[發明專利]一種熱側加壓的膜蒸餾方法和裝置

有效

• 申請號: 201310340791.8
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103357271A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 章真怡;趙璇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

?

技術領域

本發明涉及一種熱側加壓的膜蒸餾方法，具體涉及一種利用疏水中空纖維膜對料液進行蒸餾濃縮或分離的方法，本發明還涉及一種熱側加壓的膜蒸餾裝置。

?

背景技術

稀土、化工等領域產生的工業廢水，由于成分復雜往往難于處理。現有的工業廢水處理方法中，對料液濃縮或分離的過程中通常采用膜蒸餾工藝，具體包括直接接觸膜蒸餾、空氣隙膜蒸餾、減壓膜蒸餾、氣掃膜蒸餾等，這些蒸餾方法中均使用到了疏水中空纖維膜。其中減壓膜蒸餾應用較廣泛，減壓膜蒸餾又稱真空膜蒸餾，是在中空纖維膜的透過側用真空泵抽真空，以造成膜兩側更大的蒸氣壓差。

減壓膜的傳質過程為：①水從被處理液體主體擴散到與疏水膜表面相接觸的邊界層；②水在邊界層與疏水膜的界面氣化；③氣化的蒸氣擴散通過疏水性膜孔；④透過的蒸氣被真空泵抽至外置的冷卻器中冷凝。減壓膜蒸餾比其他膜蒸餾過程具有更大的傳質通量，所以近幾年來受到比較大的關注。

但是減壓膜蒸餾在傳質通量方面仍然沒有發揮中空纖維膜的最大潛能，有進一步提升的空間。

?

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種熱側加壓的膜蒸餾方法，該方法中對中空纖維膜采用料液一側加壓，提高了中空纖維膜的傳質通量。本發明同時還提供了一種熱側加壓的膜蒸餾裝置，相比現有技術中的減壓膜蒸餾裝置有效提高了料液處理能力。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種熱側加壓的膜蒸餾方法，所述方法中使用疏水中空纖維膜進行蒸餾，所述中空纖維膜連接盛放料液的熱腔和生成蒸餾水的冷腔，中空纖維膜內設置有可流通水蒸氣的內腔，所述方法包括：

首先將待蒸餾料液升溫；

其次將升溫后的料液加入熱腔，并浸沒熱腔中設置的中空纖維膜組件；

采用增壓方法，使中空纖維膜與料液接觸一側的壓力大于透過側的壓力，兩者的壓力差不超過疏水中空纖維膜的安全壓力，料液通過蒸發潛熱在中空纖維膜透過側產生水蒸氣，水蒸氣通過中空纖維微膜的內腔傳遞至冷腔，在冷腔冷凝成蒸餾水。

進一步，所述料液升溫至50-60℃。

進一步，所述料液加入熱腔的過程中，采用間隔進料模式并配合向熱腔間歇吹氣模式來增壓，或采用連續進料模式來增壓。

進一步，所述冷腔內采用抽真空或吹冷風強化水蒸氣冷凝。

進一步，所述中空纖維膜為管式帶有內腔，中空纖維膜的臨界壓力為1.5kgf。

一種熱側加壓的膜蒸餾裝置，所述裝置設置有盛放料液的熱腔箱體和生成蒸餾水的冷腔箱體，熱腔箱體和冷腔箱體之間設置有若干組疏水中空纖維膜組件，組件中的中空纖維膜帶有可流通水蒸氣的內腔，在熱腔箱體內中空纖維膜與料液相接觸一側的壓力大于透過側的壓力。

進一步，所述中空纖維膜組件包括若干根管式中空纖維膜。

進一步，所述冷腔箱體位于熱腔箱體上部，所述中空纖維膜組件呈U型，兩個開口端均連接冷腔箱體。

進一步，所述熱腔箱體的端板上設置有泄壓閥接口、補充內部壓力的吹氣閥接口、采樣口和進液口。

進一步，所述冷腔箱體的端板上設置有溢流閥接口、冷卻內部溫度的吹氣閥接口和采樣口。

進一步，所述疏水中空纖維膜采用PTFE材質，管式中空纖維膜壁厚0.5mm，微孔孔徑0.1-0.2μm，孔隙率50-60%，臨界壓力為1.5kgf。

本發明的熱側加壓的膜蒸餾方法及裝置具有以下積極效果：

該裝置料液處理能力可以達到150L/h，膜通量為20?kg/m²?h，相比傳統膜蒸餾裝置的膜通量提高33%。

該裝置相比傳統減壓膜蒸餾裝置能夠節約能耗。

?

附圖說明

圖1是本發明膜蒸餾裝置的立體圖；

圖2是本發明膜蒸餾裝置的剖切圖；

圖3是本發明膜蒸餾裝置的剖面圖；

圖4是本發明膜蒸餾裝置所采用中空纖維膜組件的立體圖；

圖5是本發明膜蒸餾裝置所采用中空纖維膜組件的端面圖；

圖6是本發明膜蒸餾裝置所采用中空纖維膜組件的蒸餾原理圖。

圖中：1.箱體、2.?端板、3.?吹氣閥接口、4.采樣口、5.進液口、6.泄壓閥接口、7.?采樣口、8.?溢流閥接口、9.吹氣閥接口、10.冷腔、11.?膜組件通道、12.熱腔、13.?中空纖維膜、14.?封口圈。

?

具體實施方式