摘要 膜蒸馏过程结合了传统蒸馏方法和膜分离技术的优势，对非挥发性组分截留率高达100%，是一种高效节能、环境友好的新型分离技术。在国家提倡建设和谐社会的背景下，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。本文综述了用于膜蒸馏的膜材料特性参数及其特点，简单介绍了几种常用的膜材料。
关键词 膜蒸馏 海水淡化 节能减排
1膜蒸馏的简介
膜蒸馏（MD, Membrane Distillation）是一种以多孔疏水膜为分离介质，以膜两侧蒸汽压差为推动力的分离过程[1-3]。膜蒸馏的基本原理：在被疏水微孔膜分开的两个不同温度的水溶液间，由于水蒸汽压差的存在，使高温一侧的水蒸汽通过微孔进入低温一侧并冷凝成液态，如图1所示。该原理被广泛应用在海水脱盐、挥发产品脱除及化工石油工业等领域。用于膜蒸馏的膜材料应满足疏水性和多孔性两个要求,以保证其具有较高的通量，同时要防止水渗入到微孔内。另外,足够的机械强度、好的热稳定性、化学稳定性以及低的导热系数也是MD膜材料所必需的。近年来,MD过程膜材料的研究开发主要集中于3种膜材料,即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯(PP)。它们的疏水性能都较好。PTFE、PVDF和PP的表面张力依次为(25～33)×10-3N/m、(23～34)×10-3N/m和40×10-3N/m,说明PTFE膜的疏水性最好。从耐氧化性及化学稳定性看,PTFE膜优于另外两种膜,这使得PTFE膜所应用的物系非常广泛,PVDF膜次之。虽然PP膜化学稳定性及耐氧化性相对较差,但由于价格低廉,市场应用广阔。由于3种膜材料的加工性能不同,所以制膜方法也各异。制取PTFE疏水微孔膜可采用烧结法及拉伸法[4],中空纤维膜的制作尤为困难。PVDF膜较PTFE膜容易制备,目前多采用溶剂致相转化法。由于PP在常温下不溶于任何溶剂,故通常采用熔融纺丝-冷却拉伸法(MSCS)[5]和热致相分离[6]。
2.蒸馏膜的特点
性能优良的MD 膜应该同时满足以下几个因素：
（1）膜必须是疏水的，并且疏水性越高越有利，不仅能预防膜孔被所接触的液体润湿，同时能增大渗透通量，提高膜蒸馏过程效率；
（2）膜应该有较高的渗透通量。MD通量会随着膜孔径和孔隙率的增加而增加，随膜厚和孔道曲折性的大而减小。孔径和孔隙率增大可以有效降低蒸汽在膜内扩散的阻力，而膜厚和孔道曲折性会增大阻力；
（3）膜应该有高的液体透过压力（LEP ，Liquid Entry Pressure）。较高的LEP能保证膜在压差较高的操作条件时仍不会发生原料液渗漏。减小膜的最大孔径和提高膜疏水性是增大LEP值直接有效的手段；
作者：赵明 仝耀天 伏世民