服务案例

公司与中国科学技术大学合作，开发“膜蒸馏海水淡化虚拟仿真实验”课程。

实验目的

1、了解膜蒸馏海水淡化的基本原理、膜蒸馏组件的构造及操作方法。

2、考察料液侧温度对海水淡化效果的影响。

3、了解膜蒸馏在处理不同料液时的优点。

基本原理

膜蒸馏是一种利用疏水性微孔膜将两种不同温度的溶液分开，较高温度侧溶液中的易挥发物质呈气态透过膜，进入膜另一侧冷凝的膜分离过程。它有别于其他膜分离过程：①所用的膜是微孔膜；②膜一侧不能被处理料液浸润；③膜孔内无毛细管冷凝现象；④只有蒸汽能通过膜孔传质；⑤膜不能改变操作溶液各组分的气液平衡；⑥膜蒸馏组件中膜至少一侧要与操作溶液直接接触，对于每一组分而言，膜操作的推动力是由于膜两侧蒸汽温度差造成的组分的气相分压梯度，它是热量和质量同时传递的过程，膜孔内传质过程是分子扩散和努森扩散的综合结果。主要传质过程有：

1、水在料液侧膜表面汽化；

2、汽化水蒸气通过疏水膜进行传质；

3、水蒸气在膜低温侧进行冷凝或者被抽入冷凝器中冷凝成液态水。

一般来讲它有着以下几个优点：

1、截留率高，对于盐的选择性可以大于反渗透甚至多效闪蒸。

2、操作温度比传统蒸馏低得多，对被处理物质物理化学性质影响较小，可以利用地热、太阳能、工业废热预热等，降低能耗。

3、操作压力较其它膜分离过程低。

4、可以获得纯度很高的透过液，浓缩倍数高的料液等优点。

减压膜蒸馏原理图

膜蒸馏过程

根据膜下游侧冷凝方式的不同，膜蒸馏过程可以分为以下类型：直接接触式膜蒸馏(DCMD)；气隙式膜蒸馏(AGMD)；吹扫气膜蒸馏(SGMD)；真空膜蒸馏(VMD)。

膜蒸馏类型

膜蒸馏过程应用广泛，主要分为两类：以渗透液为目的的产物和以截留物为目的的产物。

1、纯水生产：如海水苦咸水脱盐；电场锅炉用水；半导体工业用水。

2、溶液浓缩：废水处理；果汁等浓缩；盐、酸、碱的浓缩。

3、挥发性生物产品脱除：乙醇、丁醇、丙酮或者芳香族化合物等挥发性产品可以通过发酵过程制取并可以利用膜蒸馏过程脱除。处理含低浓度挥发性组分的水溶液，如乙醇/水、三氯乙烯/水的体系。

实验内容

该实验包括如下4个方面内容：

1、0.2mol/L氯化钠溶液的配制

2、膜蒸馏准备工作

3、膜蒸馏海水淡化实验

4、实验后工作