文献综述
文献综述1、研究背景能源是人类文明发展的基石，第一次工业革命的到来使化石能源在历史的舞台上崭露头角，并逐渐覆盖人类生产生活的各个方面，随着第二次工业革命的发展，电灯等用电设备相继问世，自此人类文明正式进入了电气时代，19世纪70年代，第一座火电厂在巴黎投运，随后化石能源逐渐向电能转化，其很快便成为人类社会主要依赖的能源形式。 随着计算机技术的出现和蓬勃发展，第三次工业革命悄然而至，人类文明也随之步入了信息时代，至此电能己经成为了人类社会不可或缺的能源之一，如今的人类社会正在为即将到来的第四次工业革命做准备，万物互联，人工智能等新技术接踵而至，这个时代对电能的需求前所未有的增加，但清洁能源在这个时代也逐渐受到欢迎，并迅速占据一席之地。 据统计，全球水资源总量约为13.86亿立方千米，可供人类利用的淡水资源占比为0.26%，而在这些可以利用的淡水中，大部分是地下水，人类可以直接从河流和湖泊中取用的淡水资源占比仅为0.014%。 在过去的一个世纪里，由于人口增长以及生产生活方式的转变，全球用水量增长了６倍，并将以每年大约１％的增速继续增长，水资源短缺的问题日益严重。 据统计，中国2019年水资源总量为29041亿立方米，全国用水总量为6021.1亿立方米，蒸汽的产生，设备的冷却以及清洁都需要消耗水，2017年耗水总量为56.9亿立方米，大约占工业用水总量的18%。 近年来，随着我国逐步向环境友好型社会迈进，国家对环保愈加重视。 零盐水排放技术正受到密切关注，因为它有助于解决水资源短缺问题。 结晶器显示出零排放的前景，因为它们能够从浓盐水中回收资源。 然而，传统的工业金属结晶器容易腐蚀且体积庞大。 膜蒸馏是因其蒸发面积大、效率高而备受青睐。 然而，膜污染是不可避免的膜蒸馏中的问题针对这些问题，本研究设计了一种新型的膜结晶工艺，即鼓泡膜结晶（BMC）。 在该方法中，中空纤维疏水膜用于向进料溶液充气以加速进料溶液的蒸发，这有助于浓缩盐水结晶，避免了腐蚀和膜污染。 在本研究中，NaCl晶体产生均匀分布（80.0110.0mu;m）。 结果表明，膜曝气处理后的BMC具有优良的抗污染性和长期稳定性。 这一工艺推进了全塑料结晶器技术实现盐水零排放。 2、实验简介已经提出了零盐水排放技术来解决全球资源短缺问题。 业结晶技术是种重要的化艺，可于化产品的分离和提纯。 因此，业结晶技术可于回收浓盐不排放。 前已开发出各种业蒸发结晶器，如强制循环蒸发结晶器、导流管挡板蒸发结晶器、奥斯陆蒸发结晶器等。 然，这些结晶器的主要部件是由属组成的，由于属的耐腐蚀性差和恶劣的操作条件，它们的使寿命很可能会受到影响. 为了降低结晶技术的运成本并提其产效率，研究员直致于开发质量和寿命的蒸发结晶器。 膜蒸馏是盐淡化和废处理的种有前途的替代艺。 该过程通过使蒸汽穿过疏膜将挥发性溶质与溶液分离。 不仅可以获得膜的渗透侧有高纯度，但它也会在进水侧产盐含量或接近饱和的浓9度.膜蒸馏结晶是MD与结晶技术的耦合，已成为MD的重要研究领域。 该艺通过MD技术去除原料溶液中的溶剂，可形成接近饱和的溶液；然后使外部结晶器进结晶。 MDC具有耐腐蚀、蒸发积、效率等优点. 此外，由于疏膜和膜组件外壳均为分材料，MDC可以抵抗氯离腐蚀。 因此，这是避免传统属蒸发结晶器不的有效途径。 近20年来，膜蒸馏结晶（或膜结晶）技术越来越受到重视. 库西奥等。 先使直接接触膜蒸馏（DCMD）浓缩NaCl溶液，得到NaCl晶体。 然后 Curcio 等。 利 MDC 处理物聚合物溶液。 同样，格塔使 DCMD 处理微咸和 NaCl 溶液进结晶。 朱利安等。 使浸没式真空膜蒸馏 (VMD) 处理内陆咸。 卢等。 使 VMD 从 NaCl-H 中分离出 NaCl 晶体颗粒（尺分布均匀，表光滑）2O-EG 三元系统。 尽管MD和结晶技术不断取得进步，但仍有许多技术难点有待攻克，如疏膜的亲化、膜污染等. 因此，开发种能够期稳定运的膜结晶艺，不仅是化学结晶进步的要求，对于盐废的零排放也具有重要意义。 传统的属结晶器受恶劣的操作条件影响，容易腐蚀，对材料的要求很，这些都会削弱其艺性能并导致操作复杂性。 本设计了种新型的膜结晶艺，即泡膜结晶艺。 在本设计中，疏性微孔中空纤维膜于密度微泡曝。 理论上，空的吸湿能随温度变化（即温度越，吸湿性越），因此泡可以吸收热饲料中的蒸。 泡扰动料液的内表和液，可以增加蒸发积，从加快蒸发速度，从使料液浓缩过饱和，产结晶。 此外，由于膜孔是连续吹的，因此可以避免膜污染。 曝产的泡会对料液造成扰动，使料中的晶体颗粒不断。 达到定粒径后，晶体在重作下沉降，可收集. 有望实现在结晶的同时产纯。 实验研究了膜曝对蒸发结晶的影响、膜积对产的影响、液分离距离对采出质的影响。 另，进了期试验，较了BMC艺和VMD艺的抗污染性能。 3、膜分离分离技术的发展与现状MD 分离技术出现在上个世纪 60 年代初，1963 年，Bodell首先提出用疏水微孔膜蒸发出干净饮用水的 MD 分离技术，并申请了第一篇关于 MD 分离技术的发明专利，该发明专利涉及到将废水转换为可饮用水的 MD 分离装置和技术。 Bodell 主张可以利用抽真空的方法将从膜孔渗透的蒸汽从膜组件装置中转移，但是他从始至终未说明 MD 分离过程所用膜的结构和孔的大小，也没有给出精确的实验结果及定量分析，只是确定蒸气在蒸气压差的作用下能穿过该膜但水不能透过。 1964 年，Weyl发现了一种全新的脱盐方法和装置，他利用空气填充的多孔疏水膜在蒸汽压系统内分离含盐废水中的盐和水，此项新工艺尽可能少地使用外部能量和设备，同时也可以极大地提高脱盐效率。 1967 年 Weyl 的该发现在美国被授予专利。 Weyl 还建议将热的溶液和冷的渗透液和与膜直接相接触，从而去除中间的空气间隙带来的不良影响，以提高效率。 1967 年，Findley将膜蒸馏分离技术的研究成果第一次公开发表，六十年代后期，他又公布了使用多种膜材料进行的直接接触式膜蒸馏的基本理论和实验结果。 虽然 Findley 的实验方法粗糙，设施也十分简陋，但是他依然定性地确定了 MD 分离过程中，膜孔中空气的混入、膜的厚度和孔隙率以及热量损失对其分离效率的影响。 Findlcy 还坦言，若能够找到廉价、耐高温、稳定性强的理想膜，MD 分离技术的应用范围可以大大扩展，不仅仅能够用于海水脱盐和废水处理过程，而且也可以作为一种廉价的蒸发方法用于其它的工业处理过程中。 在早期的 MD 分离技术过程的开发研究中，Rodger的工作最为突出，在 1968-1975年之间，他申请并获得了多项发明专利。 1971 年，Rodger 设计了多效膜蒸馏过程，用来分离不同挥发性的成分。 1972 年，他研究了 MD 的脱盐工艺过程，该过程囊括了膜的表面处理和料液去除气泡等各个工序，是一个十分完整的操作工艺流程。 1975 年，Rodger 转向一种全新家用饮水机的设计研究，并成功被授予关于该项技术的专利。 20 世纪 80 年代，第一次工业革命的进行带动了科学技术的快速发展，制膜技术同时也得到了很好的提升，MD分离技术过程也迎来了新一轮的研究热潮。 80 年代初期，Gore设计了第一个卷式的膜组件用于 MD 分离过程；瑞典的一家公司第一次将板框式膜组件应用于膜蒸馏过程中，并对其分离效率进行了探究；随后，Enda公开了中空纤维膜组件应用于 MD 分离技术过程的理论模型并发表了其理论研究成果，在 80 年代后期他的模型构想成功地演变为产品并进入了商品化市场；Schofield探索了管式膜组件和板框式膜组件中在 MD 分离技术过程存在的温度极化现象。 自此之后，国内外的研究者们对 MD 过程的理论探究也进一步深入，譬如膜蒸馏过程的跨膜传质机理；温度极化现象和跨膜传热过程；膜的结构参数及孔径分布对 MD 过程的影响；膜组件的形式和结构对 MD 过程传质、传热过程的影响；各种操作条件对膜蒸馏过程的影响等。 在之后的时间，越来越多的科研工作者开始将自己做出的成膜应用于 MD 分离过程中，以求自己的 MD 分离系统能够在商品市场上占得一席之地。 从膜蒸馏概念的提出到现在已经有半个世纪，但是它依旧存在很大的发展空间。 目前它仍然没有大规模地工业化，其关键是适用于 MD 分离过程的膜材料比较少。 膜作为 MD元，它在整个分离过程中有着举足轻重的作用。 因此，膜蒸馏分离技术如果要往大规模工业应用方向更进一步发展必须高度重视膜材料的研究开发，以及膜材料的改性方法，以大大提高膜的膜蒸馏的分离性能。 参考文献 [1] KIM SJ, KO SH, KAN KH, et al. 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