[發明專利]凝結管及使用其的過濾模塊

無效

• 申請號: 201010220600.0
• 申請日: 2010-07-01
• 公開（公告）號: CN102309923A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 陳榮輝;林昱宏
• 申請（專利權）人: 私立中原大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D65/00;B01D5/00
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種薄膜蒸餾用構件，特別是涉及一種應用于空氣間隙薄膜蒸餾(air-gap?membrane?distillation；AGMD)，且可提高薄膜蒸餾的通量(flux)，進而提高蒸餾速度的凝結管及使用其的過濾模塊。

背景技術

薄膜蒸餾，是藉由一可通過蒸氣但不通過液體的多孔性薄膜將一高溫液體與一低溫液體隔開進行蒸餾過程。利用薄膜蒸餾的方法通常可分類為直接接觸薄膜蒸餾(direct-contact?membrane?distillation；DCMD)、空氣間隙薄膜蒸餾(air-gap?membrane?distillation；AGMD)、空氣掃掠薄膜蒸餾(sweeping-gas?membrane?distillation；SGMD)及真空薄膜蒸餾(vacuum?membrane?distillation；VMD)四種。其中空氣間隙薄膜蒸餾具有最高的熱效率，已應用于各種從水中分離非揮發性成分，例如海水淡化系統，而且也適合應用于在DCMD法無法分離的某些揮發性成分，例如從水溶液中分離出酒精。但是介于薄膜與凝結表面的空氣間隙，造成質量傳輸時的阻礙而使AGMD的滲透通量降低。國際專利WO8607585A揭露一種AGMD式蒸餾設備，指出空氣間隙的厚度必須為0.2～1.0mm，以提高流速及降低熱損耗。

目前，關于空氣間隙薄膜蒸餾的理論及實驗的文獻，雖然有各種高滲透薄膜的制造及設計的報導，但是迄今工業上沒有實用化的空氣間隙薄膜蒸餾(AGMD)模塊或系統，由于薄膜蒸餾為非等溫過程(isothermalprocess)，因此薄膜蒸餾的設計不僅需要提供良好的流動條件、低壓差及高堆集密度(packing?density)，而且需要保證良好的熱回收功能及熱穩定性。雖然在板框式模塊(plate?and?frame?module)中(Liu，G.L.；Zhu，C.；Cheng，C.S.；Leung，C.W.，Theoretical?and?experimental?studieson?air?gap?membrane?distillation.Heat?Mass?Transf.1998.34，329)平板薄膜顯示最高的滲透通量，但是單一模塊薄膜的比表面積為最低。另一方面，雖然使用中空纖維的模塊(Cheng，L.H.；Wu，P.-C.；Chen，J.Numerical?simulation?and?optimal?design?of?AGMD-based?hollow?fibermodules?for?desalination.Ind.Eng.Chem.Res.2009，48，4948)可具有最高的堆集密度，但因為纖維的直徑對長度的比而導致沿著纖維的壓差為最大。

由此可見，上述現有的薄膜蒸餾模塊或系統在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新型結構的凝結管及使用其的過濾模塊，以提高薄膜蒸餾模塊或系統的通量，達到實用化的需求，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有的薄膜蒸餾模塊或系統存在的缺陷，而提供一種新型結構的凝結管及使用其的過濾模塊，所要解決的技術問題是使其可以提高空氣間隙薄膜蒸餾的通量，非常適于實用。

本發明的另一目的在于，克服現有的薄膜蒸餾模塊或系統存在的缺陷，而提供一種新型結構的凝結管，所要解決的技術問題是使其應用于空氣間隙薄膜蒸餾模塊時，除用于支持薄膜外，還可提供各種空氣間隙的厚度及數目，藉由調整這些可變結構，可提高滲透通量，從而更加適于實用。

本發明的再一目的在于，克服現有的薄膜蒸餾模塊或系統存在的缺陷，而提供一種新型結構的過濾模塊，所要解決的技術問題是使其藉由結合電能、太陽能、廢物轉化能源作為提供溫度梯度的能量來源，進行薄膜蒸餾，達成各種過濾處理的效果，從而更加適于實用。