膜蒸馏_结晶技术的研究现状和发展前景
第7卷第3期环境污染治理技术与设备
Vol.7,No.32006年3月Techniques and Equi pment for Envir on mental Polluti on Contr ol
Mar.2006
膜蒸馏2结晶技术的研究现状和发展前景
郭宇杰1
栾兆坤1
陈 静2
范 彬
13
(11中国科学院生态环境研究中心,北京100085;21中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083)
摘 要 膜蒸馏2结晶工艺是一种新的回收纯物质方法,尤其从废水中分离出晶体。对于膜蒸馏2结晶技术进行了综
述,介绍了膜蒸馏2结晶技术的优点,以及工艺控制的关键技术。概述了膜蒸馏2结晶的起源和国内外研究现状,指出了膜蒸馏2结晶在高浓度无机盐废水中应用的优势,预测其在该方向上很好的发展前景。
关键词 膜蒸馏2结晶 膜蒸馏 高浓度无机盐废水 结晶
中图分类号 X506 文献标识码 A 文章编号 100829241(2006)0320019206
The presen t situa ti on and prospects of m em brane
d istill a ti on 2cryst a lli za ti on techn i que
Guo Yujie 1
Luan Zhaokun 1
Chen J ing 2
Fan B in
1
(11Research Center f or Eco 2Envir onmental Sciences,Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100085;
21School of Che m ical and Envir onmental Engineering,China University of M ining and Technol ogy,Beijing 100083)
Abstract Me mbrane distillati on 2crystallizati on is a new method of recovering materials es pecially fr om waste water .The technique of me mbrane distillati on 2crystallizati on is intr oduced in this paper .The advantages and the sticking points in operati on are als o described .The origin and the p resent situati on of me mbrane distil 2lati on 2crystallizati on are su mmarized fr om full and accurate literatures .It is pointed that app licati on of this tech 2nique in high concentrati on inorganic salt waste water has p r om ising p r os pect .
Key words me mbrane distillati on 2crystallizati on;me mbrane distillati on;high concentrati on inorganic salt waste water;crystallizati on
资助项目:国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2002AA601310)收稿日期:2004-12-25;修订日期:2005-09-22
作者简介:郭宇杰(1973～),女,博士研究生,主要从事膜分离技术
研究工作。
3通讯联系人,E 2mail:fanbin@rcees .ac .cn
1 膜蒸馏
1.1 膜蒸馏的起源及优点膜蒸馏是一种用疏水性微孔膜将2种不同温度的溶液分开,利用膜孔两侧气相中的组分的分压差为传质驱动力,从而完成传质的一种膜分离技术。20世纪60年代Findley 首先在其专利中描述了这种分离技术,但由于没有合适的膜材料,70年代陷入低潮。80年代之后,随着膜材料工业的发展,膜的开孔率达到80%,厚度仅为50μm ,膜的通量提高
了100倍,膜蒸馏又开始引起人们的重视[1,2]
。随后科研人员在膜材料的制作[3～5]
、膜组件的优化
[6,7]
、传质传热的机理及数学模型的建立
[8～10]
等
进行了详细深入的研究,取得了较大的进展。与传统的分离过程相比,膜蒸馏具有如下优势[2,3,11]:(1)膜蒸馏在常压下操作,比其他压力驱动的膜分离过程对设备和膜的机械性能要求低;(2)操作温度远低于溶液的正常沸点,相对于常规
的蒸馏过程,可以采用非金属设备,既节约能耗,也降低了设备成本,减小了腐蚀;(3)所采用的疏水性
微孔膜一般为聚丙烯(PP )、聚四氟乙烯(PTFE )和
聚偏氟乙烯(P VDF )等,具有极好的化学稳定性,耐
酸碱、
抗氧化,很难溶胀或溶解;(4)疏水性微孔膜的完好的疏水性可以很好地抵抗亲水性物质的污染,而且易于清洗;(5)能够完全截留溶液中非挥发
性物质,理论上可以达到100%的截留率。
1.2
膜蒸馏的主要应用范围膜蒸馏的基本过程为在料液侧得到非挥发性物质的浓缩液,同时在馏出液侧得到高纯度的挥发性
物质。在最初阶段,开发膜蒸馏的主要目的是用于海
环境污染治理技术与设备
第7卷
水、苦咸水除盐制取饮用水[1,12,13]
及饮用水中HOV s
的脱除[14];随后进行了高纯水制备的研究[15,16]
及鲜
果汁的浓缩[17～19]
;由于膜蒸馏不在沸点操作,因此料液不遵从沸点下的气液平衡规律,可以用于分离
恒沸混合物[20]
;在废水处理中,可以用于综合治理
纺织废水[21,22],去除挥发性物质(如苯酚[23]
、氰化物[24]、盐酸[25～27]等),浓缩回收化工废水中非挥发
性物质如硫酸[28]、重金属离子[29～31]
等,浓缩处理放射性废水[32,33],净化含油废水[34,35]
。2 膜蒸馏2结晶
膜蒸馏相对于其他膜过程的主要优势之一是受
溶液浓度的影响很小。Schofield 等[36]
对盐溶液的实验研究表明,5mol/L 的NaCl 溶液中水的饱和蒸气压比纯水仅下降了25%,膜蒸馏通量下降了30%,由此可见,膜蒸馏相对于其他膜分离过程可以
处理极高浓度的水溶液。如果溶质是容易结晶的物
质,可以把溶液浓缩到过饱和状态而出现结晶,是目
前能从溶液中分离出结晶产物的膜过程之一[37]
。膜蒸馏2结晶是膜蒸馏和结晶
2种分离技术的耦
合[38]
,通过膜蒸馏来去除溶液中的溶剂,将料液浓
缩至过饱和状态,在结晶器中得到晶体。在膜蒸馏2结晶过程中,溶剂的蒸发和溶质的结晶分别在膜组件和结晶器中完成。2.1 膜蒸馏2结晶工艺流程
经过预处理或预浓缩的盐溶液加热到预定温度,进入一级膜蒸馏膜组件的料液侧,馏出液一部分
进入冷却装置循环冷却,以维持冷侧温度,剩余部分
收集起来作为高纯水产品。在运行过程中,维持尽
可能高的温差和流速,得到较大的膜通量,从而减少
膜面积和设备投资;一级浓缩液根据二级膜蒸馏的设定温度来调节其温度,进入二级膜蒸馏组件的料液侧,馏出液操作同上,在运行中维持较低的温差和适当的流速,减小料液侧的温度极化和扰动结晶发生的可能性,在防止料液结晶的前提下,得到尽可能高的盐浓度或过饱和度;二级膜蒸馏的浓缩液进入合适的结晶器中进行结晶,结晶产品回收或回用。结晶后的二次母液加热,回流至二级膜蒸馏重新浓缩。
膜蒸馏2结晶工艺的流程如图1所示。
图1 膜蒸馏2结晶工艺流程图
Fig 11 Fl ow sheet of me mbrane distillati on 2crystallizati on p r ocess
首先,在一级膜蒸馏中,维持较高的温差和较大的流速,以尽可能大的膜通量较快去除大部分的溶剂,使料液接近饱和,然后进入二级膜蒸馏,在较低的温差和较低的流速下,使得料液在较温和的状态下达到亚稳的过饱和状态,再进入下一步结晶过程。
在膜蒸馏2结晶过程中,最重要的就是阻止溶质
在膜组件内结晶。若溶质的溶解度随温度的升高而有较大幅度的增加,则在膜组件的料液入口前将料液加热至适当的温度,保证料液在组件内流动过程中始终处于未饱和状态,可以有效地防止组件内结晶的发生,在该过程中,同时要考虑到温度极化所产生的料液主体和膜面上的温度梯度。其次,在料液侧循环泵的入口处一定要采用过滤装置,既可以防止颗粒物堵塞膜组件的膜孔,同时
又可以去除料液中的晶核[38]
。在料液中没有晶核存在的条件下,即使膜蒸馏过程中料液达到过饱和状态,也可以不发生结晶现象,这样可以提高料液的饱和度,在结晶器中可以得到更加完美的晶体。
另外,维持料液的流速也十分重要。较高的流
速可以冲刷膜表面,减弱膜表面晶体的沉积,但是过高的流速会产生扰动结晶,因此,流速的选择是膜蒸馏2结晶过程顺利进行的一个重要因素。最后,维持膜两侧的温差也很关键。大量研究证明,较高的温差可以得到较高的膜蒸馏通量,但是,同时也加强了温度极化和浓度极化现象,使得料
2
第3期郭宇杰等:膜蒸馏2结晶技术的研究现状和发展前景
液主体和膜表面溶液中溶质的溶解度和浓度差别较大,导致两者溶液的饱和度不同,可能会在膜表面首先发生结晶现象,从而阻止膜蒸馏的进行。
2.2 膜蒸馏2结晶的优点
在普通的结晶过程中,溶剂的蒸发与溶质的结晶出现在同一位置;由于料液表面与料液主体存在温差,难以得到均一性很好的晶体。而在膜蒸馏2结晶中溶剂蒸发和溶质结晶可以分别进行。溶剂蒸发在膜蒸馏器内进行,通过控制条件可以使膜蒸馏器内不发生结晶;溶质结晶过程在单独的一个结晶器中进行,由于进入结晶器的料液具有适当的过饱和度,因此所得的晶体具有很好的尺寸分布和很高的纯度,避免了常规结晶所需要的晶体后续处理[38]。膜蒸馏2结晶的优点还包括:
(1)可以灵活控制溶液的过饱和度,从而得到所需要的晶体尺寸。溶液的过饱和度为实际浓度与平衡浓度之差,是晶核形成和晶体生长的推动力。晶核的形成速度和晶体生长的速度都随着过饱和度增大而增大[39]。
(2)中空纤维膜比常规的蒸发过程所提供的比表面积要大一个数量级[38],可以迅速去除溶剂,是别的蒸发结晶过程所无法比拟的。
(3)由于膜蒸馏2结晶是在远低于沸点的条件下操作,可以利用低热值的废热,节约能耗,尤其在排水温度较高的工艺废水中,其优势更为突出[22]。
(4)两相不直接接触,不会有液滴夹带造成的蒸气污染,密闭性和零排放的特性特别适合处理有毒有害的重金属的水溶液或放射性废水[33]。
(5)操作条件温和,对于膜和设备的机械性能要求较低,从而降低了总的设备投资和运行维修成本。
(6)易于操作、管理,规模大小可以随时进行调整。
3 膜蒸馏2结晶的研究现状
D ri oli和吴庸烈最早利用膜蒸馏处理极高浓度的水溶液,并提出了膜蒸馏2结晶的概念。
1987年,王英等[40]采用自制的聚偏氟乙烯毛细管膜组件,以天然盐水为料液,通过膜蒸馏方法浓缩料液,成功地得到了NaCl和Na
2
S O4的晶体,说明膜蒸馏处理高浓度盐溶液从而得到晶体是可行的。
1989～1990年,吴庸烈等[41,42]发表系列文章,系统论述了浓水溶液的膜蒸馏行为。在对高浓度的葡萄糖和氯化钠溶液进行膜蒸馏实验中,探讨了膜蒸馏2结晶现象出现的必要条件:必须选择足够大的温差条件,保证膜蒸馏占主导地位,将溶液浓缩到过饱和状态,同时溶质必须是易结晶物质。指出合理的工艺设计有可能使膜蒸馏技术成为直接从溶液中分离结晶产品的有效手段。同时指出,高浓度盐溶液的膜蒸馏行为要比稀溶液复杂得多,溶液蒸气压下降,粘度增加的影响,使组件的蒸馏效率降低。
随后,吴庸烈等[43]采用自制的聚偏氟乙烯中空纤维膜组件,处理牛磺酸(22氨基乙磺酸)工业废液,废液中牛磺酸与其他盐(总固体)起始浓度为22%,进行了两侧温差分别8℃、12℃和17℃的膜蒸馏2结晶实验,发现只有在温差足以使料液浓缩至过饱和状态时,才会有结晶现象的发生。由于废液是氯化钠和牛磺酸的混合水溶液,所以得到的晶体是NaCl 和牛磺酸的混合物,膜蒸馏过程中析出的产物中牛磺酸含量约35%,而膜蒸馏处理后的残液冷却后,牛磺酸的含量达到70%以上。该实验展示了膜蒸馏2结晶技术处理高浓度废水的潜力。
随着膜材料工业的迅速发展,最近几年国内外的膜科学工作者进行了关于膜蒸馏2结晶的大量实验研究和探索。
Curci o等[38]完整地提出了膜蒸馏2结晶的工艺,并进行了实验研究。首先配制28.30g NaCl/100g H2O的水溶液,两侧流速均为100L/h,冷热侧温度分别为29℃和9℃,运行约40h后,溶液达到预定的过饱和度,停止间歇运行,开始连续的膜蒸馏2结晶操作。从结晶器中回流的饱和溶液中不断加入未饱和溶液,并加热到设定的温度,其中结晶器内的温度为25℃,流速根据结晶器的容积和结晶所需要的停留时间来确定。最后得到氯化钠晶体,并研究了晶体尺寸分布、成核速度和晶体生长速度与停留时间、浆料密度、温度和溶液过饱和度大小之间的关系。在第一阶段的膜蒸馏过程中,随着运行时间的增大,溶液从最初的浓度升高到预定的过饱和度后,膜通量下降了20%。而在膜蒸馏2结晶的连续运行过程中,膜通量基本保持不变。作者认为,膜蒸馏2结晶在替代传统结晶工艺方面具有很好的发展前景。
李潜等[28]在进行减压膜蒸馏浓缩钛白水解废酸的实验研究中发现,在浓缩硫酸的同时,硫酸亚铁的浓度已达到16%,而该条件下其溶解度不超过10%,同时影响了硫酸浓缩的进行。因此设想采用
12
环境污染治理技术与设备第7卷
结晶的方法去除回收硫酸亚铁,以进一步浓缩硫酸。
Gryta[44]将废盐水的膜蒸馏浓缩和盐水的结晶
相耦合,净化盐水并制得盐的晶体。实验中以聚丙
烯毛细管膜制作膜组件,在358K下进行膜蒸馏,在
323K下进行结晶,NaCl晶体的产率为15～85kg/
m2?h。随后,他将直接接触式膜蒸馏和结晶相结
合来处理NaCl溶液,料液保持在353K或358K,透
过液侧的温度维持在293～328K。实验发现,在浓
缩过程,当透过液的温度低于308K时,料液侧膜表
面有晶体析出,膜的通量下降;当透过液温度升高至
328K时,膜表面的结晶现象随之消失,膜通量在浓
缩过程保持相对稳定。经过138h的操作后,相对
于最开始时,膜通量下降了40%,NaCl的产率为
55kg/m2?h。在以上基础上,又进行了间歇或连续
膜结晶操作,研究了流量、温度、浓度及组件形式对
膜通量的影响。此外,他还对长时间运行后膜的浸
润现象进行了研究,发现由于膜的部分湿润,膜的效
率有一个轻微的下降趋势,最终晶体的产率为
100kg/m2?d。
Curci o等[45]采用膜蒸馏2结晶方法回收L2苹果
酸生产过程中未反应完全的反丁烯二酸。实验中采
用平均孔径为0.2μm,有效面积为0.1m2的中空
纤维PP膜组件,两侧温度分别为32℃和14℃,得到
了反丁烯二酸晶体。在料液中过饱和度为1.05～
1.40的条件下,采用过滤装置和一定的循环流速可
以有效地防止晶体在膜表面上沉积,而且在运行的
10h内,膜蒸馏通量基本稳定,膜未发生润湿,疏水
性能完好。
Chernyshov等[10]以硫酸钡为研究对象,模拟了
膜蒸馏中料液侧温度和盐浓度的分布曲线,并得出
结论在盐溶液浓度很高时,对于溶解度随温度升高
而升高的盐来说,过饱和出现在膜界面上,反之,对
于溶解度随温度升高而降低的盐溶液来说,过饱和
出现在料液主体中。这个结论对于研究盐的膜蒸
馏2结晶,预测膜组件中最高盐浓度出现的位置十分
有意义。
D ri oli等[46]采用综合处理方法进行海水脱盐,
为确保RO工艺的顺利进行,必须对海水预处理,采
用纳滤的方法可以有效地去除易结垢的组分,二价
离子Ca2+、Mg2+、S O2+
4
和HCO3+离子的分离率分
别为80.7%、87.7%、93.3%和63.3%。纳滤浓缩
液首先采用膜吸收方法得到CaCO
3
沉淀,然后采用
膜蒸馏2结晶方法回收NaCl和MgS O
4?7H
2
O。得到
的NaCl晶体的尺寸分布比传统的结晶方法要窄,成
核速度依赖于浆液浓度,而且Mg2+的存在降低了
NaCl的结晶速度。MgS O4?7H2O晶体为斜方晶,在
实验条件下,晶体生长速度与泻利矿结晶一致。实
验证明这种方法可以回收78%的NaCl,而且从每吨
纳滤浓缩液中可以得到8.4kg的MgS O
4
?7H
2
O。
B.Van der B ruggen等[22]也提出了采用强化工
艺处理纺织废水的设想,一级纳滤的浓缩液主要为
大分子的有机物,采用膜蒸馏进一步浓缩,然后焚烧
回收能量;二级纳滤的浓缩液主要为无机盐溶液,采
用膜蒸馏2结晶的方法回收无机盐,重新用于染色工
艺,而透过液可以直接回用到生产工艺中。
由以上资料可以看出,膜结晶2蒸馏的研究主要
集中在高浓度无机盐废水的处理。
首先,这是因为膜蒸馏2结晶工艺中采用的是疏
水性能很好的微孔膜,具有表面活性的有机物会破
坏膜的疏水性,使膜润湿[47],从而终止膜蒸馏过程;
而且疏水性的物质很容易吸附到膜的表面,从而堵
塞膜孔[48],使膜通量迅速降低甚至为零。相反,无
机盐与疏水性的膜表面作用微弱,并且可以增大溶
液的表面张力和界面张力,减弱溶液的亲水性[22],
相对于亲水性物质,可以减弱甚至避免膜污染和结
垢问题以及膜的润湿。
另外,Gryta[49]在进行了大量膜蒸馏过程中膜污
染的研究和调查后发现,较高的温度和较高的无机
盐浓度,可以有效地抑制膜的生物污染,而且采用酸
洗可以有效地去除无机盐沉淀,膜的通量完全可以
恢复到初始值。
因此,相对于疏水性的有机物来说,膜蒸馏2结
晶工艺在高浓度无机盐废水的处理中具有更加良好
的工业应用前景。
4 膜蒸馏2结晶技术的发展前景
膜蒸馏2结晶过程在温和的操作条件下,完成溶
质和溶剂的回收或回用,可以实现零排放,全密封操
作,不仅可以用于化工工艺中物质的结晶,而且是一
种环境友好的水处理工艺。对于有毒、有害的重金
属或放射性物质尤其有意义,具有很好的应用前景。
而且由于能够利用低位热能处理浓度极高的废水,
及中空纤维组件巨大的比表面积,使其具有其他膜
分离工艺和传统结晶过程无可比拟的优势。
目前,制约膜蒸馏2结晶技术发展最为关键的问
题就是研制出疏水性强,膜孔孔径合适,孔径分布较
22
第3期郭宇杰等:膜蒸馏2结晶技术的研究现状和发展前景
窄,孔隙率较大,强度适当,价格较低的膜材料,并且能够工业化生产。随着膜材料科学和工业的迅猛发展,膜蒸馏2结晶工艺将会得到更为广泛而深入的研究,并在水处理及化工生产中发挥应有的作用。
在膜蒸馏2结晶过程中,除了进行膜材料的研发,还应对膜蒸馏过程中饱和盐溶液在膜表面的行为、膜结垢及膜污染进行研究;而且应进行操作参数的实验研究;同时由于该工艺是一个耗热的过程,因此应探讨工艺中热能的综合利用问题,以尽量减少总的能耗,既节约了能源,也增强了膜蒸馏2结晶工艺的竞争力。
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膜蒸馏的现状及发展前景综述
膜蒸馏的现状及发展前景综述 刘凡10991306 环境科学 摘要 近年来，随着膜分离技术的快速发展，越来越多的膜运用到了实际生活和生产之中。膜蒸馏是在上个世纪八十年代初新发展起来的一种新型分离技术。是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程它与常规蒸馏一样都以汽液平衡为基础,依靠蒸发潜热来实现相变。真空膜蒸馏是膜蒸馏四种操作方式中的一种具有膜通量大、分离系数高、设备简单、易于操作和实现等特点[1],能够被广泛应用于易挥发组分的脱除和海水、苦咸水淡化等方面。在国家提倡建设和谐社会的今天研发和利用膜蒸馏技术来实现海水淡化、节能减排和废水的综合利用具有重要的意义。其主要运用在冶金工业，有机废水，和海水淡化方面。本篇综述将就膜蒸馏的现状及前景进行整理和总结。 关键词：膜蒸馏废水处理海水淡化 Summarize of present situation and d evel opment prospects of membrane distillation Fanliu 10991306 Environmental science ABSTRACT In recent years, with the rapid development of membrane separation technology, more and more film applied to real life and production. Membrane distillation is a new type of separation technology that developed in the 1980s. It is the new type that combination of membrane separation technology and traditional evaporation procession. Like conventional distillation, membrane separation process is basis on the vapor liquid equilibrium, and depending on the implementation phase change latent heat of evaporation. Vacuum membrane distillation is one of the four kinds of membrane distillation operation mode with large flux, high separation factor, simple equipment, easy to operate and implement etc. that can be widely used in the removal of volatile components and seawater, brackish water desalination, etc. The state advocates the construction of a harmonious society today, develop and use the membrane distillation technology for desalination has the vital significance to achieve energy conservation, emission reduction and comprehensive utilization of wastewater. It’s mainly used in metallurgy industry, organic wastewater, and seawater desalination. This review will present situation and prospects of membrane distillation for sorting and summary. Key words: Membrane distillation Waste water treatment Seawater desalination 1膜蒸馏技术简介 膜蒸馏是在上个世纪八十年代初发展起来的一种新型分离技术，是膜分离技术与传统蒸发过程相结合的新型膜分离过程。它与常规蒸馏一样都以汽液平衡为基础，依靠蒸发潜热来实现相变。它以膜两侧的温差所引起的传递组分的蒸汽压力差为传质驱动力，以不被待处理的溶液润湿的疏水性微孔膜为传递介质。在传递过程中，膜的唯一作用是作为两相间的屏障，不直接参与分离作用。分离选择性完全由气——液平衡决定。膜蒸馏过程是热量和质量同时传递的过程。膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触称为热侧，另一侧直接或间接地与冷的液体接触 称为冷侧。由于膜的疏水性，水溶液不会从膜孔中通过，但膜两侧由于挥发组分蒸气压差的存在，而使挥发蒸气通过膜孔从高蒸气压侧传递到低蒸气压侧，而其它组分则被
膜蒸馏技术的研究进展
膜蒸馏技术的研究进展 摘要：膜蒸馏是一种热驱动新型分离技术，自上世纪80年代才引起人们的重视。本文主要对膜蒸馏技术的过程机理、膜材料的选择、常见问题、以及应用进行了评述，并对以后膜蒸馏的发展做出了展望。 关键词：膜蒸馏；膜；应用；质量传递；热量传递 膜蒸馏是一种新型的非等温物理分离技术，以疏水性多孔膜两侧的蒸汽压差为推动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，可看作是膜过程与蒸馏过程的集合。膜蒸馏过程区别于其他膜分离过程有如下的特点：膜是微孔膜；不能被所处理的液体浸润；只有蒸汽通过膜孔介质；膜孔内没有毛细冷凝现象发生。该分离技术不是膜过程与蒸馏过程的简单结合，它自身有许多优点。如，良好的化学稳定性；截留率高；较低的操作温度和压力，能有效利用地热工业余热等廉价能源；可与其他分离过程整合；可处理热敏性物质和高浓度废水等。因此，自膜蒸馏技术首次提出以来，一直受到了学者的广泛关注。 本文对进近几年来的膜蒸馏的最新研究进展，尤其是针对膜蒸馏理论的应用研究进行了概述。 1.膜蒸馏的分类 根据扩散到膜冷凝侧蒸汽冷凝方式的不同，膜蒸馏分为多种类型，如直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙膜蒸馏（AGMD）、气扫式膜蒸馏（SGMD）、真空膜蒸馏（VMD）。 （1）直接接触式膜蒸馏（DCMD）这种装置相对简单，两侧的液体直接与多孔膜的表面接触，蒸汽的扩散路径仅仅局限于膜的厚度。它是出现最早也是研究最广泛的膜蒸馏过程，但其热损耗也最大。由于有较大的渗透量，颇受研究者重视，较适用于主原料是水的情况，如海水或苦咸水脱盐或水溶液的浓缩，也有人用其浓缩水果汁、血液及废水处理等。 （2）气隙式膜蒸馏（AGMD）在冷凝面与膜表面之间有一停滞的空气隙存在，蒸汽穿过气隙后在冷凝面上冷凝。与前者相比，由于气隙的存在，减小了过程的热耗损，但是渗透通量低，结构复杂，且不适用于中空纤维膜，限制了商业推广。 （3）气扫式膜蒸馏（SGMD）结果与直接接触式膜蒸馏相似，不同之处在于，惰性气体将透过侧的蒸汽吹出，并在外部进行冷凝。这样可以减少热量损耗，加快传质。刘乾亮[1]等采用气扫式膜蒸馏法处理高浓度氨氮废水，重点考察了料液初始pH值、料液流量和吹扫气体流量等因素对处理效果的影响。结果表明：增大吹扫气体流量可促进氨氮的去除,有利于氨氮的传质和分离过程。 （4）真空膜蒸馏（VMD）的膜两侧气体压力差比其他膜蒸馏的膜两侧气体压力差大，因而比其他形式的膜蒸馏具有更大的蒸馏通量。宜于脱除水溶液中的挥发性溶质。唐娜[2]等采用PVDF中空纤维膜及PTFE微孔平板膜组件对反渗透海水淡化浓盐水的真空膜蒸馏过程进行了研究。连续运行的结果表明：温度是影响海水淡化浓盐水膜蒸馏过程的关键因素，对膜通量影响较大。 2.膜蒸馏组件
膜蒸馏过程探讨_吕晓龙
第30卷第3期膜科学与技术V o l.30N o.3 2010年6月M EM BR AN E SCI EN CE A ND T ECH N OL OG Y Jun.2010 专家论坛 膜蒸馏过程探讨 吕晓龙 (天津市中空纤维膜材料与膜过程重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地, 天津工业大学生物化工研究所,天津300160) 摘要:讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性.提出水膜阻力概念,认为疏水膜材料结构的优化与 膜蒸馏工艺有关.提出鼓泡膜蒸馏方法,在热流体中鼓入空气气泡,由气液两相流效应来强化 热流体的扰动.提出透气膜蒸馏方法,通过气体的吹扫夹带作用,使膜孔内水蒸气的传质由低 效的扩散转为高效的对流机理.提出曝气膜蒸发方法,利用不同温度的空气吸湿原理进行膜曝 气.将膜蒸馏过程与化学除硬度、超滤耦合,可除去结垢性钙镁离子;将膜蒸馏过程与气浮絮凝 过程耦合,可除去有机污染物,实现高倍率浓缩.提出多效膜蒸馏方法,膜组件兼有蒸发与换热 功能,使膜蒸馏过程中的水蒸气冷凝与原水加热过程耦合,可以实现低成本的膜蒸馏过程. 关键词:膜蒸馏;疏水膜;超疏水性;水膜阻力;膜过程;工艺耦合 中图分类号:T Q028.8文献标识码:A文章编号:1007-8924(2010)03-0001-10 在高收率海水淡化、工业循环冷却水和反渗透浓水的零排放、高效节能化工浓缩等领域,都涉及高盐度水的深度浓缩问题,尤其是高盐度难处理工业废水的排放问题日益被关注,其零液体排放是未来深度水处理技术的发展方向.膜蒸馏(membrane distillation,MD)是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种液体分离技术,膜蒸馏过程是热侧液体的水分子蒸发汽化,穿过疏水膜的微孔,水相中非挥发性的离子和分子等溶质则不能透过疏水膜,从而实现溶液分离、浓缩或提纯的目的.膜蒸馏是有相变的膜过程,同时发生热量和质量的传递,传质的推动力为疏水膜两侧透过组分的蒸汽分压压差. 膜蒸馏过程的特征[1]:使用疏水性微孔膜,分离膜至少有一个表面与所处理的液体接触,且不能被所处理的液体润湿,传质推动力是液体中可汽化组分在膜两侧气相中的分压差.相对于其它的分离过程,膜蒸馏的优点主要有:(1)对液体中的离子、大分子、胶体等非挥发性溶质能达到100%的截留; (2)操作温度比传统的蒸(精)馏低;(3)操作压力远低于反渗透过程;(4)与传统的蒸馏设备相比,无蒸发器腐蚀问题,设备体积小,造价低.由于疏水膜材料与膜蒸馏工艺技术的进步,膜蒸馏技术日益显示出其在水处理领域高度浓缩方面的应用潜力,成为了膜领域中最被研究关注的热点方向之一,近年来有多篇综述性文章发表[2-5],在疏水膜材料[6-11]、膜蒸馏工艺[12-21]方面开展了深入研究,并且在水中有用物的回收浓缩[22-27]方面开展了膜蒸馏技术的实际应用研究,本课题组近年来也开展了一些相关研究工作[28-34]. 由于膜蒸馏是一个有相变的膜分离过程,在膜蒸馏的工艺设计上,必须考虑系统的保温与热能回收,否则运行费用较高.目前膜蒸馏技术还未能大规模工业化应用,主要是因为在疏水膜材料的亲水化渗漏、膜组件结构设计与干燥方法、膜蒸馏工艺流程优化与系统集成、蒸汽相变热回收、加热与废热利用方式等一系列膜蒸馏环节上均有待于提高.结合本课题组在膜蒸馏方面已开展的研究工作,本文就膜蒸馏过程的一些问题进行探讨. 收稿日期:2010-01-06 基金项目:863课题工业循环冷却水膜集成净化过程研究(2008AA06Z303);天津市重点基金课题废水浓缩减排与淡化再利用技术研究(09JCZDJC26300) 作者简介:吕晓龙(1964-),男,山西省忻州市人,博士,博士生导师,从事中空纤维分离膜制备与膜分离过程研究, E-mail:luxiao lo ng@https://www.360docs.net/doc/6415546104.html,
智能视频技术的现状及发展趋势探析
智能视频技术的现状及发展趋势探析 智能视频技术（IVT，Intelligent Video Technology），属于计算机视觉（CV，Com puter Vision）与人工智能（AI，Artificial Intelligent）领域研究的一个分支，融合了图像处理技术、计算机视觉技术、计算机图形学、人工智能、图像分析等多项技术，其发展目标在于在监视场景与事件描述之间建立一种映射关系。同大部分计算机系统一样，智能视频系统可以被分为构成智能视频监控的硬件，以及智能视频软件两个部分。 硬件设备主要包括：采集视频数据的摄像机、支撑摄像机以及整个系统运行的电力系统、用于存放拍摄到的视频数据的存储设备、承载智能视频分析软件的高性能计算机、能够高速传输视频以及分析结果等数据的网络接口。 智能视频软件是指通过硬件提供的输入信息，自动地提取并理解视频源的关键信息。智能视频软件具有其独特性，即专用性、多样性等。而不同的商业环境和用户对监控的功能需求大相径庭，对于不同的应用系统软件实现的算法也完全不同，甚至智能视频软件的实现平台也是可选的：既可以在X86的服务器上实施，也可以在基于DSP的嵌入式系统上实施。这一特点，也正是智能视频行业探讨的热点所在。 智能视频的发展现状 智能视频软件市场是一个成长非常快速的市场，根据IMS的市场研究分析，在未来3 年内有关视频技术的软件市场会成长到8亿美元的份额。注意，仅仅是在软件部分就有这么大的一个份额。 在视频智能分析软件的市场需求急剧增长的刺激下，国外提供视频智能分析软件产品的厂商已经有许多：Verint、Vidient、Westec、Interactive、Visual Defence、Nextiva、V istascape、NiceVision、ioimage、TASC、MATE、Ov、Dallmeier、Ivbox、Viseowave等，他们都能提供视频智能分析产品，大部分厂商提供的视频智能分析产品，都基于ObjectVid eo公司的图像分析技术，采用Object Video OnBoard平台来设计并创建自己品牌的OEM产品，这是大部分视频智能分析产品商以最小的投资成本及最快的时间来赢得市场的好办法。 在解决方案的提供上，国外也有许多成功的案例，比如旧金山国际机场采用了由Vidie nt公司提供的智能视频分析系统Smart Catch。Smart Catch与机场现有的闭路电视(CCTV)系统协同检测异常或可疑行为（如图1）。当智能视频分析软件识别出一个异常情况时，就立即将视频片段通过呼机、手提电脑、移动电话或其它通讯设备发送给响应者前来进行现场调查。 国内的众多企业也开始了对智能视频分析软件的尝试。比如上海世平伟业公司开发的I vbox智能视频分析系统，上海皓维推出的智能视频分析预警系统等等。
膜蒸馏技术
膜蒸馏的研究现状及进展 李小然，尚小琴 (广州大学化学化工学院，广东广州510006) 摘要：膜蒸馏是20世纪八十年代才引起人们重视的新型膜分离技术。是一种以蒸汽压差为推动力的新型分离技术。本文主要对膜蒸馏的机理、用膜、传热机理、影响因素、过程优化、进行了讨论，同时介绍了膜蒸馏在海水淡化、超纯水的制备、水溶液的浓缩与提纯、共沸混合物的分离、废水处理治理等中的应用，并在此基础上提出了膜蒸馏的发展方向。 关键词：膜蒸馏；分离技术；机理；应用；发展 Research status and progress of membrane distillation LiXiaoRan,Shang XiaoQin (School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006) Abstract：Membrane distillation is a new type of membrane separation technology in the eighty's of twentieth Century.Is a kind of new separation technology with the steam pressure difference as the driving force.In this paper, the mechanism of membrane distillation、membrane、heat transfer mechanism、influencing factors、process optimizationis discussed,At the same time, it introduces the membrane distillation in seawater desalination, preparation of ultra - pure water, water solution concentration and purification, total of azeotropic mixture separation, waste water treatment, etc. in the application, and based on this, proposed the development direction of the membrane distillation. Key words：membrane distillation;isolation technique;mechanism;application;development 1膜蒸馏技术的原理 膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的分离过程。膜的一侧与热的待处理溶液直接接触(称为热侧)，另一侧直接或间接地与冷的水溶液接触(称为冷侧)，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的[1]。膜蒸馏过程必须具备以下特征以区别于其它膜过程[2]：①所用的膜为微孔膜；②膜不能被所处理的液体润湿；③在膜孔内没有毛细管冷凝现象发生；④只有蒸汽能通过膜孔传质； ⑤所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡；⑥膜至少有一面与所处理的液体接触；⑦对于任何组分该膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。 2膜蒸馏的分类 根据扩散到膜冷凝侧蒸汽冷凝方式的不同，膜蒸馏分为多种类型，如直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙膜蒸馏（AGMD）、气扫式膜蒸馏（SGMD）、真空膜蒸馏(VMD)，如图1所示。DCMD结构简单，渗透量较大，颇受研究者重视，较适用于主原料是水的情况，如海水或苦咸水脱盐或水溶液的浓缩，也有人用其浓缩水果汁、血液及废水处理等[3-6]。AGMD具有热效率高及从水溶液中脱除挥发
国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势
浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势 国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等…… 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO 批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JA V A、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.360docs.net/doc/6415546104.html, , https://www.360docs.net/doc/6415546104.html, 应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）
流媒体技术的原理、应用及发展
摘要：Internet的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务正日益普及，流媒体技术广泛应用于互联网信息服务的方方面面。首先介绍了流媒体技术的基础、基本原理以及流式传输的基本过程，接着重点介绍了流媒体技术在视频点播、远程教育、视频会议和Internet直播方面的应用，最后介绍了流媒体技术的发展现状和展望。 关键词：多媒体通信，多媒体业务，流媒体，流式传输，原理，应用，发展 随着现代网络技术的发展，网络开始带给人们形式多样的信息。从在网络上出现第一张图片到现在各种形式的网络视频、三维动画，人们的视听觉在网络上得到了很大的满足。但人们又面临着另外一种不可避免的尴尬：在网络上看到生动清晰的媒体演示的同时，不得不为等待传输文件而花费大量时间。为了解决这个矛盾，一种新的媒体技术应运而生，这就是流媒体技术。 流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。而流式传输技术就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。 目前，在网络上传输音视频（A/V）等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方案。一方面，由于音视频文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于受网络带宽的限制，下载这样的文件常常需要几分钟甚至几小时，所以采用下载方法的时延也就很大。而采用流式传输时，声音、图像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机连续、实时传送，用户只需经过几秒或数十秒的启动时延而不必等到整个文件全部下载完毕即可观看。当声音、图像等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载。流式传输不仅使启动时延大大缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部下载完毕之后才能观看的缺点。一、流媒体技术基础 实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Real-time streaming transport）和顺序流式传输（progressive streaming transport）。一般来说，如为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用实时流协议（RTSP）等，即为实时流式传输。如使用超文本传输协议（HTTP）服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法可以根据需要进行选择。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。 1.实时流式传输 实时流式传输总是实时传送，特别适合现场广播，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看后面或前面的内容。但实时流式传输必须保证媒体信号带宽与网络连接匹配，以便传输的内容可被实时观看。这意味着在以调制解调器速度连接网络时图像质量较差。而且，如果因为网络拥塞或出现问题而导致出错和丢失的信息都被忽略掉，那么图像质量将很差。实时流式传输需要专用的流媒体服务器与传输协议。 2.顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线内容，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的部分。由于标准的HTTP服务器可发送顺序流式传输的文件，也不需要其他特殊协议，所以顺序流式传输经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于这种传输方式观看的部分是无损下载的，所以能够保证播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历时延。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的情况，如讲座、演说与演示；也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。
膜蒸馏分离技术研究进展
膜蒸馏分离技术研究进展 吴国斌3 戚俊清 吴山东 (郑州轻工业学院材料与化工学院) 摘 要 综述了膜蒸馏技术的基本原理与膜蒸馏形式、研究历史与现状、传质机理与模型以及最新应用情况,并对其存在的问题和应用前景作了分析。 关键词 膜蒸馏 分离 研究进展 理想膜 应用前景 1 引言 膜分离是近20年迅速发展的重要的化工操作单元,其应用已从早期的脱盐发展到化工、食品、医药、电子等工业的废水处理、产品分离和生产高纯水等。膜蒸馏(M D)提出于1967年,20世纪80年代开始发展,至今已在不少领域取得可喜的研究成果,尤其在水溶液的分离中更具有优越性,特别是近些年来适合膜蒸馏用的疏水膜的研制成功,使膜蒸馏过程的开发和应用得到了进一步的发展。 111 膜蒸馏基本原理及形式 膜蒸馏是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程,其所用的膜为不被待处理的溶液润湿的疏水微孔膜。膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触(称为热侧),另一侧直接或间接地与冷的水溶液接触(称为冷侧)。热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化,通过膜进入冷侧并被冷凝成液相,其他组分则被疏水膜阻挡在热侧,从而实现混合物分离或提纯的目的。膜蒸馏是热量和质量同时传递的过程,传质的推动力为膜两侧透过组分的蒸汽压差。因此,实现膜蒸馏必须有两个条件:(1)膜蒸馏必须是疏水微孔膜;(2)膜两侧要有一定的温度差存在,以提供传质所需的推动力。 根据膜下游侧冷凝方式的不同,膜蒸馏可分为四种形式[1]:直接接触膜蒸馏(DC M D)、气隙式膜蒸馏(A G M D)、吹扫气膜蒸馏(SG M D)和真空膜蒸馏(VM D)。 112 膜蒸馏技术的研究历史及现状 早在20世纪60年代就开始了较系统的膜蒸馏研究。美国的Bodell[2]于1963年申请了膜蒸馏技术专利,专利中他将膜蒸馏描述为“一种将不可饮用含水流体转化为可饮用水的装置和技术”;同时,他还指出可用抽真空的方式将渗透蒸汽从装置中移走来提高效率,但受到当时技术条件的限制,他并没有给出所用膜的结构和孔径的大小,只说该膜仅能被蒸汽透过而不能被水透过,并未给出结果和定量分析。 1964年,美国的W eyl[3]发现采用空气填充的多孔疏水膜可在蒸汽压系统内从含盐水中回收去离子水,这种可提高脱盐效率的发现于1967年被授予美国专利。W eyl建议,将热的溶液与冷的渗透物与膜直接接触以消除气隙,采用厚312mm、孔径9Λm、孔隙率42%的PT FE膜,W eyl当时获得了1kg (m2?h)的通量,但距当时的反渗透5175kg (m2?h)的通量有较大的差距,因此60年代后期人们对膜蒸馏的兴趣逐渐减弱。 1971年F indley[4]第一个将膜蒸馏的研究成果公开发表,尽管F indley的实验装置和步骤相当粗糙,但还是定性地确定了膜空隙中空气的存在、膜的厚度、导热热损失和孔隙率对膜蒸馏的影响,并且预言若能找到低价位、耐高温、长寿命的理想膜,不但可以用来处理海水,而且这种膜蒸馏也一定是一种非常经济的蒸发方法。此外,科学家们在过程及组件设计方法上也一直在做着研究并且努力使其商业化[5],但由于膜材料、水通量等方面的原因还不能保证它占据诸多应用领域,因而一直难以商业化。由于其商业化的最大阻碍 3吴国斌,男,1981年3月生,硕士研究生。郑州市,450002。
面向应用的膜蒸馏过程再探讨_吕晓龙
第31卷 第3期膜 科 学 与 技 术V o l.31 N o.3 2011年6月M EM BRAN E SCI EN CE A ND T EC HN O LOG Y Jun.2011 面向应用的膜蒸馏过程再探讨 吕晓龙 (中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室培育基地, 天津工业大学生物化工研究所,天津300160) 摘 要:讨论了膜蒸馏涉及的膜材料特性和应用中面临的问题.膜蒸馏过程实质属于传热控 制过程,研究膜蒸馏过程的重点在于研究膜蒸馏过程中热量的传递与回收.吸收膜蒸馏传质过 程无相变热损失,疏水膜兼具有传质与导热双重作用.采用曝气膜蒸馏工艺对反渗透浓水进行 了连续高倍率浓缩,膜组件没有发生亲水化和膜污染问题,说明曝气膜蒸馏工艺在高盐度、易 结垢的废水深度浓缩方面具有较好的应用潜力.水膜阻力本质是气体穿过多孔膜表面的气/液 两相界面所需克服的界面张力,除了与膜材料本体特性、膜表面结构等因数有关外,还与气体 传输方向有关.与传统中空纤维膜相比,设计的异形中空纤维多孔膜,断裂强力有很大的提高. 将热泵技术与减压膜蒸馏过程耦合,热泵制热系数COP与蒸发器流速、冷凝器流速和膜蒸馏 通量之间存在显著相关性. 关键词:膜蒸馏;疏水膜结构;汽化热回收;疏水膜干燥 中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1007-8924(2011)03-0096-05 由于疏水膜材料与膜蒸馏工艺技术的进步,膜蒸馏技术日益显示出其在水处理领域高度浓缩方面的应用潜力.目前膜蒸馏技术还未能大规模工业化应用,主要是因为在疏水膜材料的亲水化渗漏、膜组件结构设计与干燥方法、膜蒸馏工艺流程优化与系统集成、蒸汽相变热回收、加热与废热利用方式等一系列膜蒸馏环节上均有待于提高.结合本课题组在膜蒸馏方面已开展的研究工作,本文在前文[1]的基础上,就膜蒸馏过程在应用中面临的一些问题进一步进行探讨. 1 关于膜蒸馏过程 1.1 吸收膜蒸馏 按照疏水膜透过侧蒸汽的不同收集方式,常见的有4种膜蒸馏工艺过程:直接接触膜蒸馏(DC-M D)、空气隙膜蒸馏(AGMD)、减压膜蒸馏(VMD)和气扫膜蒸馏(SGM D).该4种过程均存在气化潜热丧失问题,致使能耗高.近年来,又提出了渗透膜蒸馏(Osmotic distillation,简称OM D),主要用于果汁、红酒等物料的浓缩操作[2-5].在一定的温度下,当疏水性分离膜两侧温度相同时,在疏水性分离膜两侧形成了水分子液态—气态—液态的两相平衡,不会发生水分子在疏水性分离膜两侧的传递.但当疏水性分离膜另一侧为对水分子有高度吸收作用的某种吸收剂时,由于化学位差的作用,气态水分子则被吸收进入吸收剂中,完成水分子的传质过程.对于传热过程而言,水分子在膜的料液侧吸热汽化,扩散通过疏水性分离膜的膜孔后,在膜的吸收液侧液化,在膜的另一表面释放出相变热,通过分离膜的热能传导回输作用,保持热能平衡.传质驱动力为水分子在疏水性分离膜两侧不同液体表面的蒸汽分压差,传质速度与膜面温度和吸收液的吸收能力(水合能 收稿日期:2010-12-10 基金项目:“863”课题工业循环冷却水膜集成净化过程研究(2008A A06Z303);天津市重点基金课题废水浓缩减排与淡化再利用技术研究(09JCZD JC26300) 作者简介:吕晓龙(1964-),男,山西省忻州市人,博士,博士生导师,从事中空纤维分离膜制备与膜分离过程研究. 〈luxiaolong@https://www.360docs.net/doc/6415546104.html,〉
膜蒸馏_结晶技术的研究现状和发展前景
第7卷第3期环境污染治理技术与设备 Vol.7,No.32006年3月Techniques and Equi pment for Envir on mental Polluti on Contr ol Mar.2006 膜蒸馏2结晶技术的研究现状和发展前景 郭宇杰1 栾兆坤1 陈 静2 范 彬 13 (11中国科学院生态环境研究中心,北京100085;21中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083) 摘 要 膜蒸馏2结晶工艺是一种新的回收纯物质方法,尤其从废水中分离出晶体。对于膜蒸馏2结晶技术进行了综 述,介绍了膜蒸馏2结晶技术的优点,以及工艺控制的关键技术。概述了膜蒸馏2结晶的起源和国内外研究现状,指出了膜蒸馏2结晶在高浓度无机盐废水中应用的优势,预测其在该方向上很好的发展前景。 关键词 膜蒸馏2结晶 膜蒸馏 高浓度无机盐废水 结晶 中图分类号 X506 文献标识码 A 文章编号 100829241(2006)0320019206 The presen t situa ti on and prospects of m em brane d istill a ti on 2cryst a lli za ti on techn i que Guo Yujie 1 Luan Zhaokun 1 Chen J ing 2 Fan B in 1 (11Research Center f or Eco 2Envir onmental Sciences,Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100085; 21School of Che m ical and Envir onmental Engineering,China University of M ining and Technol ogy,Beijing 100083) Abstract Me mbrane distillati on 2crystallizati on is a new method of recovering materials es pecially fr om waste water .The technique of me mbrane distillati on 2crystallizati on is intr oduced in this paper .The advantages and the sticking points in operati on are als o described .The origin and the p resent situati on of me mbrane distil 2lati on 2crystallizati on are su mmarized fr om full and accurate literatures .It is pointed that app licati on of this tech 2nique in high concentrati on inorganic salt waste water has p r om ising p r os pect . Key words me mbrane distillati on 2crystallizati on;me mbrane distillati on;high concentrati on inorganic salt waste water;crystallizati on 资助项目:国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2002AA601310)收稿日期:2004-12-25;修订日期:2005-09-22 作者简介:郭宇杰(1973～),女,博士研究生,主要从事膜分离技术 研究工作。 3通讯联系人,E 2mail:fanbin@rcees .ac .cn 1 膜蒸馏 1.1 膜蒸馏的起源及优点膜蒸馏是一种用疏水性微孔膜将2种不同温度的溶液分开,利用膜孔两侧气相中的组分的分压差为传质驱动力,从而完成传质的一种膜分离技术。20世纪60年代Findley 首先在其专利中描述了这种分离技术,但由于没有合适的膜材料,70年代陷入低潮。80年代之后,随着膜材料工业的发展,膜的开孔率达到80%,厚度仅为50μm ,膜的通量提高 了100倍,膜蒸馏又开始引起人们的重视[1,2] 。随后科研人员在膜材料的制作[3～5] 、膜组件的优化 [6,7] 、传质传热的机理及数学模型的建立 [8～10] 等 进行了详细深入的研究,取得了较大的进展。与传统的分离过程相比,膜蒸馏具有如下优势[2,3,11]:(1)膜蒸馏在常压下操作,比其他压力驱动的膜分离过程对设备和膜的机械性能要求低;(2)操作温度远低于溶液的正常沸点,相对于常规 的蒸馏过程,可以采用非金属设备,既节约能耗,也降低了设备成本,减小了腐蚀;(3)所采用的疏水性 微孔膜一般为聚丙烯(PP )、聚四氟乙烯(PTFE )和 聚偏氟乙烯(P VDF )等,具有极好的化学稳定性,耐 酸碱、 抗氧化,很难溶胀或溶解;(4)疏水性微孔膜的完好的疏水性可以很好地抵抗亲水性物质的污染,而且易于清洗;(5)能够完全截留溶液中非挥发 性物质,理论上可以达到100%的截留率。 1.2 膜蒸馏的主要应用范围膜蒸馏的基本过程为在料液侧得到非挥发性物质的浓缩液,同时在馏出液侧得到高纯度的挥发性 物质。在最初阶段,开发膜蒸馏的主要目的是用于海
流媒体技术发展现状
第一章流媒体技术的现状与发展 流媒体的发展过程 1.1.1 现有视频格式概述 影像格式(Video) 日常生活中接触较多的VCD、多媒体CD这些都是影像文件。 大量图像信息，同时还容纳大量音频信息。所以，影像文件的容量往往是非常大的。 1.1.2 VOD视频点播技术 视频点播技术的出现，是视频信息技术领域的一场革命，其巨大的潜在市场，使世界主要发达国家都投入了大量的资金，加速开发和完善这一系统。 1.1.3流媒体技术的出现 流媒体技术的出现，正好弥补了VOD技术的不足之处。 1.2流式传输的格式及特点 1.2.1流媒体能为我们做什么 流媒体的定义很广泛， 后放上网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器就可以观看的视频/ 持的某种特定文件格式：压缩流式文件，它通过网络传输，并通过个人电脑软件进行解码。 1.2.2 流媒体技术、格式纵览 流媒体给网民们带来了巨大的影响，曾几何时，如果需要下载一部VCD格式的影片，大小约为650M，宽带的今天也需要下载3个多小时。如果影片采用流媒体技术来进行压缩，只需要100M，并且用户可以边看边下载，整个下载的过程都在后台运行。最大的优点，就是不会占用本地的硬盘空间。其实流媒体采用的是有损压缩，就好比我们常说的MP3，因此在音影品质上有所差异。
1.2.3流式视频格式 前边提到过视频格式，现在再来说一下流式视频格式。 目前，很多视频数据要求通过Internet来进行实时传输，前面我们曾提及到，视频文件的体积往往比较大，而现有的网络带宽却往往比较“狭窄”。客观因素限制了视频数据的实时传输和实时播放，于是一种新型的流式视频(Streaming Video)格式应运而生了。这种流式视频采用一种“边传边播”的方法，即先从服务器上下载一部分视频文件，形成视频流缓冲区后实时播放，同时继续下载，为接下来的播放做好准备。这种“边传边播”的方法避免了用户必须等待整个文件从Internet上全部下载完毕才能观看的缺点。到目前为止，Internet上使用较多的流式视频格式主要是以下三种： 1.2.4流式传输的特点 流媒体是一种可以使音频、视频和其它多媒体能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输方式是将动画、视音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的动画、视音频等流式多媒体文件解压后进行播放和观看，多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。 1.3 流媒体系统的组成 流媒体系统包括以下5个方面的内容： 1. 编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式 2. 流媒体数据 3. 服务器：存放和控制流媒体的数据 4. 网络：适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络 5. 播放器：供客户端浏览流媒体文件 这5个部分有些是网站需要的，有些是客户端需要的，而且不同的流媒体标准和不同公司的解决方案会在某些方面有所不同。
膜蒸馏
膜蒸馏过程的工艺流程综述 化工81 王改成学号：07038018 摘要：通过查阅近年来发表的有关文献，较全面地综述了新型分离技术——膜蒸馏过程的基本概念、特征、优缺点，并从传质机理、传热机理等方面，对膜蒸馏技术的研究现状进行归纳总结．在此基础上，总结了目前膜蒸馏技术主要应用的几个方面，最后对膜蒸馏技术进行了总结。 关键词：膜蒸馏；传质机理；传热机理；膜通量 前言:膜蒸馏技术早在20世纪60年代中期就由M E Findley提出，并在国际上开始了较系统的研究，但由于受到当时技术条件的限制，膜蒸馏的效率不高。在随后的一段时间里出现一些专利对该技术进行改进，但在20世纪60、70年代膜分离研究者致力于采用反渗透、超滤、微滤等膜技术来解决水处理问题，膜蒸馏一直没有引起人们的足够重视，直到20世纪80年代初由于高分子材料和制膜丁艺技术的迅速发展，膜蒸馏才显示出其实用潜力。20多年来对膜蒸馏这一新型膜分离过程的研究不断深入，虽然至今还未见大规模工业生产应用的报道，但无论在传质、传热机理方面还是在应用方面的研究都取得了巨大的进步，一些与膜蒸馏相关的膜过程相继出现并同样引起人们的重视。本文第一部分介绍膜蒸馏的特征、优点和缺点，第二部分介绍最新研究进展和应用研究情况，第三部分介绍膜蒸馏研究和发展方向。 1.膜蒸馏的特征、优点和缺点 1.1膜蒸馏的特征 膜蒸馏是一种新型的分离技术，是一种是以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为传质推动力的膜分离过程，例如当不同温度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时，由于膜的疏水性，两侧的水溶液均不能透过膜孔进入另一侧，但由于暖侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于冷侧，水蒸汽就会透过膜孔从暖侧进入冷侧而冷凝，这与常规蒸
膜蒸馏的研究进展
《进展与综述》 膜蒸馏 *** （********,****,*****,******） 摘要：膜蒸馏是一种热驱动的新型分离技术，可使蒸汽分子在膜两侧的压力梯度作用下通过膜孔迁移至膜外侧并冷凝下来。它是一种以蒸汽压差为推动力,与传统蒸馏方法和其他膜分离技术相比,具有运行压力低、运行温度低、分离效率高等优点,可充分利用太阳能、废热和余热等热源。本文简要介绍了膜蒸馏的发展背景，膜蒸馏的原理和膜蒸馏所用的材料以及直接接触式、气隙式、气扫式、真空式等几种主要膜蒸馏装置的特点，综述分析了膜蒸馏的相关研究进展以及膜蒸馏技术的一些应用。最后，对膜蒸馏技术未来发展的展望。 关键词：膜蒸馏; 膜; 分离; 脱盐 Membrane distillation *** (************,***, *****, *****) abstract:Membrane distillation is a new type of thermal drive technology that allows vapor molecules to migrate through the membrane pores to the outside of the membrane and condense them under the pressure gradient on both sides of the membrane. It is a kind of steam pressure difference as the driving force, compared with the traditional distillation method and other membrane separation technology, with low operating pressure, low operating temperature, high separation efficiency advantages, can make full use of solar energy, waste heat and waste heat and other heat sources. In this paper, the development background of membrane distillation, the principle of membrane distillation and the materials used in membrane distillation and the characteristics of several kinds of main membrane distillation devices such as direct contact, air gap, air sweep and vacuum are briefly introduced. Related research progress and some applications of membrane distillation technology. Finally, the future development of membrane distillation technology outlook. Key words:membrane distillation; membranes; separation; desalination 1.引言 20世纪60年代前，膜蒸馏技术就已经在国际上开始了较系统的研究，但由于受到技术条件的限制，膜蒸馏的效率不高。20世纪60、70年代，膜分离研究者致力于采用反渗透、超滤、微滤等膜技术来解决水处理问题，膜蒸馏一直没有引起人们的足够重视。20世纪80年代初由于高分子材料和制膜工艺技术的迅速发展，膜蒸馏才显示出其实用潜力。近几十年来对这一新型膜分离过程的研究不断深入，虽然至今还未见大规模工业生产应用的报道，但无论在传质、传热机理方面还是在应用方面的研究都取得了巨大的进步，一些与膜蒸馏相关的膜过程相继出现并同样引起人们的重视。 2.膜蒸馏技术简介 膜蒸馏（MD）技术是一种非等温的物理分离技术，以疏水性多孔膜两侧的蒸汽压差为推动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，可看作是膜过程与蒸馏过程的集合。作为一种新型的高效分离技术，与传统的蒸馏以及反渗透过程相比，具