膜分離是在20世紀(jì)初出現(xiàn)，20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門(mén)分離新技術(shù)。現(xiàn)代膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱(chēng)分離膜或?yàn)V膜，是一種固定的膜組件，通常由特定的膜材料加工而成，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)等。

膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級(jí)過(guò)濾及過(guò)濾過(guò)程簡(jiǎn)單、易于控制等特征，因此，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已成為當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一。

液膜分離也是一種有效的工業(yè)化分離技術(shù)，同樣屬于物理分離過(guò)程，也屬于現(xiàn)代膜分離技術(shù)的一種。

但液膜分離不采用固定的膜組件，而是模擬生物膜的結(jié)構(gòu)，利用選擇性透過(guò)原理，以膜兩側(cè)溶質(zhì)的化學(xué)濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力，使料液中待分離溶質(zhì)在膜內(nèi)相富集濃縮來(lái)分離待分離物質(zhì)。分離過(guò)程依托的液膜通常由膜溶劑、表面活性劑和流動(dòng)載體組成。

我們可以看出，無(wú)論是采用固定膜組件完成的固膜分離過(guò)程，還是由膜溶劑、表面活性劑和流動(dòng)載體構(gòu)成液膜后完成的液膜分離過(guò)程，其傳質(zhì)過(guò)程都是借助于相對(duì)穩(wěn)定的傳質(zhì)膜界面完成的，我們可視之為靜態(tài)膜。此類(lèi)靜態(tài)膜的傳質(zhì)過(guò)程都必須消耗外加機(jī)械動(dòng)力或化學(xué)力才能完成，因此項(xiàng)目投資與處理成本相對(duì)較高。

經(jīng)現(xiàn)有研究和工業(yè)實(shí)踐表明，還有另外一種特殊的液膜分離技術(shù)，我們稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)膜分離技術(shù)，既不需要固定的膜組件，亦不是利用特定液膜的選擇性透過(guò)原理，而是利用溶質(zhì)在氣液兩相間的濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力，利用溶質(zhì)分子在兩相間的相平衡原理為推動(dòng)力，使兩相間的有效傳質(zhì)面積、傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)速率最大化，促使液相中的溶質(zhì)快速向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到預(yù)期的傳質(zhì)效果。

因?yàn)閯?dòng)態(tài)膜分離為純物理方法，而且可以在常溫下操作，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、運(yùn)行成本低，加上傳質(zhì)效率又遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)傳質(zhì)單元設(shè)備，所以特別適用于各類(lèi)吸收與解吸過(guò)程。

1 動(dòng)態(tài)膜分離技術(shù)及其工作原理

動(dòng)態(tài)膜分離的傳質(zhì)過(guò)程原理與一般的氣液相平衡過(guò)程完全一樣，只不過(guò)其相應(yīng)的液相已更換為液膜。由于這種液膜是不穩(wěn)定的，在正常操作時(shí)會(huì)不斷更新，相互接觸的氣液兩相也會(huì)不斷變換，從而可使氣液相平衡始終維持在接觸初始的較高效率區(qū)。

2 工業(yè)動(dòng)態(tài)膜旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置的結(jié)構(gòu)

實(shí)際工程應(yīng)用的動(dòng)態(tài)膜旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置由波管、尾氣管、循環(huán)槽、鼓風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵等五個(gè)主要部分構(gòu)成。污水通過(guò)循環(huán)泵送至波管，與進(jìn)入波管的高速氣流直接接觸，在液相流體的作用下而被分散、扭轉(zhuǎn)和壓縮，形成相對(duì)穩(wěn)定的氣泡。當(dāng)兩相動(dòng)量達(dá)到平衡時(shí)，便會(huì)在波管內(nèi)形成一段由大量微細(xì)泡沫構(gòu)成、高度湍動(dòng)的駐波區(qū)，即動(dòng)態(tài)膜旋轉(zhuǎn)泡沫分離區(qū)。

正常工作時(shí)，動(dòng)態(tài)膜旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置的氣相由風(fēng)機(jī)送入，液相由循環(huán)泵送入。尾氣管承擔(dān)尾氣凈化任務(wù)，循環(huán)槽承擔(dān)氣液固三相的分離任務(wù)。根據(jù)用戶的要求，裝置不僅可以應(yīng)用于高氨氮污水處理和脫硫脫硝，也可應(yīng)用于二氧化氯在不同形式空間的殺菌消毒。

啟動(dòng)時(shí)，先在循環(huán)槽中加入一定量需要的水，啟動(dòng)循環(huán)泵循環(huán)，再將二氧化氯原料和活化劑直接依次定量加入循環(huán)槽，利用循環(huán)泵使其均勻混合。

從溶液中揮發(fā)出來(lái)的二氧化氯氣體會(huì)通過(guò)波管中的旋轉(zhuǎn)泡沫動(dòng)態(tài)膜迅速擴(kuò)散到由鼓風(fēng)機(jī)送入的空氣中，擴(kuò)散速率快，且均勻。混合氣體與剩余的液相則一同落入循環(huán)槽。帶有一定濃度二氧化氯的混合氣體再經(jīng)過(guò)循環(huán)槽完成三相分離，然后進(jìn)入尾氣管去除液沫，然后送至輸送管網(wǎng)送至預(yù)定空間進(jìn)行殺菌消毒。

3.2 動(dòng)態(tài)膜裝置用于空間殺菌消毒的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

通過(guò)動(dòng)態(tài)膜裝置發(fā)生二氧化氯，并能同時(shí)與空氣均勻混合，有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1)動(dòng)態(tài)膜裝置的波管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的泡沫構(gòu)成的駐波層，傳質(zhì)效率高、傳質(zhì)面積大，傳質(zhì)推動(dòng)力大，能使二氧化氯在空氣中的氣化速率大幅度增加。

2)常溫操作，無(wú)須加熱，能耗低，發(fā)生成本低。

3)二氧化氯氣體的發(fā)生量幾乎不受限制，可大可小，而且可控，適用于各類(lèi)大小空間的空氣殺菌消毒。

4)能直接產(chǎn)生二氧化氯與空氣的均勻混合物用管道輸送，并均勻分布到需要?dú)⒕镜目臻g，工藝簡(jiǎn)單，效率高、可控性好。

5)可直接生成一定濃度的空氣與二氧化氯的混合氣體，無(wú)須二次混合擴(kuò)散，輸送方便，使用簡(jiǎn)單，可靠性高。

6)可直接采用液態(tài)二氧化氯、固體二氧化氯，甚至亞氯酸鈉、氯酸鈉為原料生成的二氧化氯氣體可迅速被空氣安全帶出，適用性強(qiáng)。

4 結(jié)論

原料來(lái)源廣泛，且高效、可控的動(dòng)態(tài)膜二氧化氯發(fā)生裝置與二氧化氯氣體在空間殺菌消毒領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)結(jié)合，可設(shè)計(jì)為不同發(fā)生量和使用濃度的專(zhuān)用裝置，廣泛應(yīng)用于賓館、酒店、寫(xiě)字樓、售票處、醫(yī)院、大會(huì)堂、會(huì)議室、學(xué)校等公共場(chǎng)所，甚至于可用于一些空間相對(duì)較大、人員相對(duì)聚集的公交車(chē)、火車(chē)、輪船、客機(jī)等交通運(yùn)輸工具上的空間殺菌與消毒。

但動(dòng)態(tài)膜二氧化氯發(fā)生裝置與傳統(tǒng)的二氧化氯發(fā)生器遵循的化學(xué)反應(yīng)原理與活化原理是完全一樣的，但反應(yīng)與傳遞過(guò)程的原理則有著本質(zhì)的不同，與傳統(tǒng)的二氧化氯發(fā)生器相比，可獲得的傳質(zhì)面積更大，可獲得的傳質(zhì)推動(dòng)力也更大，傳質(zhì)面積的表面更新頻率也更高，從而可以獲得更高的傳質(zhì)效率。但其需要的設(shè)備投資與運(yùn)行成本卻更低，且日常運(yùn)行操作卻更為穩(wěn)定和簡(jiǎn)單、易控。

加上動(dòng)態(tài)膜二氧化氯發(fā)生裝置作為新一代的二氧化氯就地發(fā)生裝置，其最大的優(yōu)勢(shì)是：常溫常壓操作、設(shè)備簡(jiǎn)單易控，可直接產(chǎn)生含一定低二氧化氯濃度的混合氣體，安全性好，其廣泛的實(shí)際應(yīng)用前景也將會(huì)越來(lái)越受到人們的重視。