膜蒸馏组件和膜蒸馏装置制造方法及图纸

技术编号:29415793 阅读:18 留言:0更新日期:2021-07-23 23:00
本发明专利技术提供膜蒸馏组件(100),其是具有膜蒸馏用膜滤芯(10)和膜蒸馏用外壳(20)的膜蒸馏组件,膜滤芯(10)具有利用固定用树脂固定有多孔质膜(11)的膜固定部(12),外壳(20)具有外壳主体(30)和外壳盖部(40),膜蒸馏组件(100)具有将膜固定部(12)的外侧面藉由密封用部件(50)支撑于外壳(20)的内侧面的支撑部(60),在支撑部(60)的截面中,设膜固定部(12)的外周的圆当量径为d

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜蒸馏组件和膜蒸馏装置
本专利技术涉及由膜蒸馏用膜滤芯和外壳构成的膜蒸馏组件、以及具备该膜蒸馏组件的膜蒸馏装置。本专利技术涉及下述膜蒸馏组件以及使用该膜蒸馏组件的膜蒸馏装置,该膜蒸馏组件中,使用将容纳有疏水性多孔质膜的滤芯收纳在外壳中的状态的组件,用于使被处理水通过该组件的液相部,由该气相部取出水蒸汽使其冷却、凝集,以蒸馏水的形式进行回收。
技术介绍
膜蒸馏法是使用仅透过被处理水中的水蒸汽的疏水性多孔质膜,使从经加热的被处理水(高温水)中利用饱和水蒸汽压差通过了多孔质膜的水蒸汽冷凝,得到蒸馏水的方法。与施加压力对被处理水进行过滤来得到纯净水的反渗透法相比,膜蒸馏法不需要高驱动力,因此能够降低动能。另外,膜蒸馏法中,由于盐分等不挥发性溶质的分离性能非常高,因此能够得到高纯度的水。在现有的膜蒸馏法中,在膜干燥的状态下,液体不会侵入到膜内部,仅蒸汽可通过膜,因此具有可得到高纯度的蒸馏水的优点。但是,在将膜长期使用时,在使用表面张力小的被处理水等的情况下,会发生被处理水透过膜的“液体通过”(润湿(Wetting))的状况,可能会产生原水(被处理水)在蒸馏水中的混入、蒸馏效率的降低等问题。膜的孔径、膜的疏水性、被处理液的表面张力等与润湿相关。另一方面,已知膜蒸馏中使用的多孔质膜的孔径或表面开口率有助于膜的蒸汽透过性能、与其相伴的膜蒸馏装置的紧凑性等(专利文献1和2)。专利文献1中,从蒸汽透过性能保持率和膜表面擦伤耐性的方面出发,提出了使用下述多孔质中空纤维膜作为膜蒸馏用的多孔质膜的提案,该多孔质中空纤维膜具有20%以上且小于50%的外表面开口率,并且由聚烯烃、烯烃-卤代烯烃共聚物、卤代聚烯烃等构成。专利文献2中,作为具有水处理能力和紧凑性的膜蒸馏装置中使用的膜,提出了一种与被处理水相接的膜表面的表面开口率为20%以上70%以下的疏水性多孔质中空纤维膜,并且从抑制润湿的方面出发研究了10μm以下的平均孔径。另外还已知为了抑制膜蒸馏中的润湿而对多孔质膜的表面进行改性的技术(专利文献3)。专利文献3中记载了,为了抑制由聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等构成的多孔质膜的表面被油分覆盖而容易润湿的情况,利用氟化单体或其聚合物对多孔质膜的表面进行处理而使其成为斥液性。需要说明的是,如上所述,膜蒸馏法中,以藉由疏水性多孔质膜产生的蒸汽压差作为驱动力。为了增大多孔质表里的蒸汽压差,可例示出使膜的蒸汽透过侧成为减压状态、将被处理水加热至更高温等方法。据知,通过使用这些方法增大疏水性多孔质膜表里的蒸汽压差,能够提高每单位膜面积的造水量。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2001/053213号专利文献2:国际公开第2016/006670号专利文献3:国际公开第2015/080125号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在减压下进行膜蒸馏时,由于因造水量的提高所致的蒸汽量的增加、减压状态下的蒸汽容积的增加,蒸汽流速大幅增加。因此,在进行减压下的膜蒸馏时,担心会产生多孔质膜表里的压力损失,蒸汽压差会丧失。另外,膜蒸馏组件的外壳的构成部件与用于将多孔质膜固定于膜蒸馏组件的外壳的粘结剂的线膨胀系数大多存在差异。因此,特别是在高温条件下,各部分的尺寸变化量产生差异,可能出现粘结剂(特别是粘接界面)剥离、膜蒸馏组件内的密闭性受损的情况。此外,若长时间持续实施膜蒸馏,则多孔质膜可能被污染或发生劣化。此时需要对膜进行清洗或更换,现有的膜蒸馏装置中,这些操作是复杂的。本专利技术的目的在于消除这些担心,提供一种膜蒸馏组件和膜蒸馏装置,其即使在减压和高温的条件下,也能够通过对基于线膨胀系数差异所带来的各部件的尺寸变化量之差进行吸收而维持组件内的密闭性,保持减压状态,能够长时间持续实施高效率的膜蒸馏,并且在膜被污染或发生了劣化时可容易进行膜的清洗和更换。用于解决课题的手段本专利技术的专利技术人为解决上述课题进行了深入研究,反复进行了实验,结果专利技术出了一种由膜蒸馏用膜滤芯和外壳构成的膜蒸馏组件。本专利技术如下所述。《方式1》一种膜蒸馏用膜滤芯,其包含片状或中空纤维状的疏水性多孔质膜。《方式2》一种膜蒸馏组件,其具有:方式1所述的膜蒸馏用膜滤芯、以及收纳上述膜蒸馏用膜滤芯的膜蒸馏用外壳。《方式3》如方式2所述的膜蒸馏组件,其中,上述膜蒸馏用膜滤芯具有利用固定用树脂固定有疏水性多孔质膜的膜固定部,上述膜蒸馏组件中,在与上述膜蒸馏用膜滤芯的轴向垂直的截面中,设上述膜固定部的外周的圆当量径为dF(mm)、设上述固定用树脂的线膨胀系数为kF(1/℃)、设上述膜蒸馏用外壳的内周的圆当量径为dE(mm)、设构成上述膜蒸馏用外壳的材料的线膨胀系数为kE(1/℃)时,由下述数学式:[数1]所表示的值C为30℃以上。《方式4》一种膜蒸馏组件,其具有:包含中空纤维状或片状的疏水性多孔质膜的膜蒸馏用膜滤芯、以及收纳上述膜蒸馏用膜滤芯的膜蒸馏用外壳,其中,上述膜蒸馏用膜滤芯具有大致圆柱状或大致多棱柱状的形状,在上述大致圆柱状或大致多棱柱状的轴向的两端部具有利用固定用树脂固定有疏水性多孔质膜的膜固定部,上述膜蒸馏用外壳具有用于收纳上述膜蒸馏用膜滤芯的外壳主体、以及安装于上述外壳主体的1个或2个外壳盖部,将上述膜蒸馏用膜滤芯收纳在上述膜蒸馏用外壳内时,所述膜蒸馏组件具有支撑部,通过将上述膜固定部的外侧面藉由密封用部件支撑于上述膜蒸馏用外壳的内侧面而将上述膜蒸馏用膜滤芯固定于上述膜蒸馏用外壳内,所述膜蒸馏组件通过上述疏水性多孔质膜、上述膜固定部以及上述密封用部件而被分割成液相部和气相部,所述液相部中流通被处理液,所述气相部中,由上述被处理液产生的蒸汽透过上述疏水性多孔质膜进行扩散,并且在上述支撑部的与上述膜蒸馏用膜滤芯的上述轴向垂直的截面中,设上述膜固定部的外周的圆当量径为dF(mm)、设上述固定用树脂的线膨胀系数为kF(1/℃)、设上述膜蒸馏用外壳的内周的圆当量径为dE(mm)、设上述膜蒸馏用外壳与上述密封用部件相接的部分处的构成上述外壳主体的材料的线膨胀系数为kE(1/℃)时,由下述数学式:[数2]所表示的值C为30℃以上。《方式5》如方式4所述的膜蒸馏组件,其中,上述密封用部件与上述膜蒸馏用膜滤芯的上述膜固定部的外周面接触,上述密封用部件的与上述膜蒸馏用膜滤芯的轴向垂直的方向的长度为1mm以上。《方式6》如方式4或5所述的膜蒸馏组件,其中,上述膜蒸馏用膜滤芯的上述轴向两端部以外的部分中,至少一部分被网和无纺布中的至少一者覆盖。《方式7》如方式4~6中任一项所述的膜蒸馏组件,其进一步具有利用上述膜蒸馏用膜滤芯的上述轴向两端部的固定用树脂进行了固定的至少1根棒状体。《方式8》如方式7本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种膜蒸馏用膜滤芯,其包含片状或中空纤维状的疏水性多孔质膜。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181127 JP 2018-2211251.一种膜蒸馏用膜滤芯,其包含片状或中空纤维状的疏水性多孔质膜。


2.一种膜蒸馏组件,其具有:
权利要求1所述的膜蒸馏用膜滤芯、以及
收纳所述膜蒸馏用膜滤芯的膜蒸馏用外壳。


3.如权利要求2所述的膜蒸馏组件,其中,
所述膜蒸馏用膜滤芯具有利用固定用树脂固定有疏水性多孔质膜的膜固定部,
所述膜蒸馏组件中,在与所述膜蒸馏用膜滤芯的轴向垂直的截面中,设所述膜固定部的外周的圆当量径为dF(mm)、设所述固定用树脂的线膨胀系数为kF(1/℃)、设所述膜蒸馏用外壳的内周的圆当量径为dE(mm)、设构成所述膜蒸馏用外壳的材料的线膨胀系数为kE(1/℃)时,由下述数学式所表示的值C为30℃以上,
[数1]





4.一种膜蒸馏组件,其具有:
包含片状或中空纤维状的疏水性多孔质膜的膜蒸馏用膜滤芯、以及
收纳所述膜蒸馏用膜滤芯的膜蒸馏用外壳,
其中,
所述膜蒸馏用膜滤芯具有大致柱状或大致多棱柱状的形状,
在所述大致柱状或大致多棱柱状的轴向的两端部具有利用固定用树脂固定有疏水性多孔质膜的膜固定部,
所述膜蒸馏用外壳具有用于收纳所述膜蒸馏用膜滤芯的外壳主体、以及安装于所述外壳主体的1个或2个外壳盖部,
将所述膜蒸馏用膜滤芯收纳在所述膜蒸馏用外壳内时,
所述膜蒸馏组件具有支撑部,通过将所述膜固定部的外侧面藉由密封用部件支撑于所述膜蒸馏用外壳的内侧面而将所述膜蒸馏用膜滤芯固定于所述膜蒸馏用外壳内,
所述膜蒸馏组件通过所述疏水性多孔质膜、所述膜固定部以及所述密封用部件而被分割成液相部和气相部,所述液相部中流通被处理液,所述气相部中,由所述被处理液产生的蒸汽透过所述疏水性多孔质膜进行扩散,并且
在所述支撑部的与所述膜蒸馏用膜滤芯的所述轴向垂直的截面中,
设所述膜固定部的外周的圆当量径为dF(mm)、设所述固定用树脂的线膨胀系数为kF(1/℃)、设所述膜蒸馏用外壳的内周的圆当量径为dE(mm)、设所述膜蒸馏用外壳与所述密封用部件相接的部分处的构成所述外壳主体的材料的线膨胀系数为kE(1/℃)时,由下述数学式所表示的值C为30℃以上,
[数2]





5.如权利要求4所述的膜蒸馏组件,其中,
所述密封用部件与所述膜蒸馏用膜滤芯的所述膜固定部的外周面接触,
所述密封用部件的与所述膜蒸馏用膜滤芯的轴向垂直的方向的长度为1mm以上。


6.如权利要求4或5所述的膜蒸馏组件,其中,所述膜蒸馏用膜滤芯的所述轴向两端部以外的部分中,至少一部分被网和无纺布中的至少一者覆盖。


7.如权利要求4~6中任一项所述的膜蒸馏组件,其进一步具有利用所述膜蒸馏用膜滤芯的所述轴向两端部的固定用树脂进行了固定的至少1根棒状体。


8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:须贺友规新井裕之桥本知孝
申请(专利权)人:旭化成株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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