膜蒸馏技术

the increase of the grape juice concentration is linear during OMD regardless of the membrane pore size.
The final juice concentration was proportional to the time of the dehydration process and the initial juice concentration.
常压操作，设备简单，操作方便； 只有挥发性物质可透过膜，用于制水过程水质纯净； 可处理极高浓度的水溶液，达到过饱和、析出结晶； 无需加热到沸点，可利用廉价、低品质能源； 组件特殊的结构设计，潜热回收，提高能源利用率。
膜蒸馏缺点
有相变，汽化潜热降低了能量利用率;
通量仍较小;
与亲水膜相比，疏水微孔膜材料和制备工艺
1. INTRODUCTION
Fruits and vegetables contain various bioactive compounds such as vitamins A, C and E, phenolic compounds and other important food ingredients. Polyphenols, the natural antioxidants present in plant extracts play a key role in antioxidative mechanisms in biological systems. Polyphenols show antioxidant and germicidal properties, decrease cholesterol level and possess possibility of cancer prevention coronary heart disease inhibition. Grapes are known to be phenol-rich plants. The main polyphenols in red grapes are anthocyanins（花青素） and flavonols（黄酮醇）.
渗透膜蒸馏的原理
渗透膜蒸馏3个连续过程： •被处理物料中易挥发组分的汽化； •易挥发组分选择性通过疏水性膜； •透过疏水性膜的易挥发组分被提取剂所吸收。
因此，影响渗透膜蒸馏因素有： 膜两侧提取相和物料相表观渗透压 差；进料流速；浓缩度。 提高进料流速，透水速率提高， 而随浓缩度的提高透水速率降低。
A good alternative to the thermal methods of juice concentration is osmotic membrane distillation.
OMD
a
membrane contactor technique applying a hydrophobic porous membrane； allowing the concentration of solutions at constant temperature under atmospheric pressure； also used to remove alcohol from wine or hydroalcoholic(水醇的) solution.
渗透蒸馏膜组件 渗透蒸馏膜组件有平板式、卷式和中空纤 维式。但由于渗透蒸馏膜组件不仅要提供 被处理物料的通道，同时还要提供提取剂 （盐水溶液）的通道，因此渗透蒸馏膜组 件与其它膜过程存在一定的区别。
平板式渗透蒸馏膜组件主要用于渗透蒸馏过
程的实验研究。 卷式渗透蒸馏膜组件既能用于实验研究，亦 可用于工业化生产。 中空纤维渗透蒸馏膜组件是一种最适用于渗 透蒸馏工业化的渗透蒸馏膜组件。
膜 蒸 馏 示 意 图
传递过程步骤： 1）高温侧蒸发； 2）蒸气分子通过疏水膜孔进行传递； 3）低温侧冷凝。
膜蒸馏所用膜材料
膜蒸馏所用膜材料应满足疏水性和多孔性两个要求，以保 证水不会渗入到微孔内和具有较高的通量。 近年来，膜蒸馏过程的膜材料的研究开发集中于三种膜材 料，即： 聚四氟乙烯（PTFE） 聚偏氟乙烯（PVDF） 聚丙烯（PP）
2. MATERIAL AND METHODS
Water activity of the red grape juice and calcium chloride solutions was measured by using a NOVASINA IC-500 AW-LAB Hygrometer； The initial and final concentration of the red grape juices and CaCl2 solutions were measured by using the Abbe refractometer； The TPC of red grape juice was determined by using the Folin–Ciocâlteu’s method； The antioxidant capacity of the food sample can be determined by using several methods，in this study the antioxidant capacity was measured by TEAC
膜蒸馏

膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过 程。
原理：以微孔疏水膜将两种不同温度的水溶液分开， 膜两侧温度差造成两侧蒸气压差，使易挥发组分的蒸 气分子通过膜孔从高温侧向低温侧扩散，并冷凝。


MD的条件：①所用膜必须是疏水微孔膜；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。
the relationship between transmembrane mass flux and the driving force is： J=K(PbwF-PbwSS) （1 ） Assuming the overall isothermal conditions in the syste（TbF=TSSb=const） PbwX=P*w×abwX so Eq. (1) can be written as： J=KP*w(abwF-abwSS) （2）
有局限性。
膜蒸馏的应用
海水或苦咸水的淡化 强酸、强碱中水的分离 甘蔗榨汁液的浓缩 人参露和洗参水的分离浓缩 分离提纯天然盐水中的食盐和芒硝 超纯水的制备 废水的处理 共沸混合物及有机溶液的分离 化学物质的浓缩和回收
膜蒸馏的应用前景

操作条件非常温和(常温、常压)，使用自然能源或废热便 可以实现操作； 存在热回收率的提高与膜蒸馏推动力的降低的矛盾。

3.RESULTS AND DISCUSSION
at the beginning of the experiment the permeate flux was decreasing rapidly, reaching the pseudostationary state after ca. 30–50 min.

膜蒸馏的分类
根据操作方式或透过水蒸汽的冷凝方 式可分为： 直接接触式膜蒸馏(DCMD) 气隙式膜蒸馏(AGMD) 真空式膜蒸馏(VMD) 吹扫式膜蒸馏(SGMD) 渗透膜蒸馏(OMD)

直接接触膜蒸馏：用于渗透物为水的场合，如脱盐或浓缩 水溶液； 气隙膜蒸馏：用于直接接触膜适用的场合或除去水溶液中 的痕量挥发性成分； 有关气体吹扫膜蒸馏的使用研究较少； 渗透膜蒸馏主要用于去除稀水溶液中的挥发组分，优点是 通过膜的热传导损失可忽略不计。
the permeate fluxes through the investigated membranes, which have different pore size, were very alike.
•the permeate fluxes were practically independeept 0.2µm; •the permeate fluxes of higher porosity membranes are lower
It can be seen that the OMD process does not affect the antioxidant activity and the TEAC index increased linearly with the red grape juice concentration.
提取剂
提取剂满足几个条件： 不会腐蚀设备； 价格便宜，而且可以循环使用； 渗透活度尽量低，即提取剂中水的蒸汽压尽量低； 满足提取剂的一些其它工业条件。 常用的提取剂：CaCl2、甘油、NaCl
渗透蒸馏膜
渗透蒸馏膜必须满足两个最基本的条件： 被处理物料及提取剂的液相不能通过渗透蒸馏膜的 膜孔； 被处理物料中易挥发组分汽化后能以气体分子的形 式顺利通过渗透蒸馏膜的膜孔。 为了满足对渗透蒸馏膜的要求，选用的膜材料应是 具有尽量低的表面自由能的非极性高聚物以保证膜 的强疏水性及一定的机械强度。



渗透膜蒸馏
上世纪80年代提出了渗透膜蒸馏概念， 采用疏水性微孔膜，膜两侧也是不润湿膜孔 的水溶液，且也是利用膜两侧的蒸汽压差将 料液侧水蒸汽传递到膜的另一侧。 值得注意的是，膜蒸馏两侧有压差是由 膜两侧的温度差产生的，而渗透蒸馏两侧的 压差是由膜两侧溶液的渗透压产生的（也称 为等温膜蒸馏）。


膜的价格若有大幅度降低，膜蒸馏将具有更明显的竞争力；
膜蒸馏过程与其它膜过程耦合使用，发挥各自的优势，是 今后膜蒸馏技术应用的一个重要方向。

文献汇报
Experiments