膜接触器使用微孔膜将两种不同的流体分隔开,膜孔为两种流体提供传质的场所,在两个互不混溶的流体之间产生非分散接触,并且提供了更大的接触面积,因而是一种高效传质设备。膜接触器的重要应用有气态膜过程和膜蒸馏过程。气态膜过程具有比表面积大、操作简单、无二次污染、可得到纯度较高的副产物等特点。然而,传统的支撑气膜组件由于存在壳程非理想流动、副产物浓度较低及料液与吸收液相互污染等缺点,其工业化应用受到了一定的限制。本文采用改进的双套型中空纤维膜接触器(以下简称双膜组件)用于脱除水溶液中的氨,可以较好地弥补上述缺陷。本文考查了料液流速、料液氨浓度、吸收液浓度和温度对双膜组件的传质性能的影响,并以相同实验条件下的总传质系数和吸收液中副产物硫酸铵的浓度为指标,对双膜组件和传统单膜组件进行了比较。相比于料液流速和初始氨氮浓度,料液温度对双膜组件传质性能的影响更大,总传质系数随温度的升高而显著增加;在低吸收液浓度和低吸收液流速的情况下,双膜组件的总传质系数远远高于单膜组件;相同实验条件下,双膜组件的特殊构型减少了渗透蒸馏对副产品铵盐溶液的稀释,所得副产物硫酸铵浓度较单膜组件高约9%。膜蒸馏以其易利用低品位热源、产物纯度高等优点,广泛应用于挥发性物质回收与脱除、非挥发性物质水溶液浓缩等领域的研究。本文采用基于气隙式膜蒸馏原理的多效膜蒸馏组件进行木质纤维素酸水解液中挥发性有机酸脱除的研究,考查了不同操作条件对膜通量J、造水比GOR、葡萄糖截留率Rg和挥发性组分脱除率θ的影响。结果表明:随冷料液进口温度升高,膜通量升高,造水比降低,乙酸脱除率无明显变化,乙酰丙酸脱除率升高;随热料液进口温度升高,膜通量和造水比均升高,乙酸脱除率升高,乙酰丙酸脱除率无明显变化;随进料流量增加,膜通量升高,造水比降低,乙酸和乙酰丙酸的脱除率均降低。间歇脱除实验时,随着挥发性抑制物脱除及葡萄糖的浓缩,膜通量和造水比均随操作时间有下降的趋势。实验过程中,葡萄糖截留率基本不受操作条件的影响,始终保持在99.99%以上。过程中最大膜通量为5.5 L·m-2·h-1,最高造水比为12.4,乙酸和乙酰丙酸的最大脱除率分别为91.28%和4.32%。在脱除抑制物的同时,该过程可将20 g·L-1的葡萄糖溶液浓缩至280 g·L-1以上,有利于提高后续发酵过程中发酵液乙醇浓度。