疏水膜材料的膜孔润湿与干燥研究

疏水膜材料的膜孔润湿与干燥研究文章编号：１００１－９７３１（２０１５）２２－２２１０８－０５疏水膜材料的膜孔润湿与干燥研究＊程认认，吕晓龙，武春瑞，高启君，陈华艳（天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室培育基地，生物化工研究所，天津３００３８７）摘要：针对疏水膜润湿后的膜孔干燥问题，提出一种新的膜孔干燥方法，认为疏水膜存在一个临界润湿深度和自脱水效应，当膜孔被润湿深度小于该疏水膜材料的临界润湿深度时，利用表面张力的作用，疏水膜可以实现膜孔的自脱水。以十二烷基苯磺酸钠溶液作为快速污染物，用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜进行减压膜蒸馏的润湿与自脱水干燥实验，实验结果表明，对于所使用的３种不同厚度的膜丝，疏水膜的确存在临界润湿深度，其值均为（１９．５±０．５）μｍ，与所用膜丝的厚度无关。在膜孔润湿深度小于临界润湿深度时对疏水膜进行清洗，可以实现疏水膜的自脱水干燥，从而实现膜蒸馏过程的持续运行。关键词：膜蒸馏；膜孔干燥；临界润湿深度；自脱水效应中图分类号：ＴＱ０２８文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１５．２２．０２２１引言膜蒸馏（ｍｅｍｂｒａｎｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ＭＤ）是从２０世纪８０年代初发展的一种膜分离技术与传统蒸发工艺相结合的一种新型膜分离技术，ＭＤ过程以疏水性微孔膜为分离介质，溶液中易挥发组分在膜两侧蒸汽分压差作用下蒸发并以气态形式透过膜孔，而非挥发性组分则不能透过膜［１－２］。同其它的分离技术相比，ＭＤ具有截留率高、操作温度低、浓缩倍数高等优点，在海水淡化、高盐废水处理、热敏物质浓缩等方面具有广阔的应用前景［３－６］。但目前ＭＤ技术尚未实现大规模工业化应用，其关键问题之一是ＭＤ过程中存在疏水膜材料润湿导致的亲水化渗漏［７－１０］。在小规模实验中，多采用热风和真空干燥箱来干燥［１１］，采用热风吹扫干燥的方法，功效低。真空干燥箱干燥的方法难以在工业规模使用。有报道用微波［１２］进行干燥的，这种方法虽然加热均匀，但是需要大型的微波箱体，也是难以工程化应用，且微波辐射会对膜材料的机械性能有影响。我们研究认为，ＭＤ过程中，由于原水中的污染物在膜材料表面不可避免的吸附污染，随着ＭＤ过程的连续进行，会造成膜材料不可避免的膜润湿，导致ＭＤ过程不能连续运行［１３－１４］，与所用的疏水膜材料无关。因此，疏水膜材料润湿后如何干燥膜孔