一种膜蒸馏水处理装置制造方法及图纸

一种膜蒸馏水处理装置，其特征在于包括原料液进口管路、膜侧原料液室、原料出口管路、疏水性微孔膜组件、膜侧蒸馏液室和蒸馏液出口管路；所述的膜侧原料液室中与微孔膜组件相对应的间壁的外侧是与环境相接触的干壁面，膜侧蒸馏液室中与微孔膜组件相对应的间壁的外侧是与环境相接触的湿壁面。该装置自动从环境中获取热量来加热原料液，自动从环境中获取冷源来冷却蒸馏液，不需要人为地为装置的运行提供能源；该装置可以连续地处理原料液，源源不断地得到蒸馏液；该装置不仅可以在没有太阳的情况下运行，也可以在夜间运行；既可以小规模分散实施，也可以集成化应用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于新能源利用、水处理以及环境保护
，特别涉及一种自动从 环境吸取能量进行膜蒸馏过程的水处理装置。
技术介绍
膜蒸馏技术兼具有一般蒸馏与薄膜分离的优点，其过程原理是利用只允许水蒸汽分 子通过的多孔疏水性薄膜将两种工作水体分隔开来，此种疏水性细小孔洞借由两侧液体 表面张力的作用而防止两侧液相水体相互混合；若控制疏水性微孔薄膜两侧液体的具有 一定的温度差，就将导致微孔道两端具有不同的水蒸汽压力，从而致使由高温侧的液体 蒸发而形成高的蒸汽压力并流向低温侧进行冷凝；维持这种温度差，则高温侧的液体将 持续蒸发，微通道内的蒸汽将在低温侧的液体表面持续冷凝，从而持续得到蒸馏液体。要维持疏水性膜两侧的温度差，就需要对原料液进行加热，对蒸馏液进行冷却；是 否能够有效获取加热原料液的热源以及冷却蒸馏液的冷源是膜蒸馏过程能否实现的关键 问题。目前采用最为广泛的膜蒸馏过程主要有地热能膜蒸馏过程、太阳能膜蒸馏过程和 余热膜蒸馏过程等形式。但由于地热能膜蒸馏过程要选择特殊要求的地质条件而使其应 用范围受到限制；余热膜蒸馏过程也需要有规模巨大的余热源而依赖于其它工业过程； 太阳能膜蒸馏过程也因在夜间等太阳能不充足等原因而致使太阳能膜蒸馏装备至少有一 半时间段基本上无法工作而闲置装备。这些问题是当前膜蒸馏过程自身无法解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种可以直接从当地环境获取热能来加热原料液，直接从 当地环境获得冷量來冷却蒸馏液的膜蒸馏水处理装置。该装置以非挥发性物质的水溶液 (如海水、苦咸水等)为膜蒸馏处理对象，直接从当地环境中获取热量来加热原料液， 维持原料液处于相对较高的温度并保持持续蒸发的能力；直接从环境中获取冷量來冷却 蒸馏液，维持蒸馏液相对较低的温度并保持持续冷凝从疏水性微孔膜分隔的高温侧流过 来的原料液蒸汽的能力，实现膜蒸馏水处理过程。该装置自动从环境中获取热源和冷源 来实现膜蒸馏过程，不需要人为地为过程提供能源；该装置可以连续地处理原料液，源 源不断地得到蒸馏液；该装置不仅可以在没有太阳的情况下运行，也可以在夜间运行； 既可以小规模分散实施，也可以集成化应用。本技术设计的一种膜蒸馏水处理装置，在结构上包括原料液进口管路、膜侧原料液室、浓缩原料出口管路、微孔膜组件、膜侧蒸馏液室、蒸馏液出口管路等部件；在 这些部件中，膜侧原料液室中与微孔膜组件相对应的间壁的外侧是与环境相接触的干壁 面，其目的是从环境中获得热量来补偿膜侧原料液室内因液体蒸发而带走的蒸发潜热及 其相应的热损失，维持原料液的温度；而膜侧蒸馏液室中与微孔膜组件相对应的间壁的 外侧则是与环境相接触的湿壁面，其目的是使从原料液侧蒸发出来的蒸汽在蒸馏液侧进 行冷凝。由于环境的干球温度远大于环境的湿球温度，从而使膜侧原料液室内液体的温 度高于膜侧蒸馏液室内蒸馏液的温度，或者说使膜侧原料液室内液体的饱和蒸汽压力大 于膜侧蒸馏液室内液体的饱和蒸汽压，因而使原料液持续地进行蒸发，其液体蒸汽通过 疏水性膜孔进入蒸馏液侧进行冷凝，从而得到纯化了的蒸馏液体。本技术的膜蒸馏水处理装置中的膜组件板采用疏水性膜组件，可以是聚乙烯、 聚丙烯、聚四氟乙烯等疏水性膜制成。本技术的膜蒸馏水处理装置的一种改进是与环境相接触的干壁面上设置有可控 制的强制通风设施。其目的是通过强制通风来强化大气环境与干壁面的传热过程，减少 干壁面与大气环境之间的温差，从而尽可能地提高膜侧原料液室内液体的温度，最大限 度地提高原料液的饱和蒸汽压力。本技术的膜蒸馏水处理装置的又一种改进是与环境相接触的湿壁面上设置有可 控制的强制通风设施。其目的是通过强制通风来促进湿壁面上液体的蒸发，减少湿壁面 的温度与大气环境的湿球温度之间的差值，从而尽可能地降低膜侧蒸馏液室内蒸馏液的 温度，最大限度地降低膜侧蒸馏液室内蒸馏液体的饱和蒸汽压力。本技术利用膜蒸馏原理，由于采用疏水性膜组件，液体不润湿膜；由于表面张 力的作用，膜两侧的水溶液都不能通过膜孔而进入另一侧；膜一侧原料液的温度(接近 于干壁温度)高于另一侧蒸馏液的温度(接近于湿球温度)，从而使膜孔与原料液相邻一 侧的液体表面的蒸汽压力大于膜孔与蒸馏液相邻一侧的液体表面的蒸汽压力，从而使蒸 汽分子通过膜孔，从高蒸汽压力侧向低蒸汽压力侧流动，低蒸汽压力侧的蒸汽冷凝成蒸 馏液，如此完成膜蒸馏过程。本技术设计的膜蒸馏水处理装置，可以用在海岛、沙漠等地区处理海水、苦咸 水等以得到生活及饮用所需要的淡水；也可以利用该装置解决分散家庭的饮用水；该装 置也可以用于浓海水的处理，以得到海水的化学资源；其从自然环境自动吸取膜蒸馏过 程所需要的热量、不受太阳能制约而又能在夜晚工作的特性，为新能源、水资源和海洋 化学资源的开发开辟了一条可持续发展的道路。附图说明 图1是本技术实施例的结构简图。具体实施方式下面结合实施例及附图，详细说明本技术的结构、工作过程以及工作原理。 本实施例由蒸馏液出口管路l、与环境相接触的湿壁面2、膜组件3、蒸馏液室5、 原料浓縮液出口6、与环境相接触的干壁面7、原料液室8、原料液进口管路9组成。其 中，原料液室由原料液进口管路、膜组件、原料液浓縮液出口、 一面是与环境相接触的 干壁面的间壁构成；蒸馏液室由蒸馏液出口管路、膜组件、 一面是与环境相接触的湿面 的间壁构成。本实施例的工作过程为待蒸馏处理的原料液从原料进口管路9进入原料液室8; 干壁面7从环境中获取热量对原料液室8内的原料液进行加热，使原料液室内原料液的 温度接近于环境的干壁温度；与膜孔相接触的原料液室内的原料液体在膜孔4的一端蒸 发；蒸汽从膜孔的原料液侧向蒸馏液侧运动，然后在与膜孔相接触的蒸馏液的表面进行 冷凝；从而完成膜蒸馏水处理过程的质量传递。为了维持该过程的进行，环境的干壁面 不断从环境中获取能量来补偿原料液在膜孔位置气化而吸收的气化潜热，同时维持原料 液膜孔表面的蒸汽压力大于蒸馏液在膜孔表面的蒸汽压力，使蒸汽不断从原料液的膜孔 表面流向蒸馏液的膜孔表面，从而获得蒸馏液。在干壁面不断吸收热量的同时，湿壁面 不断地将蒸汽在蒸馏液膜孔侧冷凝而释放出来的冷凝潜热通过湿壁面传递到环境中去， 从而使蒸馏室内蒸馏液的温度低于原料液室内原料液的温度，进而使蒸馏液在膜孔表面 的蒸汽分压低于原料液在膜孔表面的蒸汽分压，从而维持了膜蒸馏过程的进行。本实施例的工作原理可以从环境空气的状态特性来看进行说明本过程之所以一方 面从环境中获取能源，另一方面又向环境中释放潜热，其根本原因在于环境干湿球温度 差成为了膜蒸馏水处理过程的推动力；根据空气的湿焓图，在101.325kPa压力条件下， 当环境气温为32.5°C，相对湿度为50.4%时，其湿球温度为24.rC，这时总的温差推动 力为8.4。C,在不考虑其他温差消耗的条件下，则干球侧水的饱和蒸汽压力为4.889 kPa， 湿球侧的饱和蒸汽压力为3.00kPa，两侧的饱和蒸汽压差(1.889kPa)形成的推动力将克 服膜孔的流动阻力而推动蒸发过程的进行。因此，只要环境的空气湿度还没有达到100 %，则干湿球就总存在温度，因而膜蒸馏水过程就总是可以自动进行。为了更好地实现本技术的目的，可以通过多种手段对膜蒸馏过程进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜蒸馏水处理装置，其特征在于，包括原料液进口管路、膜侧原料液室、原料出口管路、疏水性微孔膜组件、膜侧蒸馏液室、蒸馏液出口管路；所述的膜侧原料液室中与微孔膜组件相对应的间壁的外侧是与环境相接触的干壁面，膜侧蒸馏液室中与微孔膜组件相对应的间壁的外侧是与环境相接触的湿壁面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周先桃，潘家祯，石岩，陈理清，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]