了解一下，膜蒸餾分離技術處理廢水如何？
近年來隨著材料和工藝的發展，膜蒸餾逐漸成為廢水處理特別是高濃度難降解廢水處理的研究熱點。膜蒸餾技術是將膜與蒸餾結合的分離技術。膜蒸餾的操作條件相對簡單，一般在常壓、低溫下即可進行。在非揮發性水溶液的膜蒸餾過程中， 理論上只有水蒸汽能透過膜孔， 對離子、大分子、膠體、細胞及其他非揮發性物質能達到100% 的截留，因此可以直接獲得類似蒸餾水的水質。此外一般膜蒸餾採用疏水微孔膜，具有較強的化學惰性，可以實現長期穩定運行。由於膜蒸餾技術的這些特點，其在高濃度難降解複雜體系的化工、印染、放射等廢水的深度處理中顯現出了獨特的優勢。國內外針對膜蒸餾處理廢水進行了大量研究，涉及煤化工、染料、醫藥、礦業等行業的含油廢水和高鹽度、高有機物廢水，以及放射性廢水的處理。
膜蒸餾的基本原理
膜蒸餾是依靠疏水膜兩側蒸汽壓力差為傳質驅動力的膜分離過程，實際操作中往往通過構建膜兩側的溫度差在疏水膜的膜孔表面形成一個氣-液界面，揮發性物質（水）經過蒸發變成蒸汽，然後蒸汽通過膜並在膜的另一側冷凝成蒸餾水。質量和熱量傳遞過程是影響膜蒸餾工藝的主要因素。根據透過側的結構和操作方式的不同，膜蒸餾可以分為直接接觸式膜蒸餾（DCMD）、氣隙式膜蒸餾（AGMD）、真空式膜蒸餾（VMD）和氣流吹掃式膜蒸餾（SGMD）。
膜蒸餾直接處理廢水的研究與應用
膜蒸餾可以在實現廢水處理的同時獲得高品質的產水，且由於膜材料本身的化學惰性和機械強度，與納濾和反滲透相比，其對廢水的預處理要求不高，因此往往可以直接處理高濃度難降解的廢水。目前國內外採用膜蒸餾處理高濃度、難降解廢水的研究。
1. 高氨氮及多環芳烴有機廢水的處理
高氨氮及多環芳烴廢水是典型的有毒、難降解的有機廢水，芬頓、臭氧和電化學氧化等高級氧化工藝和吸附技術對其有較好的處理效果，但由於高級氧化工藝大量消耗氧化劑和使用能量密集型設備，處理成本較高，以及活性炭或聚合物吸附劑再生困難，廢棄吸附劑的處理仍是一個難題，因此難以廣泛應用。
由於膜蒸餾對不揮發性物質去除效果好，同時獲得出水質量良好的蒸餾水，被應用於高氨氮及多環芳烴工業廢水的深度處理。另外，產生高氨氮及多環芳烴廢水的相關工業中往往產生大量餘熱，這使得膜蒸餾在實踐中具有競爭力。由於廢水中含有相對較高濃度的污染物，會產生膜污染問題，也成為處理高氨氮及多環芳烴廢水的主要難點。
2. 高含鹽廢水的處理
高含鹽廢水的成分複雜，具有高濃度、高酸鹼度、高COD的特點，無法直接進行生化處理。膜蒸餾可以直接處理高含鹽廢水並與結晶裝置結合，回收有價值的結晶產物。高鹽度對膜蒸餾具有不利影響，滲透通量可能由於水分活度和粘度的變化而降低，從而引起濃差極化和膜結垢等問題。進料鹽度對膜蒸餾通量影響較大，隨著鹽度增加膜蒸餾通量有所下降，當廢水鹽度高於22% 時，膜蒸餾通量顯著降低。
目前，利用膜蒸餾處理高含鹽廢水可達到較好的效果，但在工藝條件的控制、膜組件結構等方面依然需要進一步優化和改良。
膜蒸餾耦合其他工藝處理廢水的現狀與進展
膜蒸餾可以直接處理廢水，但是在處理過程中廢水中的污染物只是得到了富集，如果要實現污染物的降解或者消減，還需要和其他工藝進行耦合。近年來出現了膜蒸餾生物反應器（MDBR）技術、正滲透-膜蒸餾（FO-MD）技術等耦合技術成為膜蒸餾廢水處理技術研究的另一個熱點。
膜污染的形成與控制
膜污染仍是長期困擾膜蒸餾性能的主要問題之一。一般來說，膜污垢在膜的表面或孔的內部形成，導致膜滲透通量和除鹽率下降。如果處理不當，可能會導致膜損傷。膜污染主要包括無機污染、有機污染、微生物污染，3 種污染物往往相互影響。在膜污染形成過程中，顆粒污染物首先被運輸到膜表面，為細菌的生長提供場所，當生物膜生成後，又會吸附不同類型的顆粒，導致污染更加嚴重。
展望
膜蒸餾技術近年來得到了長足的發展，已經開始了將膜蒸餾應用於焦化廢水、印染廢水和放射性廢水等高濃度、難降解廢水處理的探索中。此外，通過膜蒸餾本身或者與其他技術如膜生物反應器、正滲透等進行耦合，可以實現單一膜蒸餾所不具備的技術優勢，成為膜蒸餾廢水處理髮展的另一個熱點。然而膜蒸餾技術在廢水處理中的應用，大部分仍然停留在實驗室研究階段，想要實現膜蒸餾廢水處理的大規模應用，可能還需要解決以下的問題：
（1） 膜蒸餾是有相變的過程，維持膜蒸餾的正常運行需要提供大量的熱能。想要實現膜蒸餾的經濟可行性，必須研究膜蒸餾熱源，包括餘熱利用和其他提供熱能的方式，如太陽能或者電能。未來熱源提供方式的研究突破可能成為膜蒸餾工業應用的重要支撐。
（2） 在膜蒸餾過程中需要供給加熱進料溶液和冷卻滲出液所需的熱能，以及泵等輔助設備所需的電能。對於這些能量消耗進行能量平衡計算和評估是實現膜蒸餾技術經濟性和可持續性的重要內容。因此，未來在改進單元設計、有效模擬、優化泵系統，提高熱效率和提高產水比依然是研究的重點。
（3） 膜蒸餾技術的核心仍然是高滲透性、高抗污染性的先進膜材料。膜通量、膜污染的影響因素（如膜的孔徑分布、表面化學性質和熱傳導性質等）是影響膜蒸餾傳質和傳熱過程的重要因素， 氧化石墨烯改性、仿生類荷葉抗污染等新型膜材料的改性和加工技術將成為影響膜蒸餾技術發展的重要因素。
參考資料：《膜蒸餾在廢水處理中的研究現狀與進展》孫楠，李劍鋒，郭淑娟，郝艷紅，程芳琴
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