[實用新型]一種太陽能光熱膜蒸餾裝置

有效

• 申請號: 201920710234.3
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN210419368U
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 薄拯;楊化超;龔碧瑤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本實用新型公開了一種太陽能光熱膜蒸餾裝置，從左到右依次包括給水腔、蒸汽腔、冷凝水腔；所述蒸汽腔內從左到右依次設有獨立式光熱蒸發材料、若干個水蒸汽通道和疏水膜，所述獨立式光熱蒸發材料的底部插入給水腔中；所述給水腔中的給水經蒸汽腔蒸發形成蒸汽后進入冷凝水腔內。本實用新型提供的太陽能光熱膜蒸餾裝置具有結構簡單、易于操作的特點，避免了由于給水和膜直接接觸造成的膜污染問題，能夠高效收集冷凝水，解決了冷凝水和蒸汽的擋光問題，提高了光熱膜蒸餾系統的穩定性和太陽能利用效率。

技術領域

本實用新型涉及海水淡化技術領域，特別涉及一種太陽能光熱膜蒸餾裝置。

背景技術

伴隨著氣候變化、人口增加和經濟發展，淡水資源的短缺和污染問題已變得日益嚴重，成為一個亟需解決的全球性問題。作為生產淡水的一種有效方法，膜蒸餾最近引起了人們極大的關注。膜蒸餾是采用疏水微孔膜以膜兩側的蒸汽壓差為傳質驅動力的新型膜分離過程，具有操作溫度較低(～70℃)、對給水的鹽度相對不敏感性、并能脫除幾乎全部的非揮發性溶質等優點。太陽能是地球上分布最廣，儲量最大的能源，因其可持續、綠色等特點，研究和工業領域近年來廣泛關注于利用太陽能驅動膜蒸餾過程的相關技術。

在傳統的太陽能驅動水處理系統中，冷凝水不易收集、冷凝水和蒸汽阻擋入射光等問題，會嚴重削弱系統的蒸發效率和穩定性。因此，設計合理的水處理系統，高效收集冷凝水、解決冷凝水和蒸汽的擋光問題是實現高效水處理的關鍵。而膜蒸餾利用疏水膜對側的冷凝水高效收集穿過膜的蒸汽，并解決了擋光問題。

在傳統的太陽能驅動膜蒸餾系統中，通常是利用太陽能集熱器提供的熱能來加熱給水，實現海水淡化和污水處理。該方法需要加熱給水整體，通過對流、傳導的散熱嚴重，太陽能利用率低。2014年，美國麻省理工學院Gang Chen課題組提出了局域化加熱的概念，高效利用太陽能進行快速的光熱蒸發，顯著地提高了太陽能的利用效率[H.Ghasemi etal.Nat.Commun.2014,5:4449]。隨后，基于局域化加熱概念的光熱膜蒸餾被提出，將光熱蒸發材料沉積在膜上或摻入膜中，在光照下，對流經膜上的給水直接進行光熱蒸發，實現膜蒸餾過程[A.Politano et al.Adv.Mater.2017,29；1603504]。隨后的相關研究對光熱膜蒸餾系統做了進一步優化，主要集中在對光熱蒸發材料的研究上，如：優化光熱蒸發材料的吸光性[D P.Dongare et al.Proc.Natl Acad.Sci.USA 2017,114；6936-6941；L.Huang etal.Desalination 2018,442；1-7]，而在實際應用中，由于光熱蒸發材料直接與大量給水直接接觸，造成了光熱蒸發材料向給水整體的熱損失，嚴重削弱系統的光熱蒸發效率。同時，給水與膜進行直接接觸，也造成了膜污染的問題。因此，設計合理的光熱蒸發材料和膜兩者的結構是實現長期穩定且高效的水處理的關鍵。此外，現有太陽能膜蒸餾系統往往結構較復雜，制造成本較高，如：申請號為CN200520005444.0的中國專利公開的一種太陽能膜蒸餾裝置，所述熱工質加熱裝置中加入熱太陽能加熱裝置，冷工質冷卻裝置采用太陽能冷卻裝置，驅動裝置采用太陽能發電裝置，但是整個裝置體積較龐大，系統成本高。所以，面向實際應用，設計結構緊湊、成本低廉的膜蒸餾裝置是一迫切需求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、易于操作的太陽能光熱膜蒸餾裝置，避免了由于給水和膜直接接觸造成的膜污染問題，太陽能光熱膜蒸餾裝置的穩定性和太陽能利用效率均顯著提高。

本實用新型提供如下技術方案：

一種太陽能光熱膜蒸餾裝置，所述太陽能光熱膜蒸餾裝置從左到右依次包括給水腔、蒸汽腔、冷凝水腔；所述蒸汽腔內從左到右依次設有獨立式光熱蒸發材料、若干個水蒸汽通道和疏水膜，所述獨立式光熱蒸發材料的底部插入給水腔中；所述給水腔中的給水經蒸汽腔蒸發形成蒸汽后進入冷凝水腔內。

所述冷凝水腔內設有冷液倉，收集穿過疏水膜的水蒸汽。