一种气隙式膜蒸馏组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种气隙式膜蒸馏组件，属于废水处理技术领域，为了解决现有技术中膜孔通量较小的技术问题，包括壳体，所述壳体内设置有膜体，其特征在于，所述膜体下端间隙设置有冷壁，所述膜体上端与壳体之间形成有热料腔室，所述冷壁下端与壳体之间形成有冷料腔室，所述膜体和冷壁之间形成有气隙室，气隙室内间隔均匀设置有冷凝件，冷凝件下端与冷壁固定连接，冷凝件上端与膜体接触，气隙室一侧设置有出水口。通过将膜面设置为波浪形及有角度的入射口来增大膜面的湍动强度，以此来削弱温度和浓度边界层。膜热料液侧的水蒸气由膜两侧压差作为驱动透过膜进入气隙，通过在气隙间设置冷凝件，来使气隙间的水蒸气快速冷凝，以此来增加膜通量。

【技术实现步骤摘要】
一种气隙式膜蒸馏组件
本技术属于废水处理
，具体地涉及一种气隙式膜蒸馏组件。
技术介绍
目前，我国的火力发电仍然在发电行业占着很大的比重，而火电厂运行过程中伴随的污染也不可避免，但必须尽可能的来减小污染。其中锅炉运行会产生一定量的脱硫废水。脱硫废水成分复杂、所含污染物种类多，是一种很难处理的废水。虽然目前已有很多处理方法，化学沉淀法、混凝处理等等，但处理后的废水中仍含有大量的氯化物，很难回收再利用。而膜蒸馏则可以很好的解决这一问题，理论上能达到百分百的除盐效果。一般膜蒸馏系统可以分为直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、气扫式膜蒸馏及真空式膜蒸馏。本模型是以气隙式膜蒸馏组件为基础的创新组件。膜蒸馏是一种膜技术工艺。与其它膜过程(如渗透等)相比，它最大的特点是操作条件温和，只需要在常压和稍高于常温的条件下就能进行，这一特点使得该过程能够以自然能源(如太阳能、地热等)和低品味热源的工业废热(如锅炉烟道气、低压蒸汽冷凝液和发动机冷却水等)为主要能源。因此，与其它膜过程相比，用膜蒸馏技术进行水处理具有更加节能的先天优势：常压操作使得该过程对膜和其它设备的机械强度要求很低，设备的安全性却大大提高；另外，用膜蒸馏来处理料液，过程进行所需要的条件几乎不受料液浓度的限制，料液可以浓缩到结晶出现，理论上达到百分百脱盐，这使得该技术可用于废水处理、热敏性晶体的制备等方面。气隙式膜蒸馏是以疏水微孔膜两侧挥发性组分在膜的热料液侧表面汽化，水蒸气分子通过膜孔传递至气隙间，然后在气隙间重新冷凝，其他组分则被膜阻挡在热料液侧，从而实现分离的过程，达到收集纯水的目的。影响膜蒸馏通量(单位时间单位膜面积内收集的纯水质量，kg/m2h)的因素很多，分为微观和宏观两方面。微观方面主要是指微孔疏水膜自身结构(膜孔径、孔隙率、曲折因子等)所致，而宏观因素则是膜的热料液侧进口温度、流量、浓度，及冷料液侧的进口温度及流量的影响；另一个就是膜两侧的压差影响。而在这些宏观因素下，对膜通量造成的最大阻力就是温度和浓度边界层的存在。由于边界层的存在，导致膜面温度小于主体料液温度，膜面浓度大于主体料液浓度。膜面温度变小，膜面汽化的蒸汽量则变小，导致通量减小；膜面浓度增大，导致膜面大颗粒盐附着于膜面造成膜孔口堵塞，导致通量减小(此两者即为温度极化和浓度极化现象)。因此，为了提高膜通量，就需要提高膜面的料液温度，降低膜面的料液浓度。而最好的方式就是增大膜面的湍动强度，来削弱边界层，来达到减小极化现象的目的。
技术实现思路
本技术的目的在于：普通气隙式膜蒸馏由于其相较于其他膜蒸馏热效率高、设备相对简便而著称，但也因相通量相对较小的缺点而没有大规模商业化。而本组件的创新点就在于，通过在气隙间添加冷凝结构，并改变膜组件的结构设计来达到增大通量，提高产水的目的。本技术采用的技术方案如下：一种气隙式膜蒸馏组件，包括壳体，所述壳体内设置有膜体，所述膜体下端间隙设置有冷壁，所述膜体上端与壳体之间形成有热料腔室，所述冷壁下端与壳体之间形成有冷料腔室，所述膜体和冷壁之间形成有气隙室，气隙室内间隔均匀设置有冷凝件，冷凝件下端与冷壁固定连接，冷凝件上端与膜体接触，气隙室一侧设置有出水口。本技术的进一步优选，所述冷凝件为冷凝肋片，冷凝肋片下端固定连接在冷壁上侧，冷凝肋片上端与膜体接触。本技术的进一步优选，所述冷凝件为冷凝肋片，冷凝肋管内设置有冷凝液，冷凝肋片下端固定连接在冷壁上侧，上端与膜体接触，对膜面起到一定的支撑作用,防止膜体凹陷。本技术的进一步优选，所述冷凝肋片和冷凝肋管均为铜质或铝质结构。本技术的进一步优选，所述膜体表面为波浪形结构。本技术的进一步优选，所述热料腔室内设置有热料液，热料液包括热盐水，热料液入口方向与膜体的角度为30°-60°，本组件选择角度为45°。本技术的进一步优选，所述热料腔室设置有锥形进料口，所述冷料腔室下端设置有出料口。本技术的进一步优选，所述冷壁厚2mm，膜体厚0.2mm,膜体长度为100mm,膜体与冷壁之间间隙为5mm。工作原理：本技术为了克服传统的气隙式膜蒸馏的相通量相对较小的缺点，利用热废水中高温蒸发的水蒸气通过多孔蒸馏膜，由于膜体的疏水性，热料液中其他物质不能透过膜孔进入另一侧，但水蒸气分子可以在由膜体两侧温差引起的压差驱动下通过膜体进入气隙室，接触冷凝件并冷凝成水被回收；冷凝肋片为固定连接冷壁，为气隙间的热水蒸气提供冷量进行冷凝，有利于气隙间的水蒸气快速冷凝，以此增加了气隙式膜蒸馏在单位时间内的产水，而从冷料腔室中流过的冷废水一方面起到冷却肋片的作用，一方面可吸收这部分蒸汽的潜热进行预热，为下一级的循环利用节省供热量；在将膜体表面设计为波纹状，并将热料腔室入口设计成有角度的入流，以及冷凝件作为膜体的支撑结构，以此增大通道中的湍流强度，削弱极化现象(温度极化现象和浓度极化现象是很大一部分影响膜蒸馏通量的因素)，达到增大水流通量的目的，与气隙间的冷凝件配合组成一个整体的结构设计可以很好的增大通量，增加单位产水量。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：本技术通过在气隙间设置冷凝件，有利于气隙间的水蒸气快速冷凝，，利用膜体两侧温差引起的压差作为驱动，高温水蒸气通过膜体进入气隙室，接触冷凝件并冷凝成水被回收，以此增加了气隙式膜蒸馏在单位时间内的产水，与现有技术相比，本技术结构简单，在气隙件设置有冷凝件作为冷凝结构，并将膜体表面设计为波纹状，并将热料腔室入口设计成有角度的入流，使得热料液入流方向与膜体呈一定角度的夹角，以及冷凝件作为膜体的支撑结构，提高膜体结构强度，以此增大膜体膜孔通道中的湍流强度，削弱极化现象(温度极化现象和浓度极化现象是很大一部分影响膜蒸馏通量的因素)，达到增大水流通量的目的。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本技术的结构示意图。附图标记：1-壳体，2-热料腔室，3-膜体，4-冷凝件，5-出水口，6-冷壁，7-出液口，8-热料液入口，9-热料腔室。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例,本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气隙式膜蒸馏组件，包括壳体（1），所述壳体（1）内设置有膜体（3），其特征在于，所述膜体（3）下端间隙设置有冷壁（6），所述膜体（3）上端与壳体（1）之间形成有热料腔室（2），所述冷壁（6）下端与壳体（1）之间形成有冷料腔室，所述膜体（3）和冷壁（6）之间形成有气隙室，气隙室内间隔均匀设置有冷凝件（4），冷凝件（4）下端与冷壁（6）固定连接，冷凝件（4）上端与膜体（3）接触，气隙室一侧设置有出水口（5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种气隙式膜蒸馏组件，包括壳体（1），所述壳体（1）内设置有膜体（3），其特征在于，所述膜体（3）下端间隙设置有冷壁（6），所述膜体（3）上端与壳体（1）之间形成有热料腔室（2），所述冷壁（6）下端与壳体（1）之间形成有冷料腔室，所述膜体（3）和冷壁（6）之间形成有气隙室，气隙室内间隔均匀设置有冷凝件（4），冷凝件（4）下端与冷壁（6）固定连接，冷凝件（4）上端与膜体（3）接触，气隙室一侧设置有出水口（5）。


2.根据权利要求1所述的气隙式膜蒸馏组件，其特征在于，所述冷凝件（4）为冷凝肋片，冷凝肋片下端固定连接在冷壁（6）上侧，冷凝肋片上端与膜体（3）接触。


3.根据权利要求2所述的气隙式膜蒸馏组件，其特征在于，所述冷凝件（4）为冷凝肋管，冷凝肋管内设置有冷凝液，冷凝肋管下端固定连接在冷壁（6）上侧，冷凝肋管上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江波，马韬，杜小泽，刘姝君，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：甘肃;62