【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜技术设备领域，具体涉及一种真空膜蒸馏组件、真空膜蒸馏系统及其应用。
技术介绍
1、膜蒸馏是膜技术与传统蒸馏过程耦合而成的一种新型分离手段，是以疏水微孔膜为介质、以膜两侧蒸汽压差为传质驱动力的非等温过程。热的料液与膜一侧直接接触，水在膜表面汽化，产生的蒸汽通过膜孔传递至膜另一侧进行低温凝结，从而实现料液的浓缩以及淡水的制取。膜蒸馏与常规蒸馏一样，都以气液平衡为基础，依靠蒸发潜热来实现相变。它以膜两侧的温差所引起的传递组分的蒸汽压力差为传质驱动力，以不被待处理的溶液润湿的疏水性微孔膜为传递介质。在传递过程中，膜作为两相间的屏障，不直接参与分离作用，分离选择性完全由气液平衡决定。由于膜的疏水性，水溶液不会从膜孔中通过，但膜两侧由于挥发组分蒸汽压差的存在，而使挥发蒸汽通过膜孔从高蒸气压侧传递到低蒸汽压侧，而其它组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现了混合物的分离或提纯以及纯水的制备。膜可以提供大的接触面积，因此膜蒸馏比传统蒸馏过程更为高效。基于膜蒸馏的特点和优势，其在海水和苦咸水淡化、废水回收、物料浓缩、高盐废水处理等领域具有广阔应用前景。
2、膜蒸馏操作方式包括直接接触式膜蒸馏、空气间隔式膜蒸馏、气体吹扫式膜蒸馏和真空膜蒸馏，其中真空膜蒸馏具有产水通量大、效率高等优势，成为研究和应用的热点。真空膜蒸馏过程中，膜一侧高温待浓缩物料中的水蒸气挥发经过膜孔进入疏水膜的另一侧，经过真空抽取进入冷凝设备制取纯水，而物料同步得到浓缩。不过由于水蒸发相比过程的焓变较大，使高温待浓缩物料在膜组件内的温度下降较多，从而降低膜组件
3、如何实现膜蒸馏组件内料液的原位热交换，解决料液因水分蒸发导致的温降，从而维持较高的产水通量，成为真空膜蒸馏领域的研究热点。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术公开了一种真空膜蒸馏组件、真空膜蒸馏系统及其应用，将若干尺寸较小的膜蒸馏芯件组合于膜蒸馏组件内，并引入外部加热介质对膜蒸馏过程的待处理（浓缩）物料进行原位加热，解决了料液因水分蒸发导致的温降较大的技术问题。
2、具体技术方案如下：膜蒸馏组件包括，膜蒸馏芯件、膜蒸馏组件壳体和四块隔板；其中：膜蒸馏芯件为中空圆柱体；在膜蒸馏组件壳体靠近两端头处各设置有两块隔板，隔板与膜蒸馏组件壳体的内壁无缝连接，即两两隔板之间形成封闭的隔腔。每块隔板相对应位置上开设有圆孔可容纳膜蒸馏芯件穿过，膜蒸馏芯件与隔板连接处套接o型密封圈；膜蒸馏芯件的两个端头设置有密封塞，膜蒸馏芯件内部装填的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜穿过密封塞。在膜蒸馏组件两端两个隔板之间的膜蒸馏芯件外壳开设有通孔。
3、进一步地，在膜蒸馏组件壳体的上、下两底面上开设有水蒸气抽真空接口；在膜蒸馏组件壳体两端的被隔板隔开的隔腔中：下端隔腔处开设有待处理料液进口，上端隔腔处开设有料液出口。在膜蒸馏组件壳体中间隔腔（即被两块隔板隔开的中间部分）的外侧面，靠上开设有加热介质进口，靠下开设有加热介质出口。
4、一种膜蒸馏系统,包括：膜蒸馏组件、太阳能集热和发电系统、待处理料液罐、待处理料液循环泵、换热器、收集液罐、热介质循环泵、冷凝器、冷凝罐和真空泵；其中，太阳能集热和发电系统的出口经管道连接换热器的热媒进口，换热器的热媒出口经管道连接膜蒸馏组件的加热介质进口，加热介质出口通过热介质循环泵连接太阳能集热和发电系统的入口；待处理料液罐通过待处理料液循环泵连接到换热器的冷媒进口，待处理料液从换热器的冷媒出口流出，经管道连接到膜蒸馏组件的待处理料液进口，处理后的料液经料液出口流出，料液出口经管道连接收集液罐；膜蒸馏组件的水蒸气抽真空接口经管道连接到冷凝器，冷凝器经冷凝罐连接到真空泵。
5、相比于现有膜组件形式，本专利技术的有益效果为：
6、(1) 引入外部加热介质对膜蒸馏过程的待浓缩物料进行原位加热，解决了料液因水分蒸发导致的温降，待浓缩料液始终保持较高温度，从而维持较高膜蒸馏产水通量；
7、(2) 可在同一组件内实现料液的高效热交换，简化工艺流程。
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1.一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：膜蒸馏组件(12)包括：膜蒸馏芯件(1)、膜蒸馏组件壳体(2)和四块隔板(3)；其中：膜蒸馏芯件(1)为中空圆柱体；在膜蒸馏组件壳体(2)靠近两端头处各设置有两块隔板(3)，隔板(3)与膜蒸馏组件壳体(2)的内壁无缝连接，两两隔板之间形成封闭的隔腔；每块隔板(3)相对应位置上开设有圆孔可容纳膜蒸馏芯件(1)穿过，膜蒸馏芯件(1)与隔板(3)连接处套接O型密封圈(10)；膜蒸馏芯件(1)的两端设置有密封塞(11)，膜蒸馏芯件(1)内部装填的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜穿过密封塞(11)；在膜蒸馏组件两端两个隔板(3)之间的膜蒸馏芯件 (1)外壳开设有通孔(4)。
2.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：在膜蒸馏组件壳体(2)的上、下两底面上开设有水蒸气抽真空接口(9)；在膜蒸馏组件壳体(2)两端的被隔板(3)隔开的隔腔中：下端隔腔处开设有待处理料液进口(5)，上端隔腔处开设有料液出口(6)；在膜蒸馏组件壳体(2)中间隔腔的外侧面，靠上开设有加热介质进口(7)，靠下开设有加热介质出口(8)。
3.根据权利要求1所
4.根据权利要求3所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：所述的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜的平均孔径为0.05～0.3μm，孔隙率40～60%，膜在膜蒸馏芯件(1)内的装填密度为30～55%。
5.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：膜蒸馏芯件(1)的外径尺寸为1～3英寸，组件内膜蒸馏芯件的数量不少于3个。
6.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：密封塞(11)的材质为环氧树脂或聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：在膜蒸馏组件壳体(2)的上下两端隔腔中膜蒸馏芯件(1)上的通孔(4)用于将待处理料液导入或导出膜蒸馏芯件(1)；膜蒸馏芯件(1)内待浓缩料液位于膜丝外，膜内抽真空。
8.一种真空膜蒸馏系统，其特征在于，包括上述1-7任意一项权利要求所述的膜蒸馏组件(12)，还包括：太阳能集热和发电系统(13)、待处理料液罐(14)、待处理料液循环泵(15)、换热器(16)、收集液罐(17)、热介质循环泵(18)、冷凝器(19)、冷凝罐(20)和真空泵(21)；其中，太阳能集热和发电系统 (13)的出口经管道连接换热器(16)的热媒进口，换热器(16)的热媒出口经管道连接膜蒸馏组件 (12)的加热介质进口(7)，加热介质出口(8)通过热介质循环泵(18)连接太阳能集热和发电系统(13)的入口；待处理料液罐(14)通过待处理料液循环泵(15)连接到换热器(16)的冷媒进口，待处理料液从换热器 (16)的冷媒出口流出，经管道连接到膜蒸馏组件(12)的待处理料液进口(5)，处理后的料液经料液出口(6)流出，料液出口(6)经管道连接收集液罐(17)；膜蒸馏组件(12)的水蒸气抽真空接口(9)经管道连接到冷凝器(19)，冷凝器(19)经冷凝罐(20)连接到真空泵(21)。
9.一种真空膜蒸馏组件的应用，其特征在于：应用于真空膜蒸馏法高盐废水处理、废酸浓缩、海水和苦咸水淡化、废水回收、物料浓缩。
10.一种真空膜蒸馏系统的应用，其特征在于：应用于真空膜蒸馏法高盐废水处理、废酸浓缩、海水和苦咸水淡化、废水回收、物料浓缩。
...【技术特征摘要】
1.一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：膜蒸馏组件(12)包括：膜蒸馏芯件(1)、膜蒸馏组件壳体(2)和四块隔板(3)；其中：膜蒸馏芯件(1)为中空圆柱体；在膜蒸馏组件壳体(2)靠近两端头处各设置有两块隔板(3)，隔板(3)与膜蒸馏组件壳体(2)的内壁无缝连接，两两隔板之间形成封闭的隔腔；每块隔板(3)相对应位置上开设有圆孔可容纳膜蒸馏芯件(1)穿过，膜蒸馏芯件(1)与隔板(3)连接处套接o型密封圈(10)；膜蒸馏芯件(1)的两端设置有密封塞(11)，膜蒸馏芯件(1)内部装填的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜穿过密封塞(11)；在膜蒸馏组件两端两个隔板(3)之间的膜蒸馏芯件 (1)外壳开设有通孔(4)。
2.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：在膜蒸馏组件壳体(2)的上、下两底面上开设有水蒸气抽真空接口(9)；在膜蒸馏组件壳体(2)两端的被隔板(3)隔开的隔腔中：下端隔腔处开设有待处理料液进口(5)，上端隔腔处开设有料液出口(6)；在膜蒸馏组件壳体(2)中间隔腔的外侧面，靠上开设有加热介质进口(7)，靠下开设有加热介质出口(8)。
3.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：膜蒸馏芯件(1)为导热性良好的金属材质，内含聚四氟乙烯中空纤维微孔膜。
4.根据权利要求3所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：所述的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜的平均孔径为0.05～0.3μm，孔隙率40～60%，膜在膜蒸馏芯件(1)内的装填密度为30～55%。
5.根据权利要求1所述的一种真空膜蒸馏组件，其特征在于：膜蒸馏芯件(1)的外径尺寸为1～3英寸，组件内膜蒸馏芯件的数量不少于3个。
6.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：康国栋，汤响成，陈东，章洪涛，杜炼，曹义鸣，
申请(专利权)人：南京中科碧盾新膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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