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849表面蒸发浓缩技术简介

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表面蒸发浓缩时，料液中溶剂的蒸发汽化仅在料液表面进行，并

通过流过料液表面的空气及时把蒸发出的水蒸气带走，其蒸发强度远

低于沸腾蒸发，但可在常压下进行低温蒸发（只要料液表面水蒸气压

力高于空气中水蒸气压力即可，不需要真空系统），因此装置可很简

单，投资可很低，维护管理也很方便，很适于热敏料液的蒸发浓缩。

表面蒸发可有多种型式，如膜蒸馏型、有布液元件型、无布液元

件型等。

膜蒸馏型

膜蒸馏型是料液中水分在疏水微孔膜表面汽化且水蒸气穿过膜孔

被空气带走而实现料液浓缩。

膜蒸馏中的膜可认为是孔隙率60%~90%、孔径0.1~10um的网，

料液不能通过这个网，但水蒸气很容易通过，与膜接触的料液中的水

分可在膜表面汽化为水蒸气排出（膜蒸馏的详细内容可参见公众号中

前面文章）。

膜蒸馏型表面蒸发的优势主要有两方面：一是膜元件可尺寸很小

（如膜管直径可低于1mm），单位体积装置的料液分布面积可很大，

便于实现较高的单位体积蒸发强度；二是由于膜的孔径很小，可只有

水蒸气穿过膜孔，料液微雾滴不能通过，所以可没有料液溶质的损失，

或穿膜水蒸气的冷凝液可很纯净（以制备高纯冷凝水为目的时）。

膜蒸馏型表面蒸发的不足是，目前膜的费用较高，膜的使用寿命

也有待提高，在该技术大规模应用之后，上述问题可能会得到较好地

解决。

有布液元件型

常用的布液元件如喷头、填料、鼓泡件等（具体内容请参见前面

露点蒸发相关文章）。

装置中的布液元件除用于把料液分布为微液滴或液膜外，也可同

时作为加热面，有助于提高表面蒸发过程的强度。

图中料液喷洒在加热管表面形成液膜、液滴等，加热管即作为布

液元件，也同时提供料液中水分汽化所需的热能。

有布液元件型表面蒸发的优势有两方面：一是单位体积内料液展

开的表面积大，便于实现单位体积较高的蒸发强度；二是装置简单，

制作方便，装置投资和维护管理费用均可较低。

有布液元件型表面蒸发的不足是，在料液布展过程中，容易产生

微雾滴并随流动空气带走，造成料液中溶质损失（以浓缩料液为目的

时）或水蒸气冷凝水的污染（以制备冷凝水为目的时）。

无布液元件型

料液以适宜厚度分布在加热介质流道表面，料液底部的热表面导

热或对流加热料液，同时料液被上面的热表面辐射加热；料液表面汽

化产生的水蒸气被流动空气及时带走。

装置中的料液可静止，也可流动；加热介质流道可水平，也可呈

适宜坡度；加热介质流道/料液流道组件可上下多层，首尾两层需外加

保温；加热介质流道/料液流道组件可为整体式，也可为分体式（外部

单独设料液加热器）。

无布液元件型表面蒸发的优势主要有两方面：一是结构简单，制

作方便，可根据需要灵活设置层数；二是空气流速适宜时，可不产生

料液微雾滴，从而可避免料液溶质损失。

无布液元件型表面蒸发的不足是单位体积的料液布展面积可能不

如膜蒸馏或有布液元件型，处理等量料液时需要的装置体积可能较大。

总体而言，沸腾蒸发、膜蒸馏型表面蒸发、有布液元件型表面蒸

发、无布液元件型表面蒸发等在蒸发强度、装置体积、装置投资、装

置管理维护费用、料液溶质损失率等方面各有特点，可根据料液特性

和浓缩分离要求优化选用。