薄膜蒸餾原理

1. 比較膜蒸餾與蒸發的差異，為什麼說膜蒸餾與蒸發過程

比較膜蒸餾與蒸發的差異，為什麼說膜蒸餾與蒸發過程
（1） 海水淡化
淡水資源短缺成為當今社會一大問題，海水淡化無疑是淡水來源的途徑之一。目前從海水或苦鹹水獲得淡水的主要方法有：電滲析法、蒸發法、多級蒸餾法和反滲透法等。近年來迅速發展起來的蒸餾法與膜法相結合的膜蒸餾技術在海水淡化的應用中獲得了成功，可望成為一種廉價高效製取淡水的新方法。利用工業上使用的海水余熱或用工業廢熱加熱海水進行膜蒸餾海水淡化，具有成本低、設備簡單、操作容易、能耗低等優點，使膜蒸餾技術在諸多海水淡化工程有一定競爭力!
（2） 超純水的制備
由於膜的疏水性，原則上只允許水蒸氣通過微孔，因此能得到很純的水。用減壓膜蒸餾對自來水進行處理後，水質達到微電子工業用高純度水三級和醫用注射水的標准。特別是近來新型高通量無機膜和有機-無機混合膜的開發成功，使得用膜蒸餾制備超純水變為具有巨大商業潛力的工業手段。
（3） 廢水處理
膜蒸餾與其他膜過程相比，其主要優點之一就是可以在極高的濃度條件下運行，即可以把非揮發性溶質的水溶液濃縮到極高的程度，甚至達到飽和狀態。張鳳君等人採用中空纖維膜蒸餾技術對含酚廢水進行了研究，結果使濃度高達5000mg/L的苯酚經處理後可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達95%以上。劉金生等人採用自製中空纖維膜蒸餾組件對油田聯合站含甲醇污水進行膜蒸餾處理研究，質量濃度高達10mg/mL的甲醇水溶液經處理後可降至0.03mg/mL一下。
（4） 共沸混合物的分離
膜蒸餾對某些共沸物也能起到分離效果。孔瑛等人研究了用膜蒸餾技術來分離甲酸-水共沸混合物的可能性，結果表明，採用膜蒸餾技術來分離甲酸-水溶液時不存在共沸現象，表明膜蒸餾在分離共沸物方面具有潛在的應用價值。

2. 膜蒸餾的原理

膜蒸餾（membrane distillation ，簡稱MD）是一種採用疏水微孔膜以膜兩側蒸汽壓力差為傳質版驅動力的膜分離過程，權可用於水的蒸餾淡化，對水溶液去除揮發性物質。例如當不同溫度的水溶液被疏水微孔膜分隔開時，由於膜的疏水性，兩側的水溶液均不能透過膜孔進入另一側，但由於暖側水溶液與膜界面的水蒸汽壓高於冷側，水蒸汽就會透過膜孔從暖側進入冷側而冷凝，這與常規蒸餾中的蒸發、傳質、冷凝過程十分相似，所以稱其為膜蒸餾過程。

3. 求助，關於膜蒸餾技術

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課程論文
性物質的優勢[7]，其缺點是滲透通量低，結構復雜，且不適用於中空纖維膜，限制了商業推廣。Amali等[8]通過對AGMD與DCMD的比較研究，認為AGMD更適用於地熱苦鹹水的脫鹽。SGMD中，冷凝器必須做很大的功才能冷凝下游側的蒸汽，故能耗太大，其研究且僅限於理論及數學模型[9-11]。真空膜蒸餾的膜兩側氣體壓力差比其他膜蒸餾的膜兩側氣體壓力差大，因而比其他形式的膜蒸餾具有更大的蒸餾通量。宜於脫除水溶液中的揮發性溶質。Corinne[12]用真空膜蒸餾進行了海水淡化，並且與反滲透過程進行了比較，指出選擇合適的操作條件及進行合理的過程設計，真空膜蒸餾完全可以與反滲透過程相媲美。Fawzi Banat等[13]研究了VMD脫鹽操作參數的靈敏性分析，認為溫度對VMD水通量的影響最大，真空度次之。TzahiY等[14]將DCMD與VMD相結合，結果顯示，當滲透側的壓力由傳統DCMD略高於大氣壓(108 kPa)變至DCMD/VMD下略低於大氣壓(94kPa)時，同相同溫度下的傳統DCMD相比，通量提高15%。

3 膜蒸餾用膜
用於膜蒸餾的膜材料至少應滿足疏水性和多孔性兩個要求，以保證水不會滲入到微孔內和具有較高的通量。通常認為孔隙率為60% ~ 80%，平均孔徑為0.1

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課程論文
~0.5 μm 的膜最適合於膜蒸餾[15]。目前膜蒸餾過程膜材料的研究開發主要集中於3種膜材料，即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。基於上述膜材料，膜蒸餾用膜的制備方法主要有：拉伸法、相轉化法、表面改性法、共混改性法以及復合膜法。近年來，為了提高分離膜的綜合性能，不同膜材料優勢互補的復合膜材料的研究也越來越引起研究者的興趣。Suk 等[16]把合成的疏水大分子化合物與聚碸材料共混，採用相轉化法制膜時，疏水性大分子會遷移至膜表面，得到表面疏水性MD復合膜。Khayeta等[17]用含表面改性大分子的親水性聚碸醚聚膜由相轉化法一步聚成應用於膜蒸餾的新型疏水/親水多孔復合膜，對於1 mol/L的NaCl水溶液，所製得的復合膜水通量和PTFE商業膜持平甚至高於常用的商業膜，截留率達99.7%。Peng Ping 等[5]將3% PVA（聚乙烯醇）同20%PEG（聚乙二醇）混合，由乙醛作交聯劑進行交聯，並在聚合物中引入鈉鹽（如醋酸鈉）提高微相分離，將PVA/PEG親水性凝膠塗覆在疏水性的PVDF 底層上，製成復合膜。所得復合膜的DCMD通量及耐用性較PVDF 膜均有提高。該方法對解決膜蒸餾所用疏水性膜易被潤濕的問題提供了一定的參考。Li Baoan等[18]用在疏水性多孔PP中空纖維膜的外表面塗上了不同孔徑的多孔等離子聚合硅樹脂含氟聚合物塗層的復合性中空纖維膜，進行了基於真空膜蒸餾脫鹽過程用膜和設備的研究。由於多孔等離子聚合硅樹脂含氟聚合物塗層能夠大大降低表面張力，並在底層和鹽水之間加了一層隔膜，因而能有效防止膜孔潤濕、膜孔結垢和收縮等。研製價格低廉、孔隙率高、通量高、易於工業化生產及應用的MD新型膜材料，已成為MD研究者追求的目標。只有新型理想的膜材料研製成功，膜蒸餾才具有更廣闊的應用空間。

4. 薄膜蒸發器的工作原理是什麼樣的

薄膜蒸發器,是一種通過旋轉刮板強製成膜,可在真空條件下進行降膜蒸發的新型高回效蒸發器答,它傳熱系數大,蒸發強度高,過流時間短,操作彈性大,尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結晶含顆粒物料的蒸發濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純，因此，在化工、石化、醫葯、農葯、日化、食品、精細化工等行業獲得廣泛應用。

5. 蒸餾原理是什麼

液體的沸點，是指它的飽和蒸氣壓等於外界壓力時的溫度，因此液體的沸點是隨外界壓力的變化而變化的，如果藉助於真空泵降低系統內壓力，就可以降低液體的沸點，這便是減壓蒸餾操作的理論依據。
減壓蒸餾是分離和提純有機化合物的常用方法之一，它特別適用於那些在常壓蒸餾時未達沸點即已受熱分解、氧化或聚合的物質
原理
液體的沸騰溫度指的是液體的蒸氣壓與外壓相等時的溫度。外壓降低時，其沸騰溫度隨之降低。
在蒸餾操作中，一些有機物加熱到其正常沸點附近時，會由於溫度過高而發生氧化、分解或聚合等反應，使其無法在常壓下蒸餾。若將蒸餾裝置連接在一套減壓系統上，在蒸餾開始前先使整個系統壓力降低到只有常壓的十幾分之一至幾十分之一，那麼這類有機物就可以在較其正常沸點低得多的溫度下進行蒸餾。
有機物的沸騰溫度與壓力的關系可以近似地由圖表示。
想像此圖中有三條線：線a表示減壓下有機物的沸騰溫度（左邊），線b表示有機物的正常沸點（中間），線c表示系統的壓力（右邊）。
在已知一化合物的正常沸點和蒸餾系統的壓力時，連接線b上的相應點b（正常沸點）和線c上的相應點p（系統壓力）的直線與左邊的線a相交，交點a指出系統壓力下此有機物的沸騰溫度。
反過來，若希望在一安全溫度下蒸餾一有機物，根據此溫度及該有機物的正常沸點，也可以連一條直線交於右邊的線c上，交點指出此操作必須達到的系統壓力。

6. 膜蒸餾的應用

（1） 海水淡化
淡水資源短缺成為當今社會一大問題，海水淡化無疑是淡水來源的途徑之一。目前從海水或苦鹹水獲得淡水的主要方法有：電滲析法、蒸發法、多級蒸餾法和反滲透法等。近年來迅速發展起來的蒸餾法與膜法相結合的膜蒸餾技術在海水淡化的應用中獲得了成功，可望成為一種廉價高效製取淡水的新方法。利用工業上使用的海水余熱或用工業廢熱加熱海水進行膜蒸餾海水淡化，具有成本低、設備簡單、操作容易、能耗低等優點，使膜蒸餾技術在諸多海水淡化工程有一定競爭力!
（2） 超純水的制備
由於膜的疏水性，原則上只允許水蒸氣通過微孔，因此能得到很純的水。用減壓膜蒸餾對自來水進行處理後，水質達到微電子工業用高純度水三級和醫用注射水的標准。特別是近來新型高通量無機膜和有機-無機混合膜的開發成功，使得用膜蒸餾制備超純水變為具有巨大商業潛力的工業手段。
（3） 廢水處理
膜蒸餾與其他膜過程相比，其主要優點之一就是可以在極高的濃度條件下運行，即可以把非揮發性溶質的水溶液濃縮到極高的程度，甚至達到飽和狀態。張鳳君等人採用中空纖維膜蒸餾技術對含酚廢水進行了研究，結果使濃度高達5000mg/L的苯酚經處理後可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達95%以上。劉金生等人採用自製中空纖維膜蒸餾組件對油田聯合站含甲醇污水進行膜蒸餾處理研究，質量濃度高達10mg/mL的甲醇水溶液經處理後可降至0.03mg/mL一下。
（4） 共沸混合物的分離
膜蒸餾對某些共沸物也能起到分離效果。孔瑛等人研究了用膜蒸餾技術來分離甲酸-水共沸混合物的可能性，結果表明，採用膜蒸餾技術來分離甲酸-水溶液時不存在共沸現象，表明膜蒸餾在分離共沸物方面具有潛在的應用價值。

7. TOEC過程和膜蒸餾過程有區別嗎

屬於工藝的不復同，可以咨詢相制關專業人士。
膜蒸餾是近年來出現的一種新的膜分離工藝。它是使用疏水的微孔膜對含非揮發溶質的水溶液進行分離的一種膜技術。由於水的表面張力作用，常壓下液態水不能透過膜的微孔,而水蒸氣則可以。當膜兩側存在一定的溫差時,由於蒸汽壓的不同,水蒸氣分子透過微孔則在另一側冷凝下來，使溶液逐步濃縮。

8. 簡單蒸餾的原理

蒸餾是一種熱力學的分離工藝，它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發，再冷凝以分離整個組分的單元操作過程，是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其它的分離手段，如萃取、吸附等相比，它的優點在於不需使用系統組分以外的其它溶劑，從而保證不會引入新的雜質。

利用液體混合物中各組分揮發度的差別，使液體混合物部分汽化並隨之使蒸氣部分冷凝，從而實現其所含組分的分離。是一種屬於傳質分離的單元操作。廣泛應用於煉油、化工、輕工等領域。

其原理以分離雙組分混合液為例。把料液加熱使它部分汽化，易揮發組分在蒸氣中得到增濃，難揮發組分在剩餘液中也得到增濃，這在一定程度上實現了兩組分的分離。兩組分的揮發能力相差越大，則上述的增濃程度也越大。在工業精餾設備中，使部分汽化的液相與部分冷凝的氣相直接接觸，以進行汽液相際傳質，結果是氣相中的難揮發組分部分轉入液相，液相中的易揮發組分部分轉入氣相，也即同時實現了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。

液體的分子由於分子運動有從表面溢出的傾向。這種傾向隨著溫度的升高而增大。如果把液體置於密閉的真空體系中，液體分子繼續不斷地溢出而在液面上部形成蒸氣，最後使得分子由液體逸出的速度與分子由蒸氣中回到液體的速度相等，蒸氣保持一定的壓力。此時液面上的蒸氣達到飽和，稱為飽和蒸氣，它對液面所施的壓力稱為飽和蒸氣壓。實驗證明，液體的飽和蒸氣壓只與溫度有關，即液體在一定溫度下具有一定的蒸氣壓。這是指液體與它的蒸氣平衡時的壓力，與體系中液體和蒸氣的絕對量無關。

把液體加熱至沸騰，使液體變為蒸氣，然後使蒸氣冷卻再凝結為液體，這兩個過程的聯合操作稱為蒸餾。很明顯，蒸餾可把易揮發和不易揮發的物質分離開來，也可把沸點不同的液體混合物分離開來。但液體混合物各組分的沸點必須相差很大（至少30℃以上）才能得到較好的分離效果。在常壓下進行蒸餾時，由於大氣壓往往不是恰好為0.1MPa，因而嚴格說來，應對觀察到的沸點加上校正值，但由於偏差一般都很小，即使大氣壓相差2.7KPa，這項校正值也不過±1℃左右，因此可以忽略不計。

暴沸
把盛有液體的燒瓶放在石棉網上，下面用煤氣燈加熱，在液體底部和玻璃受熱的接觸面上就有蒸氣的氣泡形成。溶解在液體內的空氣或以薄膜形式吸附在瓶壁上的空氣有助於這種氣泡的形成，玻璃的粗糙面也起促進作用。這樣的小氣泡（稱為氣化中心）即可作為大的蒸氣氣泡的核心。在沸點時，液體釋放大量蒸氣至小氣泡中，待氣泡的總壓力增加到超過大氣壓，並足夠克服由於液柱所產生的壓力時，蒸氣的氣泡就上升溢出液面。因此，假如在液體中有許多小空氣或其它的氣化中心時，液體就可平穩地沸騰，如果液體中幾乎不存在空氣，瓶壁又非常潔凈光滑，形成氣泡就非常困難。這樣加熱時，液體的溫度可能上升到超過沸點很多而不沸騰，這種現象稱為「過熱」。一旦有一個氣泡形成，由於液體在此溫度時的蒸氣壓遠遠超過大氣壓和液柱壓力之和，因此上升的氣泡增大得非常快，甚至把液體沖溢出瓶外，這種不正常沸騰的現象稱為「暴沸」。因此在加熱前應加入助沸物以期引入氣化中心，保證沸騰平穩。助沸物一般是表面疏鬆多孔、吸附有空氣的物體，如碎瓷片、沸石等。另外也可用幾根一端封閉的毛細管以引入氣化中心（注意毛細管有足夠的長度，使其上端可擱在蒸餾瓶的頸部，開口的一端朝下）。在任何情況下，切忌把助沸物加至已受熱接近沸騰的液體中，否則常因突然放出大量蒸氣而把大量液體從蒸餾瓶口噴出造成危險。如果加熱前忘了加入助沸物，補加時必須先移去熱源，待加熱液體冷至沸點以下後方可加入。如果沸騰中途停止過，則在重新加熱前應加入新的助沸物。因為起初加入的助沸物在加熱時逐出了部分空氣，再冷卻時吸附了液體，因而可能已經失效。另外，如果採用浴液間接加熱，保持浴溫不要超過蒸餾液沸點20℃，這種加熱方式不但可以大大減少瓶內蒸餾液中各部分之間的溫差，而且可使蒸氣的氣泡不單從燒瓶的底部上升，也可沿著液體的邊沿上升，因而可大大減少過熱的可能。

過程
純粹的液體有機化合物在一定的壓力下具有一定的沸點，但是具有固定沸點的液體不一定都是純粹的化合物，因為某些有機化合物常和其它組分形成二元或三元共沸混和物，它們也有一定的沸點。不純物質的沸點則要取決於雜質的物理性質以及它和純物質間的相互作用。假如雜質是不揮發的，則溶液的沸點比純物質的沸點略有提高（但在蒸餾時，實際上測量的並不是不純溶液的沸點，而是逸出蒸氣與其冷凝平衡時的溫度，即是餾出液的沸點而不是瓶中蒸餾液的沸點）。若雜質是揮發性的，則蒸餾時液體的沸點會逐漸升高或者由於兩種或多種物質組成了共沸點混合物，在蒸餾過程中溫度可保持不變，停留在某一范圍內。因此，沸點的恆定，並不意味著它是純粹的化合物。

蒸餾沸點差別較大的混合液體時，沸點較低者先蒸出，沸點較高的隨後蒸出，不揮發的留在蒸餾器內，這樣，可達到分離和提純的目的。故蒸餾是分離和提純液態化合物常用的方法之一，是重要的基本操作，必須熟練掌握。但在蒸餾沸點比較接近的混合物時，各種物質的蒸氣把同時蒸出，只不過低沸點的多一些，故難於達到分離和提純的目的，只好藉助於分餾。純液態化合物在蒸餾過程中沸程范圍很小（0.5~1℃）。所以，蒸餾可以利用來測定沸點。用蒸餾法測定沸點的方法為常量法，此法樣品用量較大，要10 mL以上，若樣品不多時，應採用微量法。

分餾
定義：分餾是利用分餾柱把多次氣化—冷凝過程在一次操作中完成的方法。因此，分餾實際上是多次蒸餾。它更適合於分離提純沸點相差不大的液體有機混合物。

進行分餾的必要性：（1）蒸餾分離不徹底。（2）多次蒸餾操作繁瑣，費時，浪費極大。

混合液沸騰後蒸氣進入分餾柱中被部分冷凝，冷凝液在下降途中與繼續上升的 蒸氣接觸，二者進行熱交換，蒸汽中高沸點組分被冷凝，低沸點組分仍呈蒸氣上升，而冷凝液中低沸點組分受熱氣化，高沸點組分仍呈液態下降。結果是上升的蒸汽中低沸點組分增多，下降的冷凝液中高沸點組分增多。如此經過多次熱交換，就相當於連續多次的普通蒸餾。以致低沸點組分的蒸氣不斷上升，而被蒸餾出來；高沸點組分則不斷流回蒸餾瓶中，從而把它們分離。

9. 滲透蒸餾和膜蒸餾的異同兩者都是

比較膜蒸餾與蒸發的差異，為什麼說膜蒸餾與蒸發過程
（1） 海水淡化
淡水資源短缺成為當今社會一大問題，海水淡化無疑是淡水來源的途徑之一。目前從海水或苦鹹水獲得淡水的主要方法有：電滲析法、蒸發法、多級蒸餾法和反滲透法等。近年來迅速發展起來的蒸餾法與膜法相結合的膜蒸餾技術在海水淡化的應用中獲得了成功，可望成為一種廉價高效製取淡水的新方法。利用工業上使用的海水余熱或用工業廢熱加熱海水進行膜蒸餾海水淡化，具有成本低、設備簡單、操作容易、能耗低等優點，使膜蒸餾技術在諸多海水淡化工程有一定競爭力!
（2） 超純水的制備
由於膜的疏水性，原則上只允許水蒸氣通過微孔，因此能得到很純的水。用減壓膜蒸餾對自來水進行處理後，水質達到微電子工業用高純度水三級和醫用水的標准。特別是近來新型高通量無機膜和有機-無機混合膜的開發成功，使得用膜蒸餾制備超純水變為具有巨大商業潛力的工業手段。
（3） 廢水處理
膜蒸餾與其他膜過程相比，其主要優點之一就是可以在極高的濃度條件下運行，即可以把非揮發性溶質的水溶液濃縮到極高的程度，甚至達到飽和狀態。張鳳君等人採用中空纖維膜蒸餾技術對含酚廢水進行了研究，結果使濃度高達5000mg/L的苯酚經處理後可降至50mg/L以下，苯酚的去除率可達95%以上。劉金生等人採用自製中空纖維膜蒸餾組件對油田聯合站含甲醇污水進行膜蒸餾處理研究，質量濃度高達10mg/mL的甲醇水溶液經處理後可降至0.03mg/mL一下。
（4） 共沸混合物的分離
膜蒸餾對某些共沸物也能起到分離效果。孔瑛等人研究了用膜蒸餾技術來分離甲酸-水共沸混合物的可能性，結果表明，採用膜蒸餾技術來分離甲酸-水溶液時不存在共沸現象，表明膜蒸餾在分離共沸物方面具有潛在的應用價值。

10. 膜蒸餾的優點

蒸餾是一種熱力學的分離工藝，它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發，再冷凝以分離整個組分的單元操作過程，是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其它的分離手段，如萃取、過濾結晶等相比，它的優點在於不需使用系統組分以外的其它溶劑，從而保證不會引入新的雜質。
膜蒸餾（md）是膜技術與蒸餾過程相結合的膜分離過程，它以疏水微孔膜為介質，在膜兩側蒸氣壓差的作用下，料液中揮發性組分以蒸氣形式透過膜孔，從而實現分離的目的。與其他常用分離過程相比，膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜與原料液間相互作用及膜的機械性能要求不高等優點。
膜蒸餾技術有很多特點：
（1）膜蒸餾過程幾乎是在常壓下進行，設備簡單、操作方便，在技術力量較薄弱的地區也有實現的可能性；
（2）在非揮發性溶質水溶液的膜蒸餾過程中，因為只有水蒸汽能透過膜孔，所以蒸餾液十分純凈，可望成為大規模、低成本制備超純水的有效手段；
（3）該過程可以處理極高濃度的水溶液，如果溶質是容易結晶的物質，可以把溶液濃縮到過飽和狀態而出現膜蒸餾結晶現象，是目前唯一能從溶液中直接分離出結晶產物的膜過程；
（4）膜蒸餾組件很容易設計成潛熱回收形式，並具有以高效的小型膜組件構成大規模生產體系的靈活性；
（5）在該過程中無需把溶液加熱到沸點，只要膜兩側維持適當的溫差，該過程就可以進行，有可能利用太陽能、地熱、溫泉、工廠的余熱和溫熱的工業廢水等廉價能源