专利名称：液与膜不触式筒形膜蒸馏器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理设备，特别涉及ー种液与膜不触式筒形膜蒸馏器。
背景技术：
膜蒸馏是ー种采用疏水微孔膜，以膜两侧蒸汽压カ差为传质驱动カ的膜分离过程。在微孔疏水膜两侧的蒸汽压差的驱动下，水蒸汽从被加热的原水一侧穿过疏水膜后再被冷凝为液态的分离过程。由于膜的疏水性，只有水蒸汽能透过膜孔，原水以及溶解在其中的非挥发性溶质无法穿过膜孔，所以膜蒸馏过程理论上可以对离子、大分子、胶体、细胞和其它非挥发物实现100%的脱除。微孔疏水膜在膜蒸馏过程中起两相之间的支撑屏蔽作用。在膜蒸馏的过程中，同时发生传热与传质两种过程，温差极化与温差极化现象也会同时产 生，从而对膜蒸馏的过程产生不利的影响。膜蒸馏过程的操作温度低于传统的蒸馏过程，而操作压カ又低于传统的膜分离过程；对膜的机械性能要求较低；与传统的蒸馏过程相比，蒸汽空间显著減少。膜蒸馏的组件可以设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型膜组件构成大規模生产体系的灵活性。该过程可以处理浓度极高的浓水溶液，如果溶质是容易结晶的物质，可以把溶液浓缩到过饱和状态而实现膜蒸馏结晶，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程，且只要膜两侧维持适当的温差，该过程就可以进行，可以利用太阳能、地热、温泉、エ厂余热和温热的エ业废水等廉价能源。膜蒸馏技术具有操作压カ低，有可得到99. 99 %的脱盐率和在良好操作条件下高于反渗透的水通量，显示了它作为反滲透技术的替代(大規模纯水制备)或补充技木。多年来在大量膜蒸馏研究和实验基础上，目前已经发展出四种不同的膜蒸馏操作方式，包括直接接触式膜蒸馏，气隙式膜蒸馏，气流吹扫式膜蒸馏和真空式膜蒸馏。其中直接接触法是将透过多孔膜的水蒸气在冷侧直接进入纯水进行冷凝，因此冷凝过程集成于膜组件以内，操作相对简单，因此是被研究最多的ー种膜蒸馏方式。然而与其它操作方式相比，直接接触膜蒸馏会导致更多的热量损失和较为严重的温差极化，真空式膜蒸馏法则是在透过侧施加一个负压，将透过多孔膜的水蒸汽抽出到膜组件以外的冷凝器内进行冷凝液化。此过程的优点是热量损失比其它三种膜蒸馏操作方法都小，蒸馏通量较高，但施加的负压低于液体进入膜孔的压力会引起膜孔湿化，等缺点，传热与传质机理也需进ー步的探讨。目前现有的以上四种膜蒸馏方式都存在溶液一定有ー侧直接接触多孔疏水膜，容易产生疏水膜亲水化渗漏问题，溶质物质结垢堵塞微孔膜，同时能耗高、效率低、可靠性低等ー些问题。因此，研究新的膜蒸馏技木，降低投资和运行费用，減少浓水排放方面，可望取得显著的经济效益和社会效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其包括了水气发生系统、气体发生系统、冷凝集液系统和膜筒，其中，所述膜筒包括了布液曝气室，透膜集气室，透膜集气室设置在布液曝气室上方，在透膜集气室设有内接触式膜。
优选的，所述水气发生系统包括了储液罐、输液管以及回液管，输液管与回液管分别连接储液罐与布液曝气室。优选的，所述水气发生系统提供的热液不低于70度。优选的，在布液曝气室下方设有热液进ロ，输液管连接该热液进ロ，储液罐内的热水经由该热液进ロ流入布液曝气室；在布液曝气室上方设有热液出口，回液管连接该热液出口，布液曝气室的热水经由所述热液出ロ流回储液罐；
优选的，所述气体发生系统包括了气体发生器和输气管，输气管连接气体发生器和布液曝气室。优选的，在所述布液曝气室内设有微孔疏水膜曝气器，所述输气管连接所述微孔疏水膜曝气器。更优选的，所述微孔疏水膜曝气器包括疏水性PTFE折叠微孔膜制成的滤芯。
优选的，所述冷凝集液系统包括水气进ロ、冷凝器、废气出口、冷却水出口，所述透膜集气室出来的水气，通过水气进ロ进入冷凝器，经过冷凝的蒸馏水从冷却水出口流出，同时产生的废气从废气出口排出。优选的，所述冷凝集液系统还包括水气回流ロ，未被冷凝的水气回流到储液罐。优选的，在所述储液罐底端设有储液罐排液ロ，在所述布液曝气室下端设有曝气室排液ロ。优选的，所述内接触式膜为微孔PTFE膜丝。本发明的液与膜不触式筒形膜蒸馏器其传质机理不再是利用水蒸气分压差，而是直接气体压差传质，因此传质效率高，与气扫式膜蒸馏相比，压缩空气经过疏水微孔膜过滤，洁净，产水水质好；空气润湿充分，耗气量少。与直接接触式膜蒸馏相比，冷热流体不宣接在膜两侧接触冷疑，可以显著降低能耗。与真空膜蒸馏相比，空气压缩机能耗低于真空泵，电能利用效率高；设备要求简单，待处理的液体可以是自来水、海水、冷却系统排出的热水或化工产品溶液。
图I所示为本发明膜不触式筒形膜蒸馏器的结构示意 图2所示为本发明膜筒的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主_。如图I所示为本发明的液与膜不触式筒形膜蒸馏器结构示意图，如图所示，其包括了水气发生系统、气体发生系统、冷凝集液系统和膜筒，其中，所述膜筒包括了布液曝气室4，透膜集气室8，透膜集气室8设置在布液曝气室4上方，在透膜集气室8设有内接触式膜。水气发生系统包括了储液罐11、输液管12以及回液管13,输液管12与回液管13分别连接储液罐11与布液曝气室4。
在布液曝气室4下方设有热液进ロ 2，输液管12连接该热液进ロ 2，储液罐内11的热水经由该热液进ロ 2流入布液曝气室4 ;在布液曝气室上方设有热液出ロ 6，回液管13连接该热液出ロ 6，布液曝气室的热水经由热液出ロ 6流回储液罐11 ;水气发生提供的热液不低于70度，通过循环加热，保证热溶液不低于70度。冷凝集液系统包括了水气进ロ 14、冷凝器15、废气出ロ 16、冷却水出ロ 17。透膜集气室8出来的水气，通过水气进ロ 14进入冷凝器15，经过冷凝的蒸馏水从冷却水出口 17流出，同时产生的废气从废气出口 16排出。冷凝集液系统还包括水气回流ロ 18，未被冷凝的水气回流到储液罐。气体发生系统包括了气体发生器7和输气管9,输气管9连接气体发生器7和布液曝气室4。在布液曝气室4内设有微孔疏水膜曝气器3,输气管9连接微孔疏水膜曝气器 3。微孔疏水膜曝气器包括疏水性PTFE折叠微孔膜制成的滤芯，为外接触式，无外壳，直接浸没在原水中，压缩空气由疏水性PTFE折叠膜滤芯内部透过膜，以微孔曝气方式进入原水中。主要是提高曝气的密度，过滤压缩空气中的污染物，疏水性PTFE折叠膜曝气滤芯耐腐蚀，耐酸碱，强抗氧化。优选的，本发明中，在储液罐11底端设有储液罐排液ロ 1，用于定期更换热液用，同样的，在布液曝气室下端设有曝气室排液ロ 19。优选的，该内接触式膜为微孔PTFE膜丝。本发明中，气体发生系统将压缩空气从气体发生器7经微孔疏水膜曝气器3，将水气发生系统产生的水蒸气带入透膜集气室8，透过固定在膜组件顶部的内接触式膜(可由多支膜丝组件并联构成)，将原水充分润湿的压缩空气透过上端的微孔PTFE膜丝内部膜过滤后，从透膜集气室将湿热空气引入到冷凝集液系统，该冷凝系统冷却的蒸馏水(产品水)经冷却水出口 17排出，废气出口 12用于排出废气。由于热溶液不接触膜面，不会产生疏水膜亲水化渗漏、溶质物质结垢堵塞问题，传质机理不再是利用水蒸气分压差，而是直接气体压差传质，因此传质效率高，同时能耗低、效率高、稳定可靠性强。可以利用太阳能、地热、温泉、エ厂余热和温热的エ业废水等廉价能源，实现节能环保的膜蒸馏应用。在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述掲示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术。
权利要求
1.一种液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其包括了水气发生系统、气体发生系统、冷凝集液系统和膜筒，其特征在于，所述膜筒包括了布液曝气室，透膜集气室，透膜集气室设置在布液曝气室上方，在透膜集气室设有内接触式膜。
2.如权利要求I所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，所述水气发生系统包括了储液罐、输液管以及回液管，输液管与回液管分别连接储液罐与布液曝气室，所述水气发生系统提供的热液不低于70度。
3.如权利要求2所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，在布液曝气室下方设有热液进口，输液管连接该热液进口，储液罐内的热水经由该热液进口流入布液曝气室；在布液曝气室上方设有热液出口，回液管连接该热液出口，布液曝气室的热水经由所述热液出口流回储液罐。
4.如权利要求I所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，所述气体发生系统包括了气体发生器和输气管，输气管连接气体发生器和布液曝气室。
5.如权利要求4所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，在所述布液曝气室内设有微孔疏水膜曝气器，所述输气管连接所述微孔疏水膜曝气器。
6.如权利要求5所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，所述微孔疏水膜曝气器包括疏水性PTFE折叠微孔膜制成的滤芯。
7.如权利要求I所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，所述冷凝集液系统包括水气进口、冷凝器、废气出口、冷却水出口，所述透膜集气室出来的水气，通过水气进口进入冷凝器，经过冷凝的蒸馏水从冷却水出口流出，同时产生的废气从废气出口排出。
8.如权利要求7所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，所述冷凝集液系统还包括水气回流口，未被冷凝的水气回流到储液罐。
9.如权利要求7所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，在所述储液罐底端设有储液罐排液口，在所述布液曝气室下端设有曝气室排液口。
10.如权利要求I所述的液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其特征在于，所述内接触式膜为微孔PTFE膜丝。
全文摘要
本发明提供了一种液与膜不触式筒形膜蒸馏器，其包括了水气发生系统、气体发生系统、冷凝集液系统和膜筒，其中，所述膜筒包括了布液曝气室，透膜集气室，透膜集气室设置在布液曝气室上方，在透膜集气室设有内接触式膜。本发明的液与膜不触式筒形膜蒸馏器其传质机理不再是利用水蒸气分压差，而是直接气体压差传质，因此传质效率高，与气扫式膜蒸馏相比，压缩空气经过疏水微孔膜过滤，洁净，产水水质好;空气润湿充分，耗气量少。与直接接触式膜蒸馏相比，冷热流体不直接在膜两侧接触冷疑，可以显著降低能耗。与真空膜蒸馏相比，空气压缩机能耗低于真空泵，电能利用效率高;设备要求简单，待处理的液体可以是自来水、海水、冷却系统排出的热水或化工产品溶液。
文档编号B01D61/36GK102658030SQ201210147590
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者付秋涛, 刘宁生, 王昌荣 申请人:刘宁生