太阳能膜蒸馏系统进展与展望
2021-11-03李逸航戴绍铃于桢顾若男成少安
李逸航,戴绍铃,于桢,顾若男,成少安
(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州 310027)
水是生命之源,随着人类社会的发展,与日俱增的淡水资源需求量以及日益严重的水污染问题导致了全球范围内淡水资源的短缺[1-2]。为了满足日益增长的淡水需求,从海水、微咸水或浓盐水经脱盐处理从而获得淡水的工艺受到人们的广泛关注[3]。然而,目前应用的反渗透(reverse osmosis,RO)[4-6]、多 级 闪 蒸(multi-stage flash,MSF)[7-8]等技术存在工作压力高、能耗大、维护繁琐等问题。与之相比,膜蒸馏(membrane distillation,MD)[9-10]脱盐有工作温度和压力低、进料浓度范围宽、对膜的机械性能要求低等优点[11-13],使其在海水淡化、废水处理、食品生产等诸多领域的应用中显示出优异的性能[14-15]。但是,能耗依然是限制MD 工艺发展的重要因素,此外,MD 的低产水率同样是阻碍其实际应用的因素之一。
太阳能作为一种分布广泛的新能源,由于其清洁环保、取之不尽的优点,为众多学者所推崇。为了降低MD 的能耗并提升其产水性能,太阳能膜蒸馏(solar-driven membrane distillation,SDMD) 系统成为研究的热点之一[10,16]。目前,光热转换的方法已经成熟,主要的研究集中在将太阳能高效引入MD 中。根据太阳能引入位置的不同,可以将各种构型的SDMD 装置分为外置型、顶部型、进料型以及膜型四大类。但由于温度极化、能量损失、膜污染等问题,SDMD 装置在能量利用效率、循环稳定性等方面仍有不足。为了指导SDMD 的进一步发展,本文对不同构型的SDMD 装置的发展现状以及瓶颈进行了详细的阐述,并讨论了各项技术的局限性及未来的挑战。……
