[發明專利]一種基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置及余熱回收方法

有效

• 申請號: 202110571335.9
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113289494B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李曉瑛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D71/36;B01D69/02;B01D63/08;C02F1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 方亞曼

1.一種基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于包括原料液側循環單元和滲透液側循環單元；

所述原料液側循環單元包括膜蒸餾組件（1）、料液罐（2）、加熱器（3）、進料液側蠕動泵（4）以及熱管余熱回收器（5）；所述料液罐（2）設于加熱器（3）內，與進料液側蠕動泵（4）、膜蒸餾組件（1）、熱管余熱回收器（5）共同構成原料液側的熱循環；

所述滲透液側循環單元包括冷凝器（6）、產水槽（7）、真空泵（8）、滲透液側蠕動泵（9）；所述冷凝器（6）與產水槽（7）以及滲透液側蠕動泵（9）形成滲透液側的冷循環；其中所述真空泵（8）與產水槽（7）相連，使產水槽（7）以及冷凝器（8）中形成真空；

所述膜蒸餾組件（1）中設有濾膜（12）；所述濾膜（12）將膜蒸餾組件（1）分為原料液側和滲透液側；所述濾膜（12）兩側分別設有熱側支撐網格（11）和冷側支撐網格（13）；

所述濾膜（12）基于PTFE疏水膜和MXene改性膜制備而成；所述濾膜（12）基于PTFE疏水膜和MXene改性膜的制備方法如下：以聚四氟乙烯作為基膜，具體的以MXene材料與交聯劑以1:1的重量比混合超聲，用噴槍噴涂于已在50 ℃的 NaOH溶液中浸泡3h的PTFE疏水膜的一側。

2.根據權利要求1所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于：所述膜蒸餾組件（1）為平板膜組件。

3.根據權利要求1所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于：所述膜蒸餾組件（1）還包括設于熱側支撐網格（11）外側的原料液側通道板（10）以及設于冷側支撐網格（13）外側的滲透液側支撐板（14）；所述原料液側通道板（10）、滲透液側支撐板（14）的結構材料為金屬材料或有機高分子材料；所述的金屬材料為不銹鋼，所述的有機高分子材料為氯化聚氯乙烯。

4.根據權利要求3所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于：所述原料液側通道板（10）上兩個側面分別設有原料液側進水口（15）與原料液循環水口（16）。

5.根據權利要求3所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于：所述滲透液側支撐板（14）上設有滲透液側出水口（17）。

6.根據權利要求5所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于：所述熱管余熱回收器（5）位于膜蒸餾組件（1）上的滲透液側出水口（17）與冷凝器（6）之間，將從膜蒸餾組件（1）中出來的蒸汽熱回收。

7.根據權利要求6所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于：所述熱管余熱回收器（5）同時也位于膜蒸餾組件（1）上的原料液循環水口（16）與加熱器（3）之間，原料液將熱管余熱回收器（5）回收的余熱吸收。

8.根據權利要求1所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置，其特征在于，還包括連接至出水在線系統的滲透液稱重裝置。

9.一種權利要求1所述的基于PTFE/MXene改性膜的余熱回收型膜蒸餾裝置的余熱回收方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）廢水首先在膜蒸餾組件（1）的原料液側的循環，廢水中的水分子擴散至濾膜（12）表面的邊界層，在邊界層與濾膜（12）的界面處發生汽化變成水蒸氣；

2）濾膜孔截留廢水中的大分子雜質，透過的水蒸氣通過膜蒸餾組件（1）上的滲透液側的循環，流入熱管余熱回收器；

3）真空泵（8）在料液進入開始階段進行工作，當產水槽（7）和冷凝器（6）中形成真空環境后即可關閉真空泵（8），熱側循環和冷側循環均通過蠕動泵實現。