膜蒸馏过程传递机理研究进展(Ⅲ)真空膜蒸馏

第２９卷第６期２００９年１２月

膜科学与技术

Ｍ旺ＭＢＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖｄ．２９Ｎｏ．６

Ｄｅｅ．２００９膜蒸馏过程传递机理研究进展

（１１１）真空膜蒸馏

朱春燕，赵之平’，刘殿忠，石教育，刘文芳

（北京理工大学化工与环境学院，北京１０００８１）

摘要：真空膜蒸馏以其独特的优点而受到越来越广泛的关注，其可应用范围也变得越来越广．对近２０年来国内外在真空膜蒸馏方面的研究工作进行了综述，评述了该过程传热传质机理实验研究、理论分析和过程模拟方面的主要研究成果；分析了过程的影响因素（真空度、膜的形态结构、进料温度、进料流速、进料浓度）和临界操作条件对过程的影响．认为有价值的研究工作为膜结构参数的选取、膜组件的优化、膜污染临界操作条件的确定方法和防止膜污染发生的自动控制模型的建立等，力图能为工业应用提供理论指导．

关键词：真空膜蒸馏；传热机理；传质机理；膜污染

中图分类号：Ｔ（如２８．８文献标识码：Ａ文章编号：１００７—８９２４（２００９）０６—００９９—０６

真空膜蒸馏是指被分离物质的热溶液通过分离膜一侧，另一侧抽真空，从而在膜两侧形成蒸汽压差传递推动力，并在真空侧产生单一的气态物质，经过冷凝将其变成液体，从而实现溶液的浓缩和分离的膜蒸馏过程…１．

与其他膜蒸馏形式相比，真空膜蒸馏由于具有热效率高、传质通量大等特点，越来越受到广大研究者的关注．Ｂａｎａｔ等１２Ｊ利用真空膜蒸馏对含亚甲基蓝的纺织废水进行了研究．段小林等【３Ｊ３利用真空膜蒸馏对含铀废水进行了研究，认为真空膜蒸馏法将在含铀废水处理中发挥重要作用．此外，很多研究者还用真空膜蒸馏来对热敏性物质（如果汁、中草药等）进行分离和浓缩并得到了理想的结果．～一Ａｓｈｅｈ等ＨＪ利用真空膜蒸馏对蔗糖水溶液进行了浓缩，认为真空膜蒸馏用于蔗糖水溶液的浓缩是可行的．赵之平等［５］从２００５年开始相继对真空膜蒸馏浓缩人参提取物进行了研究，认为真空膜分离用于人参提取物的浓缩是可行的．李凭力等№Ｊ利用真空膜蒸馏对多元醇水溶液进行分离，认为真空膜蒸馏技术可有效实现多元醇水溶液分离．

由此可见，无论是在含污废水的处理还是热敏性物质的浓缩等过程都可用到真空膜蒸馏，其应用范围越来越广阔，考虑到研究者在完善真空膜蒸馏传递机理的同时相继又提出一些新型用以描述和预测传热传质过程的模型，在传热传质机理和过程影响因素等方面的研究也取得了很大的进步，为真空膜蒸馏的发展奠定了良好的理论基础，因此，很有必要对真空膜蒸馏的传热传质机理的研究工作进行总结．

１传递机理

１．１热量传递

真空膜蒸馏的传热过程大体分为三步：１）热量从热侧料液主体传到热侧膜面；２）热量伴随挥发组分通过膜孔和膜本体传递（跨膜传热）；３）热量伴随挥发组分在下游侧冷凝而传递．

１．１．１边界层内的热量传递

热量从热侧料液主体传到热侧膜面主要以对流方式传递，其热阻主要集中在边界层．很多研究者［７，８］认为，流道内对流传热系数满足Ｄｉｔｔｕｓ—Ｂｏｅｌｔｅｒ方程．但膜蒸馏的传热过程伴有质量传递，与换热器的传热多有不同，因而有必要对Ｄｉｔｔｕｓ—Ｂｏｅｌｔｅｒ方程中的常数重新进行测定．

收稿日期：２００８～０７—０２；修改稿收到日期：２００８—１１～３０

基金项目：国家自然科学基金资助项目（２０６７６０１５，２０８０６００９）；教育部博士点新教师基金（２００７０００７０５５）

作者简介：朱春燕（１９８４一），女，山东省淄博市人，硕士生，从事膜分离研究．＊通讯联系人（ｚｈａｏｚｐ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｅ１１）万方数据