专利名称：超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种脱除气体中二氧化硫的装置，特别涉及一种用超声波和中空纤维含浸液膜相结合脱除气体中二氧化硫的装置，本发明还涉及实施该装置的方法。
背景技术：
二氧化硫是一种有害气体，特别是低浓度二氧化硫更是一种难以有效治理的废气。为了治理这种污染环境的废气，通常采用的方法是碱性吸收法和离子束法，但此两种方法都存在治理成本高、后续产物无法有效处理、产出废渣等缺点。采用柠檬酸盐溶液可以有效吸收含有二氧化硫的气体，并可以采用一些方法分离溶解在溶液中的二氧化硫，并最终以高浓度二氧化硫为产品进行销售。
目前采用的吸收低浓度二氧化硫的方法是采用中空纤维膜组件，将一定浓度的柠檬酸盐溶液加入壳程，使其形成中空纤维含浸液膜；将含有低浓度二氧化硫的气体通过中空纤维膜组件的管程，吸收气体中的二氧化硫。传统的中空纤维组件在吸收气体中二氧化硫时，到了一定的时间就会有吸收下降的问题，吸收时间过长，吸收效率较差，整体传质效果不好，这个也是所有用中空纤维组件进行气液吸收的问题所在。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种能有效吸收含二氧化硫的气体，使吸收过程高效、低耗的装置。
本发明的设想是将超声波加在空纤维含浸液膜上面，用超声波的震荡性来促进局部和整体的传质效果，使其有明显的效果。用超声波来促进吸收主要表现在提高气体和液体的流动速率，以降低流体输送的能耗；另外可以保持长时间的吸收率。
为实现上述目的，本发明解决问题的技术方案是这样的本发明包括中空纤维膜组件(3)、超声换能器(2)，所述中空纤维膜组件(3)周围设有夹套(1)，沿夹套(1)纵向两侧设置超声换能器(2)，所述超声换能器(2)为列阵排列，其间距为0-100mm。
所述夹套(1)为钢制的，夹套(1)的厚度为1-20mm。
所述超声波换能器(2)列阵的频率相同，其频率为20-80KHz。
本发明的另一个目的是一种实现超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置的方法，将柠檬酸盐溶液加入中空纤维膜组件的壳程中，将含有二氧化硫的气体通过中空纤维膜组件的管程内；本发明的改进之处在于，在超声波列阵作用下，柠檬酸盐溶液吸收气体中的二氧化硫；充分吸收后，得到含有二氧化硫的柠檬酸盐水溶液，进行二氧化硫脱除；对吸收后溶液进行二氧化硫的脱除，得到高浓度的二氧化硫气体，溶液为含有少量二氧化硫的柠檬酸溶液，将该溶液进行常规处理，用于循环吸收低浓度二氧化硫气体。
加入中空纤维膜组件的壳程中柠檬酸盐溶液浓度为0.5-1.5M。
超声波列阵频率为20-80KHz。
本发明的有益效果是(1)气体中绝大部分的二氧化硫能很好的脱除，达到高效分离的目的；(2)采用超声波进行强化吸收，液体和气体流速可以保持在较高的水平之上，可以保证单位效率的明显提高；(3)可以有效减少吸收过程中硫酸根的生成量；(4)在超声波作用下，可以极大提高吸收过程的传质效率。
图1为本发明正面剖视图；图2为本发明侧视图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，中空纤维膜组件(3)周围用厚度为1-20mm的钢制夹套(1)固定，超声换能器(2)设置在夹套(1)纵向侧面，超声换能器(2)为列阵纵向排列，位于一直线，单个换能器轴心距离0-100mm，与膜组件纵向排列，超声波换能器(2)列阵的频率相同，其频率为20-80KHz。
现有中空纤维膜组件其直径5-15cm不等，因外径过大，应该两侧加超声换能器列阵，中空纤维膜组件5-8cm可用一排列阵，中空纤维膜组件8-15cm成两排排列。
实施例1
如图所示，将0.60M的柠檬酸盐溶液从液体进口(7)中加入中空纤维膜组件(3)的壳程中，将二氧化硫含量为5000ppm的气体通过气体进口(6)进入中空纤维膜组件(3)的管程内；在20KHz超声波作用下，吸收温度25℃，单位吸收液超声功率50W，可以在10-200小时内，保持气体中二氧化硫的浓度低于5ppm；吸收后的柠檬酸盐溶液用于高浓度二氧化硫的生产和循环吸收；处理后的气体由气体出气口(5)排出，处理后的柠檬酸盐溶液由液体出口(4)排出，以生产高浓度二氧化硫和循环再吸收。
实施例2溶液浓度、液膜形成过程和气液交换方式与实例1基本相同。
在40KHz超声波作用下，吸收温度25℃，单位吸收液超声功率40W，可以在5-150小时内，保持气体中二氧化硫的浓度低于10ppm；吸收后的柠檬酸盐溶液用于高浓度二氧化硫的生产和循环吸收。
实施例3溶液浓度、液膜形成过程和气液交换方式与实例1基本相同。
在60KHz超声波作用下，吸收温度25℃，单位吸收液超声功率60W，可以在10-300小时内，保持气体中二氧化硫的浓度低于20ppm；吸收后的柠檬酸盐溶液用于高浓度二氧化硫的生产和循环吸收。
权利要求
1.一种超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置，它包括中空纤维膜组件(3)、超声换能器(2)，其特征是所述中空纤维膜组件(3)周围设有夹套(1)，沿夹套(1)纵向一侧或两侧设置超声换能器(2)，所述超声换能器(2)为列阵排列，其间距为0-100mm。
2.根据权利要求1所述的超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置，其特征是所述夹套(1)为钢制的。
3.根据权利要求1、2所述的超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置，其特征是夹套(1)的厚度为1-20mm。
4.根据权利要求1所述的超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置方法，其特征是所述超声波换能器(2)列阵的频率相同，其频率为20-80KHz。
5.一种实现权利要求1所述的方法，将柠檬酸盐溶液加入中空纤维膜组件的壳程中，将含有二氧化硫的气体通过中空纤维膜组件的管程内；其特征是在超声波列阵作用下，柠檬酸盐溶液吸收气体中的二氧化硫；充分吸收后，得到含有二氧化硫的柠檬酸盐水溶液，进行二氧化硫脱除；对吸收后溶液进行二氧化硫的脱除，得到高浓度的二氧化硫气体，溶液为含有少量二氧化硫的柠檬酸溶液，将该溶液进行常规处理，用于循环吸收低浓度二氧化硫气体。
6.根据权利根要求5所述的方法，其特征是加入中空纤维膜组件的壳程中柠檬酸盐溶液浓度为0.5-1.5M。
7.根据权利根要求5所述的方法，其特征是超声波列阵频率为20-80KHz。
全文摘要
本发明公开了一种超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置。该装置在中空纤维膜组件(3)周围设有夹套(1)，沿夹套(1)纵向两侧设置超声换能器(2)，超声换能器为列阵排列，其间距为0－100mm。本发明还公开了一种实施该装置的方法，在超声波的作用下，用含有柠檬酸盐溶液的中空纤维含浸液膜吸收含有二氧化硫的气体。吸收后的柠檬酸盐溶液用于制备高浓度二氧化硫气体，循环后的柠檬酸盐溶液用于超声波含浸液膜吸收二氧化硫。使用该装置及方法，比常规的填料吸收和中空纤维含浸液膜吸收具有吸收深度高，二氧化硫脱除率高的特点。
文档编号B01D53/22GK1672775SQ20051004161
公开日2005年9月28日 申请日期2005年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者薛娟琴, 洪涛, 王成刚, 李林波, 王召启, 李伟达, 朱军 申请人:西安建筑科技大学