1.1.6　蒸馏膜

膜蒸馏（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）等进一步发展起来。早期的研究主要致力于MD过程中传热、传质的计算。蒸馏膜技术的应用主要兴起于20世纪90年代，所用的膜为多孔的疏水膜（微滤膜）。其主要驱动力为由污水侧与纯水侧的温度差所产生的蒸气压差，通过水与蒸汽之间的相变达到分离纯化的目的。污水侧在受热下产生水蒸气，该蒸汽可以通过疏水膜，到达膜的另一侧；而污水则由于膜的疏水性无法通过膜。该蒸汽可以用纯的冷水冷凝收集，也可以通过空气收集或者真空带走，如图1.9所示。

图1.9　膜蒸馏过程示意图

相对于直接蒸馏技术和传统过滤技术，膜蒸馏技术的主要优点在于：①截留率接近100%，与直接蒸馏技术相似，可是摒弃了直接蒸馏技术的耗能高、占地广等缺点；②可应用于复杂的多组分体系，克服了传统过滤技术通常只适用于单一组分体系的缺陷；③应用较低的温度和压力，通常使用太阳能，不仅降低了对膜本身的要求，而且实现了节能的目的。

膜蒸馏技术目前已经逐渐走向规模化，主要在沙特等非洲国家及天然能源充足而淡水资源极度匮乏的地区。目前主要的缺陷就是净化效率还无法超越传统的膜过滤技术，有待大幅度提高，然而其节能、简便、低成本等优势使之成为未来的复杂体系污水净化和海水淡化的方向之一。目前已经有相应的膜组件以及与之配套的太阳能加热设备走向实用化。

总结膜科学与技术发展的历程可以看出，20世纪30年代之前是膜科学与技术发展的初始阶段，主要集中在实验室测试应用和理论研究方面；从20世纪60年代开始，膜科学与技术进入迅速发展的实用阶段，各种新型的过滤膜的商业化以及膜分离相关领域的研究都取得了重要的进展。尽管膜科学与技术在过去的100年获得了长足的发展，面对当今人口爆炸、淡水资源严重短缺以及能源危机等问题，高效节能型膜仍然是对膜工业发展的最迫切的要求。此外，膜科学与技术发展至今已经出现了难以突破的瓶颈，严重阻碍了膜工业的发展进程，迫切需要应用于膜的新的材料和新的结构设计，来满足当今世界的需求。