[實用新型]一種氣隙式膜蒸餾組件

有效

• 申請號: 201921102938.9
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN212151701U
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 吳江波;馬韜;杜小澤;劉姝君
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/04;B01D63/00;B01D61/36
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 劉東

本實用新型公開了一種氣隙式膜蒸餾組件，屬于廢水處理技術領域，為了解決現有技術中膜孔通量較小的技術問題，包括殼體，所述殼體內設置有膜體，其特征在于，所述膜體下端間隙設置有冷壁，所述膜體上端與殼體之間形成有熱料腔室，所述冷壁下端與殼體之間形成有冷料腔室，所述膜體和冷壁之間形成有氣隙室，氣隙室內間隔均勻設置有冷凝件，冷凝件下端與冷壁固定連接，冷凝件上端與膜體接觸，氣隙室一側設置有出水口。通過將膜面設置為波浪形及有角度的入射口來增大膜面的湍動強度，以此來削弱溫度和濃度邊界層。膜熱料液側的水蒸氣由膜兩側壓差作為驅動透過膜進入氣隙，通過在氣隙間設置冷凝件，來使氣隙間的水蒸氣快速冷凝，以此來增加膜通量。

技術領域

本實用新型屬于廢水處理技術領域，具體地涉及一種氣隙式膜蒸餾組件。

背景技術

目前，我國的火力發電仍然在發電行業占著很大的比重，而火電廠運行過程中伴隨的污染也不可避免，但必須盡可能的來減小污染。其中鍋爐運行會產生一定量的脫硫廢水。脫硫廢水成分復雜、所含污染物種類多，是一種很難處理的廢水。雖然目前已有很多處理方法，化學沉淀法、混凝處理等等，但處理后的廢水中仍含有大量的氯化物，很難回收再利用。而膜蒸餾則可以很好的解決這一問題，理論上能達到百分百的除鹽效果。一般膜蒸餾系統可以分為直接接觸式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾及真空式膜蒸餾。本模型是以氣隙式膜蒸餾組件為基礎的創新組件。

膜蒸餾是一種膜技術工藝。與其它膜過程(如滲透等)相比，它最大的特點是操作條件溫和，只需要在常壓和稍高于常溫的條件下就能進行，這一特點使得該過程能夠以自然能源(如太陽能、地熱等)和低品味熱源的工業廢熱(如鍋爐煙道氣、低壓蒸汽冷凝液和發動機冷卻水等)為主要能源。因此，與其它膜過程相比，用膜蒸餾技術進行水處理具有更加節能的先天優勢：常壓操作使得該過程對膜和其它設備的機械強度要求很低，設備的安全性卻大大提高；另外，用膜蒸餾來處理料液，過程進行所需要的條件幾乎不受料液濃度的限制，料液可以濃縮到結晶出現，理論上達到百分百脫鹽，這使得該技術可用于廢水處理、熱敏性晶體的制備等方面。

氣隙式膜蒸餾是以疏水微孔膜兩側揮發性組分在膜的熱料液側表面汽化，水蒸氣分子通過膜孔傳遞至氣隙間，然后在氣隙間重新冷凝，其他組分則被膜阻擋在熱料液側，從而實現分離的過程，達到收集純水的目的。

影響膜蒸餾通量(單位時間單位膜面積內收集的純水質量，kg/m²h)的因素很多，分為微觀和宏觀兩方面。微觀方面主要是指微孔疏水膜自身結構(膜孔徑、孔隙率、曲折因子等)所致，而宏觀因素則是膜的熱料液側進口溫度、流量、濃度，及冷料液側的進口溫度及流量的影響；另一個就是膜兩側的壓差影響。而在這些宏觀因素下，對膜通量造成的最大阻力就是溫度和濃度邊界層的存在。

由于邊界層的存在，導致膜面溫度小于主體料液溫度，膜面濃度大于主體料液濃度。膜面溫度變小，膜面汽化的蒸汽量則變小，導致通量減小；膜面濃度增大，導致膜面大顆粒鹽附著于膜面造成膜孔口堵塞，導致通量減小(此兩者即為溫度極化和濃度極化現象)。因此，為了提高膜通量，就需要提高膜面的料液溫度，降低膜面的料液濃度。而最好的方式就是增大膜面的湍動強度，來削弱邊界層，來達到減小極化現象的目的。

發明內容

本實用新型的目的在于：普通氣隙式膜蒸餾由于其相較于其他膜蒸餾熱效率高、設備相對簡便而著稱，但也因相通量相對較小的缺點而沒有大規模商業化。而本組件的創新點就在于，通過在氣隙間添加冷凝結構，并改變膜組件的結構設計來達到增大通量，提高產水的目的。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種氣隙式膜蒸餾組件，包括殼體，所述殼體內設置有膜體，所述膜體下端間隙設置有冷壁，所述膜體上端與殼體之間形成有熱料腔室，所述冷壁下端與殼體之間形成有冷料腔室，所述膜體和冷壁之間形成有氣隙室，氣隙室內間隔均勻設置有冷凝件，冷凝件下端與冷壁固定連接，冷凝件上端與膜體接觸，氣隙室一側設置有出水口。