一种膜蒸馏器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种膜蒸馏器，属于膜分离装置技术领域。该膜蒸馏器包括矩形的壳体、与壳体相连接上、下盖板、壳体内的中空纤维膜组件单元、中空管组件单元以及置于中空纤维膜组件单元和中空管组件单元之间的隔网组成，盖板上设置料液进出口，壳体腔分三段结构，其中上、下腔为对称的双腔结构，在上、下腔的同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空纤维膜组件单元，在上、下腔的另外同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空管组件单元，在上、下腔内分别设有方向一致的一块分隔板，在上、下腔之间的是连通的单腔。该膜蒸馏器制作过程简单、操作条件温和、密封效果好、应用范围广、热效率高，可以浓缩海水淡化后浓盐水等高含盐溶液。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种膜蒸馏器，属于膜分离装置

技术介绍
我国是严重缺水国家，水资源的缺乏和日益严重的水污染严重影响了人们的生活和社会的发展，海水淡化是解决目前困境实现新水源生产的重要途径，目前海水淡化技术未实现“零排放”，海水淡化后的浓海水(氯化钠含量为70g/L)直接排放到海洋中，造成海洋的严重污染。膜蒸馏(MD)是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，溶液中易挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和等优点，但是膜蒸馏技术还未实现大规模工业应用，其主要原因是还未开发出可市场化的高效膜蒸馏器，膜蒸馏是一个有相变的过程，如果热量不能有效回收，将引起能量方面的高操作成本，目前的膜蒸馏器的结构主要是管/壳式，这种膜蒸馏器不能有效回收热量，热效率较低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种膜蒸馏器，该膜蒸馏器的特点是制作过程简单、热效率高、操作条件温和、应用范围广泛。本技术是通过以下技术方案加以实现的:一种膜蒸馏器，包括矩形的壳体，壳体的上、下两端分别是上、下盖板，在上、下盖板上设置料液进出口以及在壳体的下部设置馏出液出口，壳体的腔内设置膜组件，其特征在于，壳体腔分三段结构，其中在上、下腔内分别设有方向一致的一块分隔板形成对称的双腔结构，在上、下腔之间是连通的单腔，在上、下腔的同一侧腔内由胶黏·剂固定至少两排中空纤维膜组件单元，在上、下腔的另外同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空管组件单元，在上、下腔之间的单腔内填充有按中空纤维膜组件单元与中空管组件单元相间排列的膜组件以及在相邻的中空纤维膜组件单元与中空管组件单元之间设置的隔网。上述结构的膜蒸馏器，其特征在于:中空纤维膜组件单元是由内径为0.l_2mm、壁厚为0.l-2mm、孔径为0.1-1 μ m、孔隙率为0.3-0.9、长度为100-2000mm和根数为10-1000的中空纤维膜构成的集合体，该集合体中的中空纤维膜的两端按照单根等间距排列固定成片状，在片状中空纤维膜组件单元中相邻的两根中空纤维膜的间距为0.l-3mm ;中空管组件单元是由内径为0.l-2mm、壁厚为0.l_2mm、长度为100-2000mm和根数为10-1000的中空管构成的集合体，该集合体中的中空管的两端按照单根等间距排列固定成片状，在片状中空管组件单元中相邻的中空管的间距为0.1-3_ ;隔网网孔为菱形孔或矩形孔的塑料网，其厚度为0.l-4mm。本技术的优点在于，该膜蒸馏器制作过程简单、密封效果好、热效率高、操作条件温和、应用广泛、便于实现工业化，该膜蒸馏器通过隔网保证了中空纤维膜组件单元和中空管组件单元的彼此稳定定位，约束中空纤维膜组件单元和中空管组件单元的各自运动，有效地防止中空纤维膜和中空管的直接接触，提高膜蒸馏过程的热效率，热效率可达90%以上，该膜蒸馏器全部采用聚丙烯材料等塑料制成，耐高温，耐酸碱，可处理高浓度盐水，产水质量高，可以达到99%以上的截留率。附图说明图1是本技术膜蒸馏器外形结构示意图。图2是本技术膜蒸馏器内结构示意图。图3是图2中单个中空纤维膜组件单元结构示意图。图4是图2的单个中空管组件单元结构示意图。图中:1为中空管组件单元的料液进口，2为馏出液出口，3为中空管组件单元的料液出口，4为中空纤维膜组件单元的料液进口，5为上盖板,6为壳体，7为下盖板,8为中空纤维膜组件单元的料液出口，9为隔网，10为中空纤维膜组件单元，11为分隔板，12为中空管组件单元，13为胶黏剂密封段，14为单根中空纤维膜，15为单根中空管。具体实施方式实施例1本膜蒸馏器的矩形壳体高度为1000mm，左右宽度为150mm，前后长度为150mm，壳体的壁厚为IOmm,于是由壳体形成高为1000mm,左右宽度为130mm,前后长度为130mm的腔体，其中上、下腔高度各为100mm。在上、下腔内的前后方向设置一块高度为100mm,前后长度为130mm，厚度为IOmm的分隔板；在上、下腔的左侧腔内设置排列整齐的中空纤维膜组件单元10个，每个中空纤维膜组件单元由内径为0.5 _、壁厚为0.15_、孔径为0.2μπκ孔隙率为0.68的40根聚丙烯中空纤维膜构成，其中在中空纤维膜的两端头按照相邻两根中空纤维膜的间距为0.5mm固定成片状；在上、下腔的右侧腔内设置排列整齐的中空管组件单元10个,每个中空管组件单元由内径为0.5 mm、壁厚为0.1mm的40根聚丙烯中空管构成，其中在中空管的两端头按照相邻两根中空管的间距为0.5mm固定成片状；中空纤维膜组件单元和中空管组件单元在上、下腔内由高度为80mm的环氧树脂固定；在中间腔内按照中空纤维膜组件单元和中空管组件单元相间排列、以及在每个中空纤维膜组件单元和相邻的中空管组件单元之间设置厚度为0.5_、网孔为矩形孔、材料为聚丙烯的隔网，在上、下腔分别加盖上盖板和下盖板，上盖板和下盖板的高度均为20mm,该膜蒸懼器的有效膜面积为0.5m2。以上述结构的膜蒸馏器能够进行海水淡化、超纯水的制备以及盐溶液的浓缩过程。下面以浓海水(氯化钠质量浓度为7%)淡化的过程为例，具体说明如下:将温度为10-50°C、流量为20L/h的常压浓海水通过膜蒸馏器的中空管组件单元料液进口 I进入中空管15内，海水从膜蒸馏器中空管组件单元料液出口 3流出后经外部换热进一步升温至95°C，然后从膜蒸馏器中空纤维膜组件单元料液进口 4进入中空纤维膜14内，在中空纤维膜14内高温海水不断蒸发，水蒸气通过中空纤维膜14壁上的微孔扩散到膜壳内的中空纤维膜14和中空管15之间的间隙中，并且在温度较低的中空管15的外壁上冷凝，冷凝过程释放的冷凝潜热被中空管15中的海 水吸收，使得中空管15中的海水温度不断升高，而中空纤维膜14内的物料温度不断降低，海水浓度不断增加，在壳体6内冷凝液淡水从馏出液出口 2流出，从中空纤维膜组件单元料液出口 8流出的已浓缩的海水根据需要进入下一级膜蒸馏器继续浓缩直至达到要求为止。实施例2实施例2的膜蒸馏器的结构形式与实施例1相同，只是矩形壳体的左右宽度由150mm变成260mm,前后长度由150mm变成260mm,分隔板的前后长度由130mm变成240mm,中空纤维膜组件单元数由10个变成20个，每个中空纤维膜组件单元中中空纤维膜数量由40根变成80根，中空管组件单元数由10个变成20个，每个中空管组件单元中中空管数量由40根变成80根，膜蒸馏器的有效膜面积由0.5 m2变成2 m2。该膜蒸馏器的具体工作过程与实施例1相同。权利要求1.一种膜蒸馏器，包括矩形的壳体，壳体的上、下两端分别是上、下盖板，在上、下盖板上设置料液进出口以及在壳体的下部设置馏出液出口，壳体的腔内设置膜组件，其特征在于，壳体腔分三段结构，其中在上、下腔内分别设有方向一致的一块分隔板形成对称的双腔结构，在上、下腔之间是连通的单腔，在上、下腔的同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空纤维膜组件单元，在上、下腔的另外同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空管组件单元，在上、下腔之间的单腔内填充有按中空纤维膜组件单元与中空管组件单元相间排列的膜组件以及在相邻的中空纤维膜组件单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜蒸馏器，包括矩形的壳体，壳体的上、下两端分别是上、下盖板，在上、下盖板上设置料液进出口以及在壳体的下部设置馏出液出口，壳体的腔内设置膜组件，其特征在于，壳体腔分三段结构，其中在上、下腔内分别设有方向一致的一块分隔板形成对称的双腔结构，在上、下腔之间是连通的单腔，在上、下腔的同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空纤维膜组件单元，在上、下腔的另外同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空管组件单元，在上、下腔之间的单腔内填充有按中空纤维膜组件单元与中空管组件单元相间排列的膜组件以及在相邻的中空纤维膜组件单元与中空管组件单元之间设置的隔网。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李凭力，耿洪鑫，吴浩赟，常贺英，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：