少）的賓館、、飯店等。使用蒸汽蓄熱熱器的效益1.提高鍋爐運(yùn)行行效率、節(jié)約約燃料。實(shí)踐踐表明，使用用蒸汽蓄熱器器，一般可節(jié)節(jié)約燃料5%，有時(shí)超過(guò)10%。2.保證汽壓穩(wěn)定定，生產(chǎn)正常常，提高產(chǎn)品品產(chǎn)量和質(zhì)量量。3.使鍋爐穩(wěn)定運(yùn)運(yùn)行，消除鍋鍋爐因經(jīng)常趕趕火、壓火、、撥火等不正正常運(yùn)行而可可能引起的損損壞、延長(zhǎng)其其使用壽命。。4.減輕鍋爐人員員的勞動(dòng)強(qiáng)度度，提高鍋爐爐安全運(yùn)行率率。5.鍋爐工況穩(wěn)定定后，可以方方便的控制風(fēng)風(fēng)煤比，鼓引引風(fēng)比穩(wěn)定，，改善燃燒過(guò)過(guò)程、減少因因不完全燃燒燒造成的環(huán)境境污染。6.增大供熱能力力、減少基建建投資。在供供熱能力低于于用熱負(fù)荷的的企業(yè)恰當(dāng)?shù)牡陌惭b使用蓄蓄熱器，可使使供汽量提高高，避免鍋爐爐增容而起到到減少基建投投資的效果。。2.5變壓吸附原理理、應(yīng)用2.5.1變壓吸附發(fā)展展歷史變壓吸附（PSA）循環(huán)是Skarstrom(美國(guó)）和Guerin-Domine（法國(guó)）于于1958年發(fā)明的。很很快Skarstrom將變壓吸附技技術(shù)用于工業(yè)業(yè)規(guī)模的空氣氣干燥。1962年美國(guó)聯(lián)合碳碳化物公司建建立了第一套套空氣干燥工工業(yè)裝置，從從而加速了PSA的工業(yè)應(yīng)用，，成為空氣干干燥、氫氣純純化、正構(gòu)烷烷烴脫除和中中小規(guī)?？諝鈿夥蛛x的主要要技術(shù)。上世紀(jì)80年代后，PSA技術(shù)已被用于于天然氣和煤煤層氣中CH4的分離，同時(shí)時(shí)在CO2、He、有機(jī)蒸汽、、石油氣等吸吸附性質(zhì)相近近的混合氣體體分離中也得得到了應(yīng)用。。我國(guó)于上世紀(jì)紀(jì)70年代開(kāi)始進(jìn)行行PSA空氣分離富氧氧工藝試驗(yàn)。。于1982年研制出第一一套PSA工業(yè)裝置，用用于從合成氨氨釋放氣體中中回收H2。至今國(guó)內(nèi)內(nèi)外已有500余套PSA裝置并在九個(gè)個(gè)領(lǐng)域得到相相應(yīng)的應(yīng)用。。2.5.2變壓吸附原理理變壓吸附氣體體分離過(guò)程是是利用吸附劑劑的兩個(gè)基本本性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的:一是對(duì)不同組組分的吸附能能力不同，二二是吸附質(zhì)在在吸附劑上的的吸附容量隨隨吸附質(zhì)的分分壓不同而有有顯著變化。。利用吸附劑劑的性質(zhì)，可可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合合氣體中某些些組分的優(yōu)先先吸附而使其其他組分得以以提純。通過(guò)吸附劑在在低溫、高壓壓下吸附而在在高溫、低壓壓下解吸再生生，從而構(gòu)成成吸附劑的吸吸附與再生循循環(huán)，達(dá)到連連續(xù)分離氣體體的目的。根據(jù)吸附劑的的第二性質(zhì)可可知，在壓力力一定時(shí)，隨隨著溫度的升升高，吸附容容量逐漸減小小。在溫度一一定時(shí)，隨著著分壓的升高高，吸附容量量逐漸增大。。變壓吸附過(guò)過(guò)程正是利用用吸附劑的特特性來(lái)實(shí)現(xiàn)吸吸附與解吸的的。吸附劑在在常溫高壓下下，大量吸附附原料氣中的的某些雜質(zhì)組組分，然后降降低雜質(zhì)的分分壓，使雜質(zhì)質(zhì)得以解吸。。變壓吸附分離離是借助下述述三種效應(yīng)之之一來(lái)實(shí)現(xiàn)的的，位阻效應(yīng)應(yīng)、動(dòng)力學(xué)效效應(yīng)和平衡效效應(yīng)。目前為為止，在已應(yīng)應(yīng)用的吸附分分離技術(shù)中除除了用5A沸石從異烷烴烴和環(huán)烷烴中中分離正烷烴烴,用3A沸石進(jìn)行干燥燥是利用位阻阻效應(yīng)分離、、和用炭分子子篩分離空氣氣是動(dòng)力學(xué)分分離之外，其其它的PSA過(guò)程都是混合合氣體通過(guò)在在吸附柱上產(chǎn)產(chǎn)生氣體平衡衡或競(jìng)爭(zhēng)吸附附來(lái)完成氣體體分離的。AB吸附劑吸附劑BA++吸附加壓+吸附劑BB吸附劑+減壓脫附溶質(zhì)的吸附曲曲線2.5.3變壓吸附制氧氧變壓吸附條件件：吸附劑：活性炭、活性性氧化鋁、5A分子篩、沸石石分子篩、碳碳分子篩等壓力：吸附，0.5MPa～2.5MPa；脫附，常壓壓或負(fù)壓溫度：常溫純氧收率：大于95%氧氣純度：大大于90%氣源：空氣吸附機(jī)理氮?dú)馀c吸附劑劑的作用大于于氧氣的作用用。當(dāng)吸附劑（如如沸石分子篩篩）量一定時(shí)時(shí)，提高吸附附壓力，可以以增加氮?dú)庠谠诜肿雍Y吸附附床上的吸附附量，從而有有利于氧氮分分離。不同的吸附劑劑對(duì)吸附壓力力的要求不同同，實(shí)際運(yùn)行行時(shí)的壓力與與吸附劑的最最佳吸附壓力力越接近，吸吸附分離效果果越好。吸附流程圖變壓吸附制氧氧用途氧化反應(yīng)造紙漂白氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐煉鋼、高爐爐富氧噴煤煉煉鐵和有色金金屬的冶煉環(huán)境保護(hù)，污污水生化處理理醫(yī)療保健、家家庭氧療、室室內(nèi)環(huán)境、高高原補(bǔ)氧、科科研氧源養(yǎng)殖業(yè)用氧2.5.4變壓吸附制氫氫氣氣源：冶金工工業(yè)中的焦?fàn)t爐煤氣吸附劑，及比比表面積（m2/g）焦?fàn)t煤氣，H2的組份大于55%。變壓吸附法制制取的氫氣純純度99%～99.999%。吸附劑

細(xì)孔硅膠活性氧化鋁活性炭A型分子篩X,Y型分子篩合成絲光沸石比表面積

500~600230~380800~1050750～800800~1000300~500吸附機(jī)理因?yàn)闅錃鈽O難難吸附，其他他氣體(可以稱其為雜雜質(zhì))容易或較易被被吸附，這樣樣在接近被處處理氣體進(jìn)氣氣壓力的條件件下將產(chǎn)生富富氫氣體。在解吸脫附(再生)時(shí)放出雜質(zhì)，，這時(shí)壓力逐逐漸降為解吸吸壓力。采用進(jìn)氣加壓壓，大氣壓力力下進(jìn)行解吸吸脫附。2.5.5提純CO技術(shù)一氧化碳是重重要的化工原原料，廣泛用用于醋酸、醋醋酐、甲酸、、二甲基甲酞酞胺、碳酸二二甲醋、光氣氣、異氰酸醋醋和聚碳酸醋醋等合成工業(yè)業(yè)中。原料：半水煤煤氣，CO含量為27%-29%，其余為H2、N2、CO2、CH4、H2S、O2、Ar等73%一71%。其它如鋼鐵鐵廠的高爐氣氣和轉(zhuǎn)爐氣、、有色金屬冶冶煉廠的尾氣氣、電石廠和和黃磷廠的尾尾氣都富含一一氧化碳。產(chǎn)品：CO純度可以達(dá)到到99.9%以上，收率可可以達(dá)到90％以上。5A分子篩上的吸吸附等溫線一種Cu吸附劑上的吸吸附等溫線特點(diǎn)CO分離技術(shù)主要要有深冷分離離、溶液吸收收和變壓吸附附分離三種工工藝。溶液吸吸收分離法由由于設(shè)備投資資大、操作費(fèi)費(fèi)用高且存在在嚴(yán)重的腐蝕蝕和環(huán)境污染染問(wèn)題，已基基本被淘汰；；深冷分離法法常用于大規(guī)規(guī)模分離CO裝置，但只適適合于原料氣氣中不含N2或含N2極少的氣源；；變壓吸附分離離工藝與上述述兩種方法相相比，具有工工藝簡(jiǎn)單、操操作方便、無(wú)無(wú)設(shè)備腐蝕和和環(huán)境污染等等優(yōu)點(diǎn)，具有有較廣闊的應(yīng)應(yīng)用市場(chǎng)。其它應(yīng)用變壓吸附制氮氮（以炭分子篩篩為吸附劑））。變壓吸附脫除除并回收合成成氨變換氣中中C02合成氨變換氣氣主要組分為為H2、N2、CH4、CO、CO2等，另外還含含有不同量的的雜質(zhì)，如H2O、硫化物，這