1.1.6　蒸餾膜

膜蒸餾（MD）的概念于1964年由Findley最早提出，之后由Gore（1982年）、Schneider van Gassel（1984）、Sarti和Gostoli（1984）、Schofield和Fane（1987）等進一步發展起來。早期的研究主要致力于MD過程中傳熱、傳質的計算。蒸餾膜技術的應用主要興起于20世紀90年代，所用的膜為多孔的疏水膜（微濾膜）。其主要驅動力為由污水側與純水側的溫度差所產生的蒸氣壓差，通過水與蒸汽之間的相變達到分離純化的目的。污水側在受熱下產生水蒸氣，該蒸汽可以通過疏水膜，到達膜的另一側；而污水則由于膜的疏水性無法通過膜。該蒸汽可以用純的冷水冷凝收集，也可以通過空氣收集或者真空帶走，如圖1.9所示。

圖1.9　膜蒸餾過程示意圖

相對于直接蒸餾技術和傳統過濾技術，膜蒸餾技術的主要優點在于：①截留率接近100%，與直接蒸餾技術相似，可是摒棄了直接蒸餾技術的耗能高、占地廣等缺點；②可應用于復雜的多組分體系，克服了傳統過濾技術通常只適用于單一組分體系的缺陷；③應用較低的溫度和壓力，通常使用太陽能，不僅降低了對膜本身的要求，而且實現了節能的目的。

膜蒸餾技術目前已經逐漸走向規模化，主要在沙特等非洲國家及天然能源充足而淡水資源極度匱乏的地區。目前主要的缺陷就是凈化效率還無法超越傳統的膜過濾技術，有待大幅度提高，然而其節能、簡便、低成本等優勢使之成為未來的復雜體系污水凈化和海水淡化的方向之一。目前已經有相應的膜組件以及與之配套的太陽能加熱設備走向實用化。

總結膜科學與技術發展的歷程可以看出，20世紀30年代之前是膜科學與技術發展的初始階段，主要集中在實驗室測試應用和理論研究方面；從20世紀60年代開始，膜科學與技術進入迅速發展的實用階段，各種新型的過濾膜的商業化以及膜分離相關領域的研究都取得了重要的進展。盡管膜科學與技術在過去的100年獲得了長足的發展，面對當今人口爆炸、淡水資源嚴重短缺以及能源危機等問題，高效節能型膜仍然是對膜工業發展的最迫切的要求。此外，膜科學與技術發展至今已經出現了難以突破的瓶頸，嚴重阻礙了膜工業的發展進程，迫切需要應用于膜的新的材料和新的結構設計，來滿足當今世界的需求。