动态膜分离技术在二氧化氯空间杀菌消毒中的应用研究

发布时间：2024-05-08 11:54:26 浏览： 次

　　膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。现代膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，是一种固定的膜组件，通常由特定的膜材料加工而成，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等。

　　膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

　　液膜分离也是一种有效的工业化分离技术，同样属于物理分离过程，也属于现代膜分离技术的一种。

　　但液膜分离不采用固定的膜组件，而是模拟生物膜的结构，利用选择性透过原理，以膜两侧溶质的化学浓度差为传质推动力，使料液中待分离溶质在膜内相富集浓缩来分离待分离物质。分离过程依托的液膜通常由膜溶剂、表面活性剂和流动载体组成。

　　我们可以看出，无论是采用固定膜组件完成的固膜分离过程，还是由膜溶剂、表面活性剂和流动载体构成液膜后完成的液膜分离过程，其传质过程都是借助于相对稳定的传质膜界面完成的，我们可视之为静态膜。此类静态膜的传质过程都必须消耗外加机械动力或化学力才能完成，因此项目投资与处理成本相对较高。

　　经现有研究和工业实践表明，还有另外一种特殊的液膜分离技术，我们称之为动态膜分离技术，既不需要固定的膜组件，亦不是利用特定液膜的选择性透过原理，而是利用溶质在气液两相间的浓度差为传质推动力，利用溶质分子在两相间的相平衡原理为推动力，使两相间的有效传质面积、传质推动力和传质速率最大化，促使液相中的溶质快速向气相转移，从而达到预期的传质效果。

　　因为动态膜分离为纯物理方法，而且可以在常温下操作，设备结构简单、适用性强、运行成本低，加上传质效率又远高于传统传质单元设备，所以特别适用于各类吸收与解吸过程。

　　1 动态膜分离技术及其工作原理

　　动态膜分离的传质过程原理与一般的气液相平衡过程完全一样，只不过其相应的液相已更换为液膜。由于这种液膜是不稳定的，在正常操作时会不断更新，相互接触的气液两相也会不断变换，从而可使气液相平衡始终维持在接触初始的较高效率区。

　　2 工业动态膜旋转泡沫分离装置的结构

　　实际工程应用的动态膜旋转泡沫分离装置由波管、尾气管、循环槽、鼓风机和循环泵等五个主要部分构成。污水通过循环泵送至波管，与进入波管的高速气流直接接触，在液相流体的作用下而被分散、扭转和压缩，形成相对稳定的气泡。当两相动量达到平衡时，便会在波管内形成一段由大量微细泡沫构成、高度湍动的驻波区，即动态膜旋转泡沫分离区。

　　正常工作时，动态膜旋转泡沫分离装置的气相由风机送入，液相由循环泵送入。尾气管承担尾气净化任务，循环槽承担气液固三相的分离任务。根据用户的要求，装置不仅可以应用于高氨氮污水处理和脱硫脱硝，也可应用于二氧化氯在不同形式空间的杀菌消毒。

　　启动时，先在循环槽中加入一定量需要的水，启动循环泵循环，再将二氧化氯原料和活化剂直接依次定量加入循环槽，利用循环泵使其均匀混合。

　　从溶液中挥发出来的二氧化氯气体会通过波管中的旋转泡沫动态膜迅速扩散到由鼓风机送入的空气中，扩散速率快，且均匀。混合气体与剩余的液相则一同落入循环槽。带有一定浓度二氧化氯的混合气体再经过循环槽完成三相分离，然后进入尾气管去除液沫，然后送至输送管网送至预定空间进行杀菌消毒。

　　3.2 动态膜装置用于空间杀菌消毒的技术优势

　　通过动态膜装置发生二氧化氯，并能同时与空气均匀混合，有以下技术优势：

　　1)动态膜装置的波管内高速旋转的泡沫构成的驻波层，传质效率高、传质面积大，传质推动力大，能使二氧化氯在空气中的气化速率大幅度增加。

　　2)常温操作，无须加热，能耗低，发生成本低。

　　3)二氧化氯气体的发生量几乎不受限制，可大可小，而且可控，适用于各类大小空间的空气杀菌消毒。

　　4)能直接产生二氧化氯与空气的均匀混合物用管道输送，并均匀分布到需要杀菌消毒的空间，工艺简单，效率高、可控性好。

　　5)可直接生成一定浓度的空气与二氧化氯的混合气体，无须二次混合扩散，输送方便，使用简单，可靠性高。

　　6)可直接采用液态二氧化氯、固体二氧化氯，甚至亚氯酸钠、氯酸钠为原料生成的二氧化氯气体可迅速被空气安全带出，适用性强。

　　4 结论

　　原料来源广泛，且高效、可控的动态膜二氧化氯发生装置与二氧化氯气体在空间杀菌消毒领域的独特优势结合，可设计为不同发生量和使用浓度的专用装置，广泛应用于宾馆、酒店、写字楼、售票处、医院、大会堂、会议室、学校等公共场所，甚至于可用于一些空间相对较大、人员相对聚集的公交车、火车、轮船、客机等交通运输工具上的空间杀菌与消毒。

　　但动态膜二氧化氯发生装置与传统的二氧化氯发生器遵循的化学反应原理与活化原理是完全一样的，但反应与传递过程的原理则有着本质的不同，与传统的二氧化氯发生器相比，可获得的传质面积更大，可获得的传质推动力也更大，传质面积的表面更新频率也更高，从而可以获得更高的传质效率。但其需要的设备投资与运行成本却更低，且日常运行操作却更为稳定和简单、易控。

　　加上动态膜二氧化氯发生装置作为新一代的二氧化氯就地发生装置，其最大的优势是：常温常压操作、设备简单易控，可直接产生含一定低二氧化氯浓度的混合气体，安全性好，其广泛的实际应用前景也将会越来越受到人们的重视。