基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统技术方案

本实用新型专利技术涉及基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统，包括盐水泵、换热器、加热器、膜组件、冷水自吸泵和储水罐。所述膜组件的亲水中空纤维膜丝输入口用于输入冷淡水，所述盐水泵的输入口用于输入常温海水，所述盐水泵的输出口连接换热器的第一输入口，所述膜组件的亲水中空纤维膜丝输出口连接换热器的第二输入口，所述换热器用于使得亲水中空纤维膜丝输出口输出的热淡水与常温海水进行换热，换热后的热淡水通过冷水自吸泵被泵入储水罐，换热后的海水被输送到膜组件的疏水中空纤维膜丝输入口，所述膜组件的疏水中空纤维膜丝的输出口用于输出经膜组件膜蒸馏后的浓缩海水。浓缩海水。浓缩海水。

【技术实现步骤摘要】
基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统


[0001]本技术涉及海水淡化处理
，具体的讲是基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统。

技术介绍

[0002]通过海水淡化制备人们生产生活所需的淡水，对于沿海缺水地区具有重要意义。通过蒸馏的方式对海水进行淡化，是最传统的海水淡化方式，主要形式有多级闪蒸技术和多效闪蒸技术等。随着膜分离技术的发展，通过反渗透的形式制备淡水逐渐成为主流。但反渗透水处理的难点在于，海水中水的回收率有限，一定会产生一定量的高浓度卤水。相比之下，膜蒸馏技术在融合膜技术和蒸馏技术的优势下，具有较高的水回收率和低的浓水产量。膜蒸馏过程还能和结晶过程耦合，实现对浓卤水中的矿物质回收。膜蒸馏的主要形式有：直接接触式膜蒸馏、减压膜蒸馏、气扫式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏等。其中，气隙式膜蒸馏在工业上使用最为普遍。主要是因为膜和冷凝壁之间存在一层空气间隙，可大幅减少热传导损失，同时便于组织流体，实现热能的多级利用，大幅降低热能耗。现有的气隙式膜蒸馏主要通过平板膜多层排列组成，或者制备成卷式膜的形式，很少有采用中空纤维膜来组织气隙式膜蒸馏的。相比于平板膜，中空纤维膜在流体切割与组织方面具有更大的优势。若按照平板式气隙膜蒸馏形式来排列中空纤维膜，则不利于水和热能的回收。为此，本技术为解决中空纤维膜难以组织气隙式膜蒸馏的现状，提出基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统。在该组件中，亲水性中空纤维膜丝和疏水性中空纤维膜丝间隔排布，疏水性中空纤维膜丝孔中蒸发出的水蒸气透过气隙后，直接在亲水性中空纤维膜丝上冷凝并在毛细作用力的驱动下转移到膜内侧。

技术实现思路

[0003]本技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统。
[0004]为解决以上技术问题，本技术采用以下技术方案：
[0005]基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统，包括盐水泵、换热器、膜组件、冷水自吸泵和储水罐，所述膜组件的亲水中空纤维膜丝输入口用于输入冷淡水，所述盐水泵的输入口用于输入常温海水，所述盐水泵的输出口连接换热器的第一输入口，所述膜组件的亲水中空纤维膜丝输出口连接换热器的第二输入口，所述换热器用于使得亲水中空纤维膜丝输出口输出的热淡水与常温海水进行换热，换热后的热淡水通过冷水自吸泵被泵入储水罐，换热后的海水被输送到膜组件的疏水中空纤维膜丝输入口，所述膜组件的疏水中空纤维膜丝的输出口用于输出经膜组件膜蒸馏后的浓缩海水。
[0006]进一步的，膜组件内的亲水性中空纤维膜丝和疏水性中空纤维膜丝均有多根，且通过编织的方式错列竖直排布，相邻膜丝之间有1
‑
5mm的空气间隙。
[0007]进一步的，所述换热器和疏水中空纤维膜丝输入口之间还设置有加热器，所述加
热器用于将换热后的海水进行加热后输入膜组件的疏水中空纤维膜丝输入口。
[0008]进一步的，疏水中空纤维膜丝汇合后胶封在膜组件的纵向方向，亲水中空纤维膜丝汇合后胶封在膜组件的横向方向。
[0009]进一步的，所述膜组件的亲水中空纤维膜丝输出口与换热器的第二输入口之间设置有淡水泵，所述淡水泵用于将亲水中空纤维膜丝输出口输出的热淡水泵入换热器。
[0010]本技术采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
[0011]本技术为解决中空纤维膜难以组织气隙式膜蒸馏的现状，提出基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统。在本技术中，亲水性中空纤维膜丝和疏水性中空纤维膜丝间隔排布，疏水性中空纤维膜丝孔中蒸发出的水蒸气透过气隙后，直接在亲水性中空纤维膜丝上冷凝并在毛细作用力的驱动下转移到膜内侧。本技术可有效解决中空纤维膜不利于组织气隙式膜蒸馏的困境，本技术具有强化水蒸气传质，增加水通量的优点。同时，相比于传统气隙式膜蒸馏，大幅简化结构复杂程度，使核心组件更加利于加工，操作中，流体更易于组织。
[0012]下面结合附图和实施例对本技术进行详细说明。
附图说明
[0013]图1为本技术的结构示意图。
[0014]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0015]1、盐水泵；2、换热器；3、加热器；4、膜组件；5、冷水自吸泵；6、储水罐；41、亲水中空纤维膜丝；42、疏水中空纤维膜丝
具体实施方式
[0016]以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。
[0017]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0018]如图1所示，基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统，包括盐水泵1、换热器2、加热器3、膜组件4、冷水自吸泵5和储水罐6。所述常温海水过滤后，经过盐水泵进入换热器，与从膜组件亲水性中空纤维膜丝41出口流出的热淡水进行换热，淡水降温后由冷水自吸泵泵入储水罐。而海水经过进一步加热达到设定温度后进入膜组件的疏水性中空纤维膜丝42进口。在水蒸气分压差下，海水中的水蒸气透过疏水性中空纤维膜丝表面的微孔进入到膜组件的壳层，并在亲水中空纤维膜的外表面冷凝，最终在毛细作用下传递到亲水性中空纤维膜丝的内侧并转移到储水罐中。
[0019]膜组件内的亲水性中空纤维膜丝和疏水性中空纤维膜丝通过编织的方式错列排布，保证膜丝之间预留有1
‑
5mm的空气间隙。
[0020]膜组件内的亲水性中空纤维膜丝和疏水性中空纤维膜丝分别各自汇合并进行胶
封。疏水中空纤维膜丝汇合后胶封在膜组件的纵向方向，亲水中空纤维膜丝汇合后胶封在膜组件的横向方向。胶封后的疏水中空纤维膜丝内的海水和亲水性中空纤维膜丝丝内的淡水均不进入膜组件的壳层。
[0021]淡水泵设置在膜组件的出口而不是膜组件的进水口，在保证淡水可以从膜丝内流过的同时，使淡水具有一定的负压，可强化冷凝水从亲水性中空纤维膜丝表面向膜内部的传质转移。
[0022]从海水中蒸馏分离出的淡水，经过换热器降温，将主要热量回收利用后再进出储液罐，可以实现热量的回用，大幅降低能耗。
[0023]以上所述为本技术最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本技术的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本技术的技术启示而进行的等效变换，也在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统，其特征在于，包括盐水泵(1)、换热器(2)、膜组件(4)、冷水自吸泵(5)和储水罐(6)，所述膜组件(4)的亲水中空纤维膜丝(41)输入口用于输入冷淡水，所述盐水泵(1)的输入口用于输入常温海水，所述盐水泵(1)的输出口连接换热器(2)的第一输入口，所述膜组件(4)的亲水中空纤维膜丝(41)输出口连接换热器(2)的第二输入口，所述换热器(2)用于使得亲水中空纤维膜丝(41)输出口输出的热淡水与常温海水进行换热，换热后的热淡水通过冷水自吸泵(5)被泵入储水罐(6)，换热后的海水经加热器加热后被输送到膜组件(4)的疏水中空纤维膜丝(42)输入口，所述膜组件(4)的疏水中空纤维膜丝(42)的输出口用于输出经膜组件(4)膜蒸馏后的浓缩海水。2.根据权利要求1所述的基于亲疏水性中空纤维膜丝协同强化传质的海水淡化系统，其特征在于，膜组件(4)内的亲水性中空纤维膜丝和疏水性中空纤维膜丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋庭学，贺清尧，
申请(专利权)人：山西云海川环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：