一种膜蒸馏实验设备制造技术

本发明专利技术涉及一种膜蒸馏实验设备，该设备由料液容器、恒温控制器、水泵、中空纤维膜组件、冷凝管、真空循环泵以及冷凝液收集器等组成。中空纤维膜组件由进水管、下钢板、圆形支撑柱、上钢板、垫圈、顶盖、出水管、外壳和疏水管状膜组成，疏水管状膜由疏水性聚四氟乙烯材料制成。聚四氟乙烯膜一端固定于上钢板圆孔内，与顶盖相通，另一端密封固定于下钢板，两钢板之间用圆柱形支撑柱固定。本发明专利技术的优点在于：下钢板可有效避免料液对聚四氟乙烯膜材料的冲刷，提高膜材料的使用寿命；膜组件可拆卸，便于实验研究；膜材料可更换；整套设备结构简单，操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种膜蒸馏实验设备，属于膜材料应用和膜科学以及膜蒸馏领域。 一种膜蒸馏实验设备
技术介绍
膜蒸馏是膜技术与传统蒸发过程相结合，以疏水微孔膜两侧蒸汽压力差为驱动力 的新型膜分离技术。在分子扩散的作用下，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜 上的微孔进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现溶液中的 易挥发的小分子物质和亲水性污染物的物理分离的目的。 膜蒸馏因其分离效率高和操作条件温和等优点，已广泛用于海水淡化与超纯水的 制备方面，膜组件作为膜蒸馏过程中的核心组件，其性能的好坏直接影响膜蒸馏馏出物的 水质情况和膜通量。目前，膜蒸馏类型主要有真空式、直接接触式、气隙式和气扫式。真空 式是指在膜蒸馏过程中，驱动力除膜两侧的蒸汽压力差之外，透过膜的蒸汽还受到来自真 空泵的抽提作用；直接接触式是指热侧和冷侧与膜两侧直接接触，因其所需设备最少、操作 最简单，而适用于海水脱盐等除盐、溶液浓缩等领域；气隙式是指冷侧与膜之间存在一定的 空气间隙，透过膜的蒸汽需通过该间隙到达冷凝板才能冷凝下来；气扫式是利用非凝聚的 吹扫气将透过膜的蒸汽带入冷凝器中冷凝，气扫式和真空式在去除溶液中的挥发性有机物 和溶解气体方面应用较多。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可更换膜材料、便于拆卸的膜蒸馏实验设备，可对实验 过程中膜材料的污染进行机理分析，以提出降低膜蒸馏过程中膜污染的有效措施。同时，可 在实验过程中更换膜材料，便于根据具体水样的水质特征寻求经济高效的膜材料。 本专利技术技术方案如下： -种膜蒸馏实验设备，该设备由料液容器、控温加热器、水泵、中空纤维膜组件、冷 凝管、冷凝液收集器以及真空循环泵等组成。中空纤维膜组件由进水管、下钢板、圆形支撑 柱、上钢板、垫圈、顶盖、出水管、外壳和疏水管状膜组成，疏水管状膜由疏水的聚四氟乙烯 制成，疏水管状膜均匀分布在上钢板和下钢板之间，开口端固定在上钢板上，连接处采用环 氧树脂粘结，可根据实际需要更换膜材料。另一端密封后固定在下钢板上，上钢板和下钢板 之间采用圆形支撑柱连接，下钢板可有效避免料液对膜材料的冲刷，提高膜材料的使用寿 命。每根疏水管状膜开口端与膜组件的顶盖相通，顶盖与外壳之间采用螺纹连接并安装有 垫圈，在满足设备可任意拆卸的同时保证组件的密封性。上钢板与外壳之间安装有垫圈，可 增加组件的密封性。 所述膜丝内径为0. 5mm，外径为1. 5mm，孔径为0. 2-0. 4um ;所述真空循环泵8的真 空范围为〇?〇. IMPa。 所述外壳和顶盖内部均设有用于固定上钢板的凹槽，上钢板的外径略大于外壳的 内径。中空纤维膜组件出水管与料液容器之间采用管线连接，实现料液的循环。 所述顶盖与外壳之间采用螺纹连接。 所述上钢板和疏水管状膜采用环氧树脂粘结。 【附图说明】 图1是膜蒸馏装置示意图。 图2是中空纤维膜组件示意图。 图3是中空纤维膜分布图。 图中：1.料液容器，2.控温加热器，3.水泵，4.进水管，5.中空纤维膜组件，6.冷 凝管，7.冷凝液收集器，8.真空循环泵，9.下钢板，10.圆形支撑柱，11.上钢板，12.垫圈， 13.垫圈，14.顶盖，15.出水管，16.外壳，17.疏水管状膜。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的实施方式做进一步说明： 如图1所示，一种膜蒸馏实验设备，主要由料液容器1、控温加热器2、水泵3、中空 纤维膜组件5、冷凝管6、冷凝液收集器7、真空循环泵8组成。 所述料液容器1和中空纤维膜组件5通过管线连接于水泵3上，料液容器1和中 空纤维膜组件出水管15通过管线连接，实现料液的循环。冷凝液收集器7和膜组件的顶盖 14通过管线连接于冷凝管6上。 如图2和图3所示，所述的中空纤维膜组件5主要包括进水管4、下钢板9、圆形支 撑柱10、上钢板11、垫圈12和13、顶盖14、出水管15、外壳16和疏水管状膜17。上钢板11 和下钢板9之间均匀分布疏水管状膜17,疏水管状膜17由疏水性聚四氟乙烯制成，膜丝内 径为0. 5mm，外径为1. 5mm，孔径为0. 2-0. 4um。开口端固定在上钢板11上，连接处采用环氧 树脂粘结，可根据实际需要更换膜材料。另一端密封后固定在下钢板9上，上钢板11和下 钢板9之间采用圆形支撑柱10连接，下钢板9的使用可有效避免料液对膜材料的冲刷，提 高膜材料的使用寿命。每根疏水管状膜开口端与膜组件的顶盖14相通，顶盖14与外壳16 之间采用螺纹连接并安装有垫圈13,在满足设备可任意拆卸的同时保证组件的密封性。上 钢板11与外壳16之间安装有垫圈12,可增加组件的密封性，外壳16和顶盖14内部均设有 用于固定上钢板11的凹槽，上钢板11的外径略大于外壳16的内径。 本专利技术的一种膜蒸馏实验设备工作流程如下： 待处理料液可为工业废水、海水及苦咸水等，经过过滤、混凝和氧化等预处理去除 水体中的机械杂质、大分子有机污染物和表面活性剂等，将预处理后的料液放入料液容器1 中，调节控温加热器2,将温度设为50?80°C，并使料液容器1中的水温恒定在设定值。 加热后的料液由水泵3泵入组件5内，在组件5内的料液一部分汽化形成水蒸气 进入中空纤维膜内部，另一部分经中空纤维膜组件出水管15回到料液容器1中，实现料液 的循环。 中空纤维膜内部的水蒸气在真空循环泵8的抽提作用下收集于顶盖14,经冷凝管 6液化形成水滴，最终聚集于冷凝液收集器7。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜蒸馏实验设备，其特征在于由料液容器(1)、控温加热器(2)、水泵(3)、中空纤维膜组件(5)、冷凝管(6)、冷凝液收集器(7)以及真空循环泵(8)等组成；所述料液容器(1)和中空纤维膜组件(5)通过管线连接于水泵(3)上，料液容器(1)和中空纤维膜组件出水管(15)通过管线连接，冷凝液收集器(7)和膜组件的顶盖(14)通过管线连接于冷凝管(6)上；所述中空纤维膜组件主要包括进水管(4)、下钢板(9)、圆形支撑柱(10)、上钢板(11)、垫圈(12、13)、顶盖(14)、出水管(15)、外壳(16)和疏水管状膜(17)，疏水管状膜(17)由疏水性聚四氟乙烯制成，均匀分布在上钢板(11)和下钢板(9)之间，开口端固定在上钢板(11)上，另一端密封后固定在下钢板(9)上，上钢板(11)和下钢板(9)之间采用圆形支撑柱(10)连接，每根疏水管状膜开口端与膜组件的顶盖(14)相通，顶盖(14)与外壳(16)之间采用螺纹连接并安装有垫圈(13)，上钢板(11)与外壳(16)之间安装有垫圈(12)。

【技术特征摘要】
1. 一种膜蒸馏实验设备，其特征在于由料液容器（1)、控温加热器（2)、水泵（3)、中空 纤维膜组件（5)、冷凝管（6)、冷凝液收集器（7)以及真空循环泵（8)等组成；所述料液容 器（1)和中空纤维膜组件（5)通过管线连接于水泵（3)上，料液容器（1)和中空纤维膜组 件出水管（15)通过管线连接，冷凝液收集器（7)和膜组件的顶盖（14)通过管线连接于冷 凝管（6)上；所述中空纤维膜组件主要包括进水管（4)、下钢板（9)、圆形支撑柱（10)、上钢 板（11)、垫圈（12、13)、顶盖（14)、出水管（15)、外壳（16)和疏水管状膜（17)，疏水管状膜 (17)由疏水性聚四氟乙烯制成，均匀分布在上钢板（11)和下钢板（9)之间，开口端固定在 上钢板（11)上，另一端密封后固定在下钢板（9)上，上钢板（11)和下钢板（9)之间采用 圆形支撑柱（10)连接，每根疏水管状膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇程，袁建梅，陈明燕，汤历平，程齐暄，陈菊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51