一種高效率膜蒸餾組件和蒸餾方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)創(chuàng)造提供了一種高效率膜蒸餾組件，所述膜芯設置于所述膜殼內(nèi)部，所述膜頭包括分別封裝于所述膜殼兩端的上膜頭和下膜頭，其特征在于：所述膜芯為管式膜，所述管式膜內(nèi)每個管外部設置有一內(nèi)徑大于所述管外徑的冷卻管，所述冷卻管內(nèi)壁與所述管式膜內(nèi)的管外壁之間形成一水蒸氣通道，所述上下膜頭內(nèi)均設有兩個獨立空腔，且所述上膜頭內(nèi)的兩個獨立空腔分別通過所述管式膜通道和水蒸氣通道與所述下膜頭內(nèi)的兩獨立空腔相連通，且所述獨立空腔的一側(cè)設有進出口。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明專利技術(shù)創(chuàng)造所述的高效率膜蒸餾組件具有尺寸穩(wěn)定、蒸餾效率高、易于清洗、使用壽命長等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)創(chuàng)造屬于膜蒸餾領(lǐng)域，尤其是涉及一種高效率膜蒸餾組件、采用上述高效率膜蒸餾組件的膜蒸餾裝置和蒸餾方法。
技術(shù)介紹
膜蒸餾(MD)一種熱法脫鹽技術(shù)，以膜兩側(cè)蒸氣壓差作為推動力，使水溶液中的揮發(fā)性組分以蒸氣(通常為水蒸汽)形式透過膜孔到達膜的一側(cè)冷凝，從而實現(xiàn)料液濃縮的目的，而膜的另一側(cè)則依靠膜的疏水性將水溶液阻隔。MD具有低能耗、常壓操作等優(yōu)點，可用于高濃度鹽水的處理，是目前唯一能從溶液中直接分離出結(jié)晶產(chǎn)物的膜過程。其中，氣隙式膜蒸餾(AGMD)可以使水蒸氣在短距離內(nèi)冷凝，同時冷凝釋放的熱量可用來加熱原料液，從而可以大幅降低濃縮過程的能耗。AGMD過程能夠達到極高的造水比，具備很好的工業(yè)化前景。然而，目前AGMD技術(shù)還停留在實驗階段，并且膜組件通常以中空纖維和塑料導管作為核心材料，在高溫下尺寸穩(wěn)定性差，膜絲與冷卻管之間的間隙不穩(wěn)定，膜與冷卻管之間會產(chǎn)生熱傳導，因此膜組件的效率不穩(wěn)定、能耗高、與理論預測存在較大差距。另一方面，由于冷卻管通常使用的是塑料材質(zhì)，導熱性較差，冷卻壁面?zhèn)鳠嶙枇Υ?，因此水蒸氣冷卻不充分、冷流體供熱不足，增大了外部設備的加熱、冷卻負荷，降低了效率。另外，膜蒸餾技術(shù)通常用于高鹽分溶液場合，中空纖維膜的膜污染(通常為膜結(jié)晶導致疏水性下降)比較嚴重，會導致造水比下降，產(chǎn)水不達標，因此結(jié)合板式膜的尺寸穩(wěn)定性以及易于清洗的優(yōu)點，同時利用一些材料的高導熱性，研發(fā)高效率、過程穩(wěn)定、易于工業(yè)化的AGMD技術(shù)將會具有廣泛的應用價值。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)創(chuàng)造旨在提出一種高效率膜蒸餾組件，所述膜蒸餾組件包括膜頭、膜殼和膜芯，所述膜芯設置于所述膜殼內(nèi)部，所述膜頭包括分別封裝于所述膜殼兩端的上膜頭和下膜頭，其特征在于：所述膜芯為管式膜，所述管式膜內(nèi)每個管外部設置有一內(nèi)徑大于所述管外徑的冷卻管，所述冷卻管內(nèi)壁與所述管式膜內(nèi)的管外壁之間形成一水蒸氣通道，所述上下膜頭內(nèi)均設有兩個獨立空腔，且所述上膜頭內(nèi)的兩個獨立空腔分別通過所述管式膜通道和水蒸氣通道與所述下膜頭內(nèi)的兩獨立空腔相連通，且所述獨立空腔的一側(cè)設有進出口。進一步的，所述冷卻管與所述管式膜內(nèi)的管同心設置，且所述冷卻管高度小于所述管式膜高度；所述管式膜的管內(nèi)徑≥3mm。進一步的，所述上膜頭由外側(cè)的端蓋和內(nèi)側(cè)的積水板疊加組合而成，所述端蓋內(nèi)設有與所述管式膜通道連通的第一空腔，所述第一空腔的一端設有進出口；所述積水板內(nèi)設有與所述水蒸氣通道相連通的第二空腔，所述第二空腔的一端也設有進出口；所述下膜頭與所述上膜頭結(jié)構(gòu)相同，對稱設置，其中所述上膜頭的第一空腔通過管式膜通道與所述下膜頭的第一空腔連通，所述上膜頭的第二空腔通過水蒸氣通道與所述下膜頭的第二空腔相連通。進一步的，所述膜頭與所述管式膜連接處設有密封圈，所述密封圈外設有密封圈蓋。進一步的，所述膜頭、膜殼和膜芯通過殼程封灌膠安裝在一起形成高效率膜蒸餾組件，且所述膜殼側(cè)壁上開設有料液進出口；所述冷卻管為高導熱性材質(zhì)制成；所述冷卻管的材質(zhì)為石英、陶瓷、不銹鋼或高導熱性的塑料，其中所述高導熱性的塑料優(yōu)選含有石墨的聚四氟材料。更進一步的，所述積水板材質(zhì)為硅橡膠或氟橡膠，積水板上分別開設有與所述冷卻管孔徑相匹配用于連通第二空腔與水蒸氣通道的的通孔和與所述管式膜內(nèi)管外徑相匹配的密封孔，主要起連接密封端蓋與膜殼的作用，同時其板體上開設的通孔和密封孔還可以作為冷卻管/管式膜的定位板，確保管式膜與冷卻管之間具有合理的間隙。本專利技術(shù)創(chuàng)造還提供一種高效率膜蒸餾裝置，包括儲液罐、膜蒸餾組件、純水管道和純水收集罐，所述儲液罐通過進料管道和回流管道與所述膜蒸餾組件形成一循環(huán)系統(tǒng)，所述膜蒸餾組件的純水出口通過純水管道與所述純水收集罐連通，所述膜蒸餾組件為高效率膜蒸餾組件。進一步的，所述儲液罐通過所述進料管道與所述膜頭端蓋上的第一空腔的進口連通，所述第一空腔的出口通過回流管道與所述膜殼側(cè)壁上的進口連通，所述膜殼側(cè)壁上的出口通過進料管道與所述儲液槽連通；所述第二空腔的出口通過純水管道與所述純水收集罐連通。進一步的，所述進料管道上設有加熱器，所述回流管道上設有冷卻風扇。本專利技術(shù)還公開一種提高膜蒸餾過程中膜通量的蒸餾方法，所述蒸餾方法采用高效率膜蒸餾組件對鹽水進行膜蒸餾，在蒸餾過程中增加了短程分子冷凝的數(shù)量。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)創(chuàng)造所述的高效率膜蒸餾組件具有以下優(yōu)勢：利用管式膜的尺寸穩(wěn)定性、高孔隙率和疏水性能，制成多孔管式膜，并在管式膜的管內(nèi)設置冷卻管，使得進料溶液中的水蒸氣在飽和蒸氣壓差的作用下透過膜外壁進入膜內(nèi)部空間，遇到冷卻管外表面時被冷卻成為液態(tài)水，放出熱量；同時放熱后的料液直接或冷卻后再進入冷卻管繼續(xù)冷卻水蒸氣，如此循環(huán)往復，不僅提高了蒸餾效率還節(jié)約了能耗；除此以外，該組件還具有尺寸穩(wěn)定、蒸餾效率高、易于清洗、使用壽命長等優(yōu)點。所述高效率膜蒸餾裝置及提高膜蒸餾過程中膜通量的蒸餾方法與上述高效率膜蒸餾組件相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。附圖說明構(gòu)成本專利技術(shù)創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本專利技術(shù)創(chuàng)造的進一步理解，本專利技術(shù)創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術(shù)創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本專利技術(shù)創(chuàng)造的不當限定。在附圖中：圖1為本專利技術(shù)創(chuàng)造實施例1所述的高效率膜蒸餾組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)創(chuàng)造實施例1所述的高效率膜蒸餾組件中端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)創(chuàng)造實施例1所述的高效率膜蒸餾組件中的積水板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)創(chuàng)造實施例2所述的高效率膜蒸餾裝置的流程示意圖。附圖標記說明：1-端蓋；11-第一空腔進出口；12-第一空腔；2-積水板；21-第二空腔進出口；22-第二空腔；23-密封孔；3-膜殼；31-料液進出口；4-殼程封灌膠；5-管式膜；6-冷卻管；7-密封圈；8-密封圈蓋。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術(shù)創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在本專利技術(shù)創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本專利技術(shù)創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本專利技術(shù)創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本專利技術(shù)創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。在本專利技術(shù)創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本專利技術(shù)創(chuàng)造中的具體含義。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本專利技術(shù)創(chuàng)造。實施例1一種高效率膜蒸餾組件，如圖1～3所示，所述膜蒸餾組件包括膜頭、膜殼3和膜芯，所述膜芯設置于所述膜殼內(nèi)部，所述膜頭包括分別封裝于所述膜本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種高效率膜蒸餾組件，所述膜蒸餾組件包括膜頭、膜殼和膜芯，所述膜芯設置于所述膜殼內(nèi)部，所述膜頭包括分別封裝于所述膜殼兩端的上膜頭和下膜頭，其特征在于：所述膜芯為管式膜，所述管式膜內(nèi)每個管外部設置有一內(nèi)徑大于所述管外徑的冷卻管，所述冷卻管內(nèi)壁與所述管式膜內(nèi)的管外壁之間形成一水蒸氣通道，所述上下膜頭內(nèi)均設有兩個獨立空腔，且所述上膜頭內(nèi)的兩個獨立空腔分別通過所述管式膜通道和水蒸氣通道與所述下膜頭內(nèi)的兩獨立空腔相連通，且所述獨立空腔的一側(cè)設有進出口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高效率膜蒸餾組件，所述膜蒸餾組件包括膜頭、膜殼和膜芯，所述膜芯設置于所述膜殼內(nèi)部，所述膜頭包括分別封裝于所述膜殼兩端的上膜頭和下膜頭，其特征在于：所述膜芯為管式膜，所述管式膜內(nèi)每個管外部設置有一內(nèi)徑大于所述管外徑的冷卻管，所述冷卻管內(nèi)壁與所述管式膜內(nèi)的管外壁之間形成一水蒸氣通道，所述上下膜頭內(nèi)均設有兩個獨立空腔，且所述上膜頭內(nèi)的兩個獨立空腔分別通過所述管式膜通道和水蒸氣通道與所述下膜頭內(nèi)的兩獨立空腔相連通，且所述獨立空腔的一側(cè)設有進出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率膜蒸餾組件，其特征在于：所述冷卻管與所述管式膜內(nèi)的管同心設置，且所述冷卻管高度小于所述管式膜高度；所述管式膜的管內(nèi)徑≥3mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效率膜蒸餾組件，其特征在于：所述上膜頭由外側(cè)的端蓋和內(nèi)側(cè)的積水板疊加組合而成，所述端蓋內(nèi)設有與所述管式膜通道連通的第一空腔，所述第一空腔的一端設有進出口；所述積水板內(nèi)設有與所述水蒸氣通道相連通的第二空腔，所述第二空腔的一端也設有進出口；所述下膜頭與所述上膜頭結(jié)構(gòu)相同，對稱設置，其中所述上膜頭的第一空腔通過管式膜通道與所述下膜頭的第一空腔連通，所述上膜頭的第二空腔通過水蒸氣通道與所述下膜頭的第二空腔相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高效率膜蒸餾組件，其特征在于：所述膜頭與所述管式膜連接處設有密封圈，所述密封圈外設有密封圈蓋。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率膜蒸餾組件，其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳浩赟，
申請(專利權(quán))人：天津沃馳科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12