[發明專利]一種膜蒸餾水處理方法

無效

• 申請號: 200710037819.5
• 申請日: 2007-03-05
• 公開（公告）號: CN101259971A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 周先桃;潘家禎;石巖;陳理清
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于新能源利用、水處理以及環境保護技術領域，特別涉及一種自動從環境吸取能量進行膜蒸餾水處理的方法。

背景技術：

膜蒸餾技術兼具有一般蒸餾與薄膜分離的優點，其過程原理是利用只允許水蒸汽分子通過的多孔疏水性薄膜將兩種工作水體分隔開來，此種疏水性細小孔洞借由兩側液體表面張力的作用而防止兩側液相水體相互混合；若控制疏水性微孔薄膜兩側液體的具有一定的溫度差，就將導致微孔道兩端具有不同的水蒸汽壓力，從而致使由高溫側的液體蒸發而形成高的蒸汽壓力并流向低溫側進行冷凝；維持這種溫度差，則高溫側的液體將持續蒸發，微通道內的蒸汽將在低溫側的液體表面持續冷凝，從而持續得到蒸餾液體。

要維持疏水性膜兩側的溫度差，就需要對原料液進行加熱，對蒸餾液進行冷卻；是否能夠有效獲取加熱原料液的熱源以及冷卻蒸餾液的冷源是膜蒸餾過程能否實現的關鍵問題。目前采用最為廣泛的膜蒸餾過程主要有地熱能膜蒸餾過程、太陽能膜蒸餾過程和余熱膜蒸餾過程等形式。但由于地熱能膜蒸餾過程要選擇特殊要求的地質條件而使其應用范圍受到限制；余熱膜蒸餾過程也需要有規模巨大的余熱源而依賴于其它工業過程；太陽能膜蒸餾過程也因在夜間等太陽能不充足等原因而致使太陽能膜蒸餾裝備至少有一半時間段基本上無法工作而閑置裝備。這些問題是當前膜蒸餾過程自身無法解決的問題。

發明內容：

本發明的目的是設計一種可以直接從當地環境獲取熱能來加熱原料液，直接從當地環境獲得冷量來冷卻蒸餾液的膜蒸餾水處理方法。該方法以非揮發性物質的水溶液(如海水、苦成水等)為膜蒸餾處理對象，直接從當地環境中獲取熱量來加熱原料液，維持原料液處于相對較高的溫度并保持持續蒸發的能力；直接從環境中獲取冷量來冷卻蒸餾液，維持蒸餾液相對較低的溫度并保持持續冷凝從疏水性微孔膜分隔的高溫側流過來的原料液蒸汽的能力，實現膜蒸餾水處理過程。該方法自動從環境中獲取熱源和冷源來實現膜蒸餾過程，不需要人為地為過程提供能源；該方法可以連續地處理原料液，源源不斷地得到蒸餾液；該方法不僅可以在沒有太陽的情況下運行，也可以在夜間運行；既可以小規模分散實施，也可以集成化應用。

本發明設計的一種膜蒸餾水處理方法，包含如下步驟：

(一)用環境的干壁面溫度來加熱原料液。使原料液的溫度接近于環境的干壁面溫度，同時補償下一步原料液蒸發所吸收的氣化潛熱。

(二)原料液在疏水性微孔膜的一側進行蒸發。疏水性微孔膜不能為原料液所潤濕，原料液的表面張力將阻礙原料液進入膜孔，從而在膜孔的外側形成液體層，在膜孔內形成氣體空間；這時原料液將在膜表面進行蒸發。

(三)膜孔內原料液側的原料液蒸汽向膜孔的蒸餾液側流動。當膜孔原料液側的蒸汽壓力大于膜孔蒸餾液側的蒸汽壓力時，膜孔內原料液側的液體蒸汽將向蒸餾液側流動。

(四)膜孔內蒸餾液側的原料液蒸汽在蒸餾液側進行冷凝。當膜孔內蒸餾液側的蒸汽壓力大于蒸餾液的飽和蒸汽壓力時，蒸汽將會進入蒸餾液而發生冷凝，釋放處冷凝潛熱。

(五)用環境的濕壁面溫度來對蒸餾液進行冷卻。環境的濕壁面溫度遠低于環境的干壁面，從而保證了原料液的溫度高于蒸餾液的溫度，致使原料液側的飽和蒸汽壓力大于蒸餾液側的飽和蒸汽壓力，促使原料液表面的蒸汽流向蒸餾液側并在蒸餾液側進行冷凝而釋放冷凝潛熱；同時濕壁面對蒸餾液進行冷凝，將蒸汽所釋放的冷凝潛熱通過濕壁面輸送到環境中，保證蒸餾過程的順利持續進行，源源不斷地得到純化了的蒸餾液體。。

本發明的膜蒸餾水處理方法中所使用的膜組件在處理水性液體時采用疏水性膜組件，可以由聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等疏水性膜制成，也可以是其它材料改性處理的結果。

本發明的膜蒸餾水處理方法的一種改進是對與環境相接觸的干壁面進行強制通風處理。其目的是通過強制通風來強化大氣環境與干壁面的傳熱過程，減少干壁面與大氣環境之間的溫差，從而盡可能地提高膜側原料液室內液體的溫度，最大限度地提高原料液的飽和蒸汽壓力。

本發明的膜蒸餾水處理方法的又一種改進是對與環境相接觸的濕壁面進行強制通風處理。其目的是通過強制通風來促進濕壁面上液體的蒸發，減少濕壁面的溫度與大氣環境的濕球溫度之間的差值，從而盡可能地降低膜側蒸餾液室內蒸餾液的溫度，最大限度地降低膜側蒸餾液室內蒸餾液體的飽和蒸汽壓力。