膜蒸馏技术介绍
膜蒸馏技术介绍
膜蒸馏是近十年得到迅速发展的一种新型高效的膜分离技术，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。
膜蒸馏过程区别于其他膜过程的特征是：膜是微孔膜；膜不能被所处理的液体浸润；膜孔内无毛细管冷凝现象发生；只有蒸汽能通过膜孔传质。
膜不能改变操作液体中各组分的汽液平衡；膜至少有一侧要与操作液体直接接触；对每一组分而言，膜操作的推动力是该组分的气相分压梯度。
同其他的分离过程相比，膜蒸馏具有以下优点：①截留率高（若膜不被润湿，可达100％）；②操作温度比传统的蒸馏操作低得多，可有效利用地热、工业废水余热等廉价能源，降低能耗；③操作压力较其他膜分离低；④能够处理反渗透等不能处理的高浓度废水。
膜蒸馏技术的分类
根据在膜冷侧收集水蒸气的方式不同，膜蒸馏的类型可分为：
(1)直接接触式膜蒸馏（水吸式或外冷式(DCMD ) (见图2)
该组件内，膜两侧的液体直接与膜面接触。
其一面是经过加热的原溶液为热侧，另一面是冷却水为冷侧，膜孔内为汽相（蒸气和空气），在热侧膜面上生成的水蒸气透过膜至冷侧凝结成水，并和冷却水合而为一。
(2)气隙式膜蒸馏（内冷式）(AGMD) (见图1)
该组件内，膜的冷侧装有冷却板，在其间就是气隙室。
当热侧水蒸气透过膜在气隙室扩散遇冷壁凝结成液态导出，而冷却水在组件内部降温。
凝结水和冷却水各有通道，互不混合。
和直接接触膜蒸馏组件相反，蒸发面和冷却面之间有一定距离（气隙室宽度），这样通量和热传导均受到了阻力。
其优点是热量损失小，热效率高；不需另加热能回收装置。
缺点是组件结构较直接法复杂；其膜通量比直接法小。
(3)扫气式膜蒸馏(见图3)
该组件内，膜的冷侧通常以隋性气体（如氮气等）作载体，将透过膜的水蒸气带至组件外冷凝。
(4)减压膜蒸馏
与气隙式膜蒸馏相类似，只是将冷侧施以低压处理。
膜蒸馏技术的特点
1膜蒸馏的优点
(1)该过程几乎在常压下进行，设备简单、操作简便，在技术力量较弱的地区也有可能实现。
(2)在该过程中无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程便可以运行，这就有可能利用太阳能、地热、温泉等廉价的天然能源以及工厂的余热等，对在能源日趋紧张的情况下，利废节能是很有意义的。
(3)在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，因为只有水蒸气能透过膜孔，所以蒸馏十分纯净，有望成为大规模低成本制备超纯水的手段。
(4)膜蒸馏耐腐蚀、抗辐射，故能处理酸性、碱性和有放射性的溶液。
(5)膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收的形式，可进一步降低能耗。
膜蒸馏可广泛应用于海水和苦咸水淡化，污水和工业废水的处理，非挥发性酸、碱性溶液、挥发性溶液的浓缩和提纯以及在医药、食品加工等方面的应用。
2膜蒸馏的主要缺点
(1)膜成本高蒸馏通量小；(2)由于温度极化和浓度极化的影响，运行状态不稳定；(3)研究工作多处于实验阶段，对传质和传热机理及参数影响的定量分析还很不够；(4)研究所用物料一般都是简单的水溶液，对一些工业废水的研究甚少，同时可以查看中国污水处理工程网更多关于膜蒸馏技术的技术文档。
膜蒸馏的工艺指标及影响因素
1 截留率
从理论上讲,对不挥发性溶质而言其截留率应为100%,但实际上往往达不到100%.其原因有两方面,一方面是膜的缺陷,如孔隙大小分布很宽,有部分孔隙太大或膜有针孔、裂纹等;其二是运行过程中膜发生“湿化”现象,即疏水性局部丧失使溶液通过了膜孔.
水通量
影响水通量的因素有:
1)溶液浓度:一般情况下,溶液浓度高,水平衡分压小,水蒸气通量小,因此随着热侧溶液的不断浓缩,水通量渐渐下降.
2)膜两侧之温差:温差大,则传质推动力也大, 水的通量增加.
3)溶液的流动状态:随两侧流动状态的改善, 膜两侧之温差会增加,蒸汽压差也会相应增加,水通量亦相应提高.
4)膜的疏水性及结构参数的影响:包括孔径、孔隙率、膜厚和膜孔的弯曲因子。
膜蒸馏技术
近年来，随着膜分离技术的快速发展，反渗透膜技术(RO)逐渐成电力、冶金等部门工业废水和循环水深度回用处理的首选技术。
但是反渗透膜技术的产水率一般只有75％，其浓水的处理与排放问题日益突出。
目前解决反渗透排放浓水主要采用的有三种方案：(1)浓水经冲洗多介质过滤器后排放；(2)对排放水集中回收处理，利用石灰软化法等去除钙镁硬度，处理后再利用或达标排放；(3)直接结合生产工艺状况综合利用。
但是这些方法都没有彻底解决问题，对浓水的利用率很低，甚至造成对环境的二次污染。
因此开发高效的浓盐水处理过程，以弥补RO等处理过程的不足，以实现节水减排，具有重要意义。
减压膜蒸馏(VMD)是将膜技术与传统蒸馏技术结合的一种新型膜分离过程。
具有操作温度低、设备简单，对无机盐、大分子等不挥发物的截留率可达100％，可实现高浓度溶液的处理等优点。
膜蒸馏（Membrane Distillation，简称MD）是近十年得到迅速发展的一种新型高效的膜分离技术，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。
膜蒸馏过程区别于其他膜过程的特征是：膜是微孔膜；膜不能被所处理的液体浸润；膜孔内无毛细管冷凝现象发生；只有蒸汽能通过膜孔传质。
膜不能改变操作液体中各组分的汽液平衡；膜至少有一侧要与操作液体直接接触；对每一组分而言，膜操作的推动力是该组分的气相分压梯度。
同其他的分离过程相比，膜蒸馏具有以下优点：①截留率高（若膜不被润湿，可达100％）；②操作温度比传统的蒸馏操作低得多，可有效利用地热、工业废水余热等廉价能源，降低能耗；③操作压力较其他膜分离低；④能够处理反渗透等不能处理的高浓度废水。
EDI是英文Electrodeionization的缩写，中文全称为“连续电去离子技术”，其主要用于替代传统混床技术。
超纯水的生产在过去的二十年间，在成本、环境及品质等因素的驱动下，其供水系统发生了许多变化，特别值得一提的是，目前存在一个明确的方向，就是减少对离子交换工艺的依赖性，以便尽可能减少化学药品的使用，并提高产水量。
膜蒸馏脱盐技术-
（5）多效膜蒸馏过程（MEMD）
multiple-effect membrane distillation
膜蒸馏过程中水蒸气的相变热约为2600kJ/kg，远大 于水的比热4kJ/ kg.K。因此，若按常规减压膜蒸馏方 式，需要大量的冷却水；若采用机械式压缩机来吸收蒸 汽潜热，按热泵的能效比为4：1，系统能耗也很高，而 且目前热泵系统价格昂贵。 因此设计了一种多效膜蒸馏方法。将膜蒸馏过程中 的水蒸汽冷凝与原水加热过程耦合,回收蒸发潜热。
预处理对VMD过程相对通量的影响
1.0
相对通 量（ Jt/J0)
0.8
无预 处理 PAC+UF PAC+PAAS+UF 分 步PAC+PAAS+UF PAC
实验条件： 采用浸没式减压膜蒸馏， 进口料液温度70.0℃， 流速：1.00m/s， 初始通量：25kg/m2· h
0.6
0.4
有机物含量的降低，能
6
(4)吸收膜蒸馏（Osmotic Membrane distillation，OMD ）
对于直接接触式膜蒸馏，当疏
水性分离膜两侧温度相同时，不会 发生水分子的传质。但当疏水性分
离膜另一侧为对水分子有高度吸收
作用的吸收剂时，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。
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
浓缩倍数
浓缩倍数
在石化废水中超滤水通量的变化
膜蒸馏产水通量的变化
19
3.表面疏水化改性
疏水膜的表面疏水化改性是疏水膜制备技术中的重要 研究方向之一，提高疏水膜的表面疏水性可以使疏水膜
膜蒸馏演示文稿课件
旋转膜蒸馏的优点在于处理量大 、分离效率高、可连续化操作等
。
旋转膜蒸馏的应用范围包括化工 、制药、环保等领域。
热驱动膜蒸馏
热驱动膜蒸馏是一种利用热能驱动的膜 蒸馏技术，其原理是利用热能将水转化 为蒸汽，通过疏水性微孔膜的透过性和
选择性，实现不同组分的分离。
热驱动膜蒸馏的优点在于能源利用率高 热驱动膜蒸馏的应用范围包括海水淡化
CHAPTER 05
未来膜蒸馏技术的发展趋势与展望
提高膜蒸馏技术的效率与稳定性
优化膜材料
研究具有高选择性和通量 的膜材料，以提高膜蒸馏 过程的分离效率和产水量 。
强化传热传质
通过改进膜结构、增加膜 的粗糙度等方法，提高膜 的传热传质性能，从而提 高膜蒸馏效率。
操作条件优化
通过优化操作温度、压力 、流量等参数，提高膜蒸 馏过程的稳定性和连续性 。
更长的处理时间。
膜蒸馏技术的发展方向
新型膜材料的研发
研究和发展新型的膜材料，以 提高膜蒸馏技术的分离效率和
耐受性。
优化膜组件设计
优化膜组件的设计，以提高膜 蒸馏技术的传热系数和降低能 耗。
拓展应用领域
探索膜蒸馏技术在更多领域的 应用，如生物医药、环保和新 能源等。
提高自动化程度
研究和开发自动化的膜蒸馏技 术，以降低人工操作的难度和
、操作简单等。
、工业废水处理等领域。
电驱动膜蒸馏
电驱动膜蒸馏是一种利用电能驱动的膜蒸馏技术，其原理是利用电场的 作用力，使水分子通过疏水性微孔膜的透过性和选择性，实现不同组分 的分离。
电驱动膜蒸馏的优点在于能源利用率高、环保等。
电驱动膜蒸馏的应用范围包括水处理、食品加工等领域。
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 distillationLiXiaoRan,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;development1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。
膜蒸馏-膜萃取-控制释放-膜乳化课件
控制释放的应用
口服药物
眼部给药
控制释放技术可以用于制备缓控释口服制 剂，如缓释片、控释胶囊等，以延长药物 作用时间，减少服药次数和剂量。
控制释放技术可以用于制备眼用药物传递 系统，如眼用凝胶、植入式隐形眼镜等， 以实现药物的持续释放和眼部治疗。
皮肤给药
肺部给药
控制释放技术可以用于制备经皮给药系统 ，如贴片、乳膏等，以实现药物的缓慢释 放和皮肤治疗。
膜乳化的应用
食品工业
膜乳化在食品工业中广泛应用于 奶制品、饮料、调味品等产品的 制造，可以提高产品的口感、稳
定性及延长保质期。
制药工业
在制药工业中，膜乳化可用于制备 微乳液、脂质体、纳米药物等，以 增加药物的溶解度和生物利用度。
日化工业
在日化工业中，膜乳化可用于制备 乳液状化妆品、洗涤剂、润肤露等 产品，提高产品的稳定性和使用效 果。
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膜乳优点，可以制备出粒径小、稳定性高的乳液产 品。同时，膜乳化技术可以有效地减小乳液的粒径，提高其稳定性，从而改善 产品的性能。
缺点
膜乳化技术的成本较高，需要选择合适的膜材料和孔径，以达到最佳的分离效 果。此外，膜乳化过程中需要对乳液进行不断的搅拌和循环，以保持其稳定性 。
在医药领域中，膜萃取可用于分离和 提纯生物活性物质、抗生素等，提高 药物的纯度和收率。
膜萃取的优缺点
01
膜萃取的优点包括高效、低能耗 、低成本、操作简便等，同时能 够实现常温下操作，适用于热敏 性物质的分离和提纯。
02
膜萃取的缺点主要包括膜污染和 堵塞问题，以及在某些情况下可 能需要较高的投资成本和较长的 启动时间。
缺点
膜蒸馏技术需要消耗一定的能量 来维持温度差和浓度差，且半透 膜的制造成本较高，需要定期更 换和维护。
科技成果——膜蒸馏脱盐技术
科技成果——膜蒸馏脱盐技术成果简介本技术方案利用错流过程提高了膜蒸馏的膜通量，利用多级/效蒸发过程实现了热量的高效循环利用，通过改善膜结构和预处理防止膜污染，通过过程控制实现高淡水产出比和排出液高浓缩比，通过技术集成形成完整的MD脱盐工艺和设备系统。
该技术获得天津市科技支撑计划重点项目“节能减排膜蒸馏海水淡化研究与应用示范”（12ZCZDSF02200）和国家科技支撑计划“膜蒸馏海水淡化技术研究”（2006BAB03A06）等资助。
目前，已建起了初具规模的膜蒸馏疏水膜生产线、膜组件制造生产线、膜蒸馏成套设备生产车间以及较完善的测试系统。
膜蒸馏的应用规模达到了百吨级水平、造水比≥5、浓水含盐量≥20%。
膜蒸馏（MD）是一种将膜技术与蒸发技术相结合的新型脱盐技术。
在MD过程中既有常规蒸馏的蒸汽传质与冷凝过程，又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程，膜蒸馏是一种结合了蒸馏过程的膜过程。
MD技术特征包括：（1）非挥发性物脱除率高；（2）盐浓度对MD效率影响相对较低，浓缩比高；（3）良好的抗污染性能，物料水预处理要求相对低，MD水质适应性较强；（4）MD水处理过程在接近常压及较低温度（60到≤100℃）下进行；（5）膜、膜组件及主要设备由高分子材料制备，因而能够处理具有腐蚀性的酸碱盐等工业废水；（6）蒸发效率高、能够利用低温热源，如：太阳能、地热、工业废热、排空天然气、热电厂/锅炉乏汽等；（7）MD采用组件化设计，设备体积小、集成化程度高、易于维护和操作；（8）MD能同其它脱盐技术（RO、MED等）联用以提高整个系统的效率；在有低温热源可利用的情况下，极具成本优势。
膜蒸馏脱盐技术是目前国际国内研究的热点，在高浓盐水体系的脱盐方面具有独特优势。
迄今膜蒸馏技术还没有大规模产业化应用。
在国际上，世界主要发达国家和跨国公司加大了在膜蒸馏方面的研发力度和投入（比如美国、德国、韩国等国家，GE、凯发等公司曾经和正在同天津大学等合作），试图抢占深度脱盐领域的技术与市场先机。
膜蒸馏技术
膜蒸馏技术
嘿，朋友们！今天咱来聊聊膜蒸馏技术。
你说这膜蒸馏技术啊，就像是一位神奇的魔法师！
想象一下，水就像一群调皮的小精灵，在膜的这一边活蹦乱跳。
而这膜呢，就像是一道神奇的门，只让水的小精灵们通过，把其他的杂质啥的都挡在了外面。
这可太有意思啦！
膜蒸馏技术的好处那可真是不少。
它能把脏水里的有害物质给分离出来，让水变得干干净净的，就跟刚从清泉里冒出来的一样。
这多厉害呀！咱平时喝的水、用的水，如果都能经过膜蒸馏技术这么一处理，那得多放心呀！
而且哦，它还特别节能呢！就好比咱平时过日子，能省一点是一点。
膜蒸馏技术就做到了这一点，用最少的能量，办最大的事儿。
你说妙不妙？
咱再打个比方，膜蒸馏技术就像是一个超级厨师，能把普通的食材变成美味佳肴。
它能把那些看起来不咋地的水，变得纯净又好喝。
这要是放在生活中，那可就是化腐朽为神奇呀！
这技术在很多领域都能大显身手呢！比如在化工行业，它能帮忙处理那些复杂的废水，让环境变得更美好。
在食品行业呢，能让咱喝到更健康的饮料。
这不就是给我们的生活添彩嘛！
你说咱生活中要是没有膜蒸馏技术，那得少多少便利呀！它就像一个默默无闻的守护者，在背后为我们的生活质量保驾护航。
咱可得好好珍惜和利用这膜蒸馏技术呀，让它发挥出最大的作用。
让我们的水更清，生活更美。
这膜蒸馏技术，难道不是一个超级棒的发明吗？咱得为它点个大大的赞！以后呀，希望它能在更多的领域发光发热，给我们带来更多的惊喜和便利。
反正我是觉得，这膜蒸馏技术，真是太牛啦！。
多效膜蒸馏
多效膜蒸馏引言多效膜蒸馏是一种高效的分离技术，适用于液体混合物的分离和纯化。
它利用膜的特殊性质，在蒸馏过程中实现组分的选择性传递，从而达到分离目的。
本文将深入探讨多效膜蒸馏的原理、应用及技术创新。
原理多效膜蒸馏基于蒸馏原理，但在传统蒸馏的基础上引入了微孔膜进行分离。
这些微孔膜具有特定的孔径和选择性，能够阻止某些组分的传递，而允许其他组分通过。
通过多级的膜蒸馏过程，可以逐步富集目标组分，实现高效的分离。
应用多效膜蒸馏在各个领域都有广泛的应用，包括化工、食品、制药和环保等。
下面将详细介绍一些常见的应用领域。
化工领域多效膜蒸馏在化工领域中被广泛应用于溶剂的回收和纯化过程中。
通过选择性膜的使用，可以高效地分离出目标组分，并减少溶剂的损失和废弃物的产生。
这不仅提高了生产效率，还减少了环境污染。
食品领域在食品加工过程中，多效膜蒸馏可以用于酒精的精制、果汁的浓缩和脱色等。
通过多级膜蒸馏，可以去除杂质、保留食品的营养成分，并提高产品的质量和口感。
制药领域多效膜蒸馏在制药领域中被广泛应用于药物纯化和回收过程中。
由于药物的制备通常会产生大量的废液，传统的蒸馏方法效率低下且耗能巨大。
多效膜蒸馏可以高效地回收药物，并减少对环境的影响。
环保领域多效膜蒸馏在环保领域中被应用于水处理、污水处理和废气处理等过程中。
通过选择性膜的使用，可以将有害物质从废水或废气中分离出来，达到净化效果，并实现资源的回收利用。
技术创新多效膜蒸馏作为一种新兴的分离技术，不断受到研究者的关注和改进。
下面将介绍一些最新的技术创新和发展趋势。
膜材料的改进膜材料是多效膜蒸馏的关键因素之一。
近年来，研究人员致力于开发新型的高选择性膜材料，以提高分离效率和选择性。
例如，多孔有机聚合物膜和金属有机骨架膜等新材料的应用，使多效膜蒸馏的性能得到了显著提升。
膜结构的优化膜结构对多效膜蒸馏过程的传质性能和稳定性起着重要作用。
研究者通过改变孔径、厚度和孔隙率等膜结构参数，来优化膜的分离性能。
膜蒸馏在环境中的应用
膜蒸馏是一种通过薄膜分离技术进行蒸馏的方法，广泛应用于环境领域。
以下是膜蒸馏在环境中的一些应用：
1.海水淡化：膜蒸馏被广泛用于海水淡化，将海水中的盐分和杂质通过薄膜分离，以产生淡水。
这对于缺水地区或岛屿来说，是一种重要的水资源获取途径。
2.工业废水处理：膜蒸馏可用于处理含有有机物、重金属等废水，通过薄膜的选择性分离，实现对废水的净化，减少环境污染。
3.空气净化：膜蒸馏技术可以用于空气中有害气体的分离，提高空气质量。
例如，可用于去除有害气体、挥发性有机物等。
4.污染土壤治理：膜蒸馏可以用于处理含有有机物、油污、重金属等的污染土壤。
通过将土壤与薄膜接触，实现有害物质的分离和回收。
5.污水处理：在城市和工业污水处理中，膜蒸馏可以用于去除悬浮物、细菌、病毒等，提高污水处理效率。
6.气体分离：膜蒸馏可用于气体分离，例如二氧化碳的分离和回收，有助于降低温室气体的排放。
7.食品加工废水处理：在食品加工行业，膜蒸馏可以用于处理废水，减少废弃物对环境的负面影响。
总体而言，膜蒸馏技术在环境领域的应用，有助于资源的高效利用，减少对环境的负面影响，提高水、空气和土壤的质量。
印染废水膜蒸馏技术
印染废水膜蒸馏技术印染废水是指在印染工艺中产生的含有染料、助剂、悬浮物等有害物质的废水。
由于其含有大量的有机物和色素，传统的处理方式往往存在成本高、效果差等问题。
而印染废水膜蒸馏技术作为一种新型的处理方法，具有高效、低能耗、无二次污染等优点，逐渐受到人们的关注和应用。
膜蒸馏是一种利用膜的选择性通透性进行分离的技术，其原理是通过半透膜将废水分为两个部分：一个是通过膜的有机物溶液（即浓缩液），另一个是被膜截留的富集有机物的浓缩液（即蒸馏液）。
印染废水膜蒸馏技术利用膜的微孔和选择性通透性，将废水中的有机物、颜料等有害物质与水分离，从而达到净化水质的目的。
印染废水膜蒸馏技术相比传统的处理方式具有以下几个优势：印染废水膜蒸馏技术具有高效处理的特点。
膜蒸馏技术能够有效地去除废水中的有机物和色素，使废水的处理效果更加显著。
这是由于膜具有独特的微孔结构和表面化学性质，可以选择性地截留有机物和颜料，同时通过蒸发和凝结过程将有机物浓缩并分离出来。
这种高效处理的特点使得印染废水膜蒸馏技术成为一种理想的废水处理方法。
印染废水膜蒸馏技术具有低能耗的优势。
相比传统的物理化学处理方法，膜蒸馏技术在处理印染废水时所需的能量消耗更低。
这是因为膜蒸馏技术只需要提供适当的蒸汽或热源，通过蒸发和凝结的过程实现有机物的分离和浓缩，而不需要大量的化学药剂和能量投入。
这种低能耗的特点使得印染废水膜蒸馏技术具有很高的经济效益和环境效益。
印染废水膜蒸馏技术具有无二次污染的优点。
传统的印染废水处理方法往往需要大量的化学药剂来去除有机物和色素，但这些药剂往往会产生二次污染，加重环境负担。
而膜蒸馏技术不需要使用化学药剂，只需提供适当的蒸汽或热源，从而避免了二次污染的问题，保护了环境和水资源的安全。
总的来说，印染废水膜蒸馏技术作为一种新型的废水处理方法，具有高效、低能耗、无二次污染等优势，可以有效地去除废水中的有机物和色素，达到净化水质的目的。
随着技术的不断发展和改进，相信印染废水膜蒸馏技术在印染废水处理领域将会有更广泛的应用和推广。