焦耳效應強化氣隙式膜蒸餾脫鹽過程的實驗研究

石一慈，潘艷秋，王成宇，范嘉禾，俞路

（大連理工大學化工學院，遼寧 大連 116024）

膜蒸餾是一種新型膜分離技術，其原理是料液中的易揮發組分在膜表面汽化后，在跨膜壓差的推動下通過疏水多孔膜，并在滲透側冷凝后得到較純凈的溶液。膜蒸餾用膜的疏水特性阻止了料液直接進入膜孔，同時熱進料中的揮發性組分在膜表面汽化、以蒸氣的形式擴散通過膜孔，通過的蒸氣可采用不同的方式進行收集或者冷凝。相對于其他的膜分離過程，膜蒸餾過程具有截留率高、操作溫度和壓力低、可利用工業低溫余熱、占地面積小等優點，在海水淡化等方面具有廣闊的應用前景。根據冷凝側蒸氣冷凝方式不同，膜蒸餾可以分為直接接觸式、吹掃氣式、真空式、氣隙式4 種基本類型。其中氣隙式膜蒸餾由于滲透通量高、熱量損失小、不易發生膜污染與潤濕現象等優點成為有潛力的海水淡化技術。但是由于存在溫度極化大、熱利用率低等問題，所以目前研究膜蒸餾過程強化方法成為其應用推廣的重要內容。

膜蒸餾的滲透通量受極化作用（濃度和溫度極化）、工藝條件（如濃度和溫度）及膜參數（如厚度、曲折度、熱導率、孔徑和孔隙率）等影響。流體的流動狀態直接影響膜兩側濃度極化，通過改變流速、增加擾流子、通氣形成兩相流等方式均能有效改變流體流動狀態。Zou等通過攪拌改善了傳熱邊界層，減弱了極化現象，從而提高了滲透通量。李花等通過將低壓水蒸氣通入鹽水溶液形成氣液兩相流，對邊界層進行擾動，使氣隙式膜蒸餾脫鹽的滲透通量提高到5.46倍。……