CN102309923B - 凝结管及使用其的过滤模块 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种凝结管及使用其的过滤模块。该凝结管，其是用于薄膜蒸馏的凝结用构件，该凝结管包含：一中空芯体，具有一中空隔间；一多孔性包覆层，具有气体渗透性但不透过液体；以及一凝结室(chamber)，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间(condensation compartments)。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜蒸馏用构件，特别是涉及一种应用于空气间隙薄膜蒸馏(air-gap membrane distillation；AGMD)，且可提高薄膜蒸馏的通量(flux)，进而提高蒸馏速度的凝结管及使用其的过滤模块。
背景技术
薄膜蒸馏，是藉由一可通过蒸气但不通过液体的多孔性薄膜将一高温液体与一低温液体隔开进行蒸馏过程。利用薄膜蒸馏的方法通常可分类为直接接触薄膜蒸馏(direct-contact membrane distillation；DCMD)、空气间隙薄膜蒸馏(air-gap membrane distillation；AGMD)、空气扫掠薄膜蒸馏(sweeping-gas membrane distillation；SGMD)及真空薄膜蒸馏(vacuum membrane distillation；VMD)四种。其中空气间隙薄膜蒸馏具有最高的热效率，已应用于各种从水中分离非挥发性成分，例如海水淡化系统，而且也适合应用于在DCMD法无法分离的某些挥发性成分，例如从水溶液中分离出酒精。但是介于薄膜与凝结表面的空气间隙，造成质量传输时的阻碍而使AGMD的渗透通量降低。国际专利WO8607585A揭露一种AGMD式蒸馏设备，指出空气间隙的厚度必须为0.2～1.0mm，以提高流速及降低热损耗。
目前，关于空气间隙薄膜蒸馏的理论及实验的文献，虽然有各种高渗透薄膜的制造及设计的报导，但是迄今工业上没有实用化的空气间隙薄膜蒸馏(AGMD)模块或系统，由于薄膜蒸馏为非等温过程(isothermalprocess)，因此薄膜蒸馏的设计不仅需要提供良好的流动条件、低压差及高堆集密度(packing density)，而且需要保证良好的热回收功能及热稳定性。虽然在板框式模块(plate and frame module)中(Liu，G.L.；Zhu，C.；Cheng，C.S.；Leung，C.W.，Theoretical and experimental studieson air gap membrane distillation.Heat Mass Transf.1998.34，329)平板薄膜显示最高的渗透通量，但是单一模块薄膜的比表面积为最低。另一方面，虽然使用中空纤维的模块(Cheng，L.H.；Wu，P.-C.；Chen，J.Numerical simulation and optimal design of AGMD-based hollow fibermodules for desalination.Ind.Eng.Chem.Res.2009，48，4948)可具有最高的堆集密度，但因为纤维的直径对长度的比而导致沿着纤维的压差为最大。
由此可见，上述现有的薄膜蒸馏模块或系统在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的凝结管及使用其的过滤模块，以提高薄膜蒸馏模块或系统的通量，达到实用化的需求，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的薄膜蒸馏模块或系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的凝结管及使用其的过滤模块，所要解决的技术问题是使其可以提高空气间隙薄膜蒸馏的通量，非常适于实用。
本发明的另一目的在于，克服现有的薄膜蒸馏模块或系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的凝结管，所要解决的技术问题是使其应用于空气间隙薄膜蒸馏模块时，除用于支持薄膜外，还可提供各种空气间隙的厚度及数目，藉由调整这些可变结构，可提高渗透通量，从而更加适于实用。
本发明的再一目的在于，克服现有的薄膜蒸馏模块或系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的过滤模块，所要解决的技术问题是使其藉由结合电能、太阳能、废物转化能源作为提供温度梯度的能量来源，进行薄膜蒸馏，达成各种过滤处理的效果，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种凝结管，其是用于薄膜蒸馏的凝结用构件，该凝结管包含：一中空芯体，具有一中空隔间；一多孔性包覆层，包覆该中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；以及一凝结室(chamber)，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体间呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间(condensation compartments)。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的凝结管，其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜。
前述的凝结管，其中所述的多孔性薄膜是选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)。
前述的凝结管，其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜及一网状物(mesh)，用以支持该多孔性薄膜。
前述的凝结管，其中所述的多个鳍片与该多孔性薄膜接触的面上具有多个细微构造。
前述的凝结管，更包含一冷却媒介，流过该中空隔间。
前述的凝结管，其中所述的中空芯体与该多个鳍片为一体成形。
前述的凝结管，其中所述的中空芯体是由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种过滤模块，用于薄膜蒸馏，该过滤模块包括：一中空芯体，具有一中空隔间；一多孔性包覆层，包覆该中空隔间且具有气体渗透性但不透过液体；一外壳，具有一入口，以便提供一流体进行过滤；一蒸发室，是由该多孔性包覆层与该外壳之间的空间所构成，与该外壳的该入口连通，该蒸发室接收来自外部的热源，以蒸发该流体；以及一凝结室(condensationchamber)，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间(condensationcompartments)。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的过滤模块，其中所述的热源是选自下列的一者或其任意组合：电阻式加热器、红外线加热器、太阳能、废弃物转化热能。
前述的过滤模块，其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜。
前述的过滤模块，其中所述的多孔性薄膜是选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)。
前述的过滤模块，多孔性包覆层包含一多孔性薄膜及一网状物(mesh)，设置于该多孔性薄膜上，用以支持该多孔性薄膜。
前述的过滤模块，其中所述的多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造。
前述的过滤模块，更包含一冷却媒介，流过该中空隔间。
前述的过滤模块，其中所述的中空芯体与该多个鳍片为一体成形。
前述的过滤模块，其中所述的中空芯体是由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。
前述的过滤模块，其中所述的出口是用以收集通过该多孔性包覆层的流体。
前述的过滤模块，其是应用于选自下列之一的系统中：水纯化系统、盐水淡化处理系统、废水净化系统、血液透析的水处理系统。
本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种过滤模块，用于薄膜蒸馏，该过滤模块包括：一外壳，具有一入口，以便提供一流体进行过滤；多个中空芯体，该中空芯体分别具有一中空隔间，该些中空隔间互相连通；多个多孔性包覆层，分别包覆该些中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；以及一蒸发室，是由该些多孔性包覆层与该外壳之间的空间所构成，与该外壳的该入口连通，该蒸发室接收来自外部的热源，以蒸发该流体；多个凝结室，其中每一凝结室是由一中空芯体分别与一对应的多孔性包覆层之间的空间所构成，各凝结室包含一与外部连通的出口，该些出口互相连通，且各凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将各凝结室分隔成多个凝结隔间。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的过滤模块，其中所述的热源可为电阻式加热器、红外线加热器、太阳能、废弃物转化热能。
前述的过滤模块，其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜。
前述的过滤模块，其中所述的多孔性薄膜是选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)。
前述的过滤模块，其中各该多孔性包覆层包含一多孔性薄膜及一网状物(mesh)，分别设置于各该多孔性薄膜上，用以支持各该多孔性薄膜。
前述的过滤模块，其中所述的多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造(microstructures or texture)。
前述的过滤模块，更包含一冷却媒介，流过该些中空隔间。
前述的过滤模块，其中所述的各该中空芯体与各该多个鳍片可为一体成形，而该中空芯体可由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。
前述的过滤模块，其中所述的出口是用以收集通过该多孔性包覆层的流体。
前述的过滤模块，其可应用于水纯化系统、盐水淡化处理系统、废水净化系统、血液透析的水处理系统等各种过滤纯化处理系统。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明凝结管及使用其的过滤模块至少具有下列优点及有益效果：根据本发明的凝结管，可应用于空气间隙薄膜蒸馏模块，除用于支持薄膜外，还可提供各种空气间隙的厚度及数目，藉由调整这些可变结构，可提高渗透通量，进而可提高空气间隙薄膜蒸馏的通量。而使用其的过滤模块，应用于空气间隙薄膜蒸馏模块，可容易地依比例放大(scale up)，达到量产的需求。此外，藉由结合电能、太阳能、废物转化能源作为提供温度梯度的能量来源，进行薄膜蒸馏，达成了各种过滤处理的效果。
综上所述，本发明是有关于一种凝结管及使用其的过滤模块。该凝结管，其是用于薄膜蒸馏的凝结用构件，该凝结管包含：一中空芯体，具有一中空隔间；一多孔性包覆层，具有气体渗透性但不透过液体；以及一凝结室(chamber)，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间(condensationcompartments)。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是显示空气间隙薄膜蒸馏(AGMD)的基本操作原理的示意图。
图2是显示根据本发明一实施例的凝结管的剖面示意图。
图3是显示根据本发明一实施例的过滤模块的分解立体示意图。
图4A是显示图3所示的过滤模块的侧面示意图。
图4B是显示图4A所示的过滤模块的沿A-A线的剖面示意图。
图5是显示根据本发明另一实施例的过滤模块的剖面示意图。
图6是显示根据本发明再一实施例的过滤模块的剖面示意图。
图7是显示根据本发明另一实施例的中空芯体及多个鳍片结构的剖面示意图。
图8是显示根据本发明一实施例的过滤模块的透视立体示意图。
图9是显示图3的过滤模块的凝结管所含的鳍片数目与通量的柱状图。
100，100’：过滤模块 200，200’：中空芯体
210：中空隔间 300：多孔性薄膜
400：外壳 410：入口
500：蒸发室 600：凝结室
610：出口 620，620’：鳍片
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的凝结管及使用其的过滤模块其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明的一些实施例将详细描述如下。然而，除了以下描述外，本发明还可以广泛地在其他实施例施行，并且本发明的保护范围并不受实施例的限定，其以权利要求的保护范围为准。再者，为提供更清楚的描述及更容易理解本发明，图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘示出，以求图式的简洁。
图1是显示空气间隙薄膜蒸馏(AGMD)的基本操作原理的示意图。如图1所示，蒸气从高温侧通过疏水性薄膜及空气间隙后，凝结于冷凝表面上。因为渗透通量是薄膜在供给侧(feed side)的绝对温度及透膜温度差的函数，为了提高AGMD的效能以及显著地降低系统的成本与能量消耗，AGMD的设计必须达成：(1)薄空气间隙但流畅的质量传输(δg+δf)；(2)高供给流速(feed flow rate)及供给温度(feed temperature(Th))；(3)低的低温侧(凝结侧(Tc))；(4)在流动方向上温度变动低；(Th及Tc)；(5)有效运用太阳能；(6)容易运作及维护；以及(7)容易依比例放大。
因此，根据本发明一实施例，提供一种凝结管，其是用于薄膜蒸馏的凝结用构件。该凝结管包含：一中空芯体，具有一中空隔间；一多孔性包覆层，包覆该中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；以及一凝结室(chamber)，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体间呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间(condensationcompartments)。
在一实施例中，该多孔性包覆层可包含一多孔性薄膜。其中，该多孔性薄膜可选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)。此外，该多孔性包覆层可包含一多孔性薄膜及一网状物(mesh)，用以支持上述多孔性薄膜。在另一实施例，可藉由使上述多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造，例如多个凹槽(grooves)，以支持上述多孔性包覆层，维持该多个通道的空间。上述凝结管，可更包含一冷却媒介，流过该中空隔间，用以提供供给侧与凝结侧间的温度差。上述凝结管中，该中空芯体与该多个鳍片可为一体成形。例如该中空芯体可由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。图2是显示根据本发明一实施例的凝结管的剖面示意图。如图2所示，凝结管10包含一中空芯体13、一多孔性包覆层11及一凝结室14，该中空芯体13具有一中空隔间15，凝结室14中具有多个鳍片12。该中空芯体13与多个鳍片12可藉由机械加工一体成形所构成。该中空芯体13与多个鳍片12的材料可为金属、合金、塑胶或复合材料，例如铜或工程塑胶，依据应用的需求，该中空芯体13与多个鳍片12的材料必须为无毒，且在操作温度范围内不产生污染物的材料。此外，更理想的构成为使系统的供给侧至凝结侧没有热阻，亦即达到最高的供给侧与凝结侧间的温度差，依据该原则，在使用不同构成材料时，藉由调整系统构成的设计，例如中空芯体13的长度、宽度、直径等或鳍片的厚度、宽度等，可以使系统通量最佳化。因此，图2所示的结构示意图仅为本发明的实施状态之一，本发明不限于图2所示的结构示意图，实际的结构会随使用的材料、系统设计、应用需求等因素而异。
根据本发明另一实施例，揭露一种过滤模块，用于薄膜蒸馏，该过滤模块包括：一中空芯体，具有一中空隔间；一多孔性包覆层，包覆该中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；一外壳，具有一入口，以便提供一流体进行过滤；一蒸发室，是由该多孔性包覆层与该外壳之间的空间所构成，与该外壳的该入口连通，该蒸发室接收来自外部的热源，以蒸发该流体；以及一凝结室(condensation chamber)，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体间呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间(condensation compartments)。
在一实施例中，上述热源可选自下列的一者或其任意组合：电阻式加热器、红外线加热器、太阳能、废弃物转化热能。在一实施例中，上述多孔性包覆层可为一多孔性薄膜，该多孔性薄膜可选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)。上述过滤模块，多孔性包覆层可包含一多孔性薄膜及一网状物(mesh)，设置于该多孔性薄膜上，用以支持该多孔性薄膜，网状物设置于该多孔性薄膜上的方法，例如可将网状物与多孔性薄膜藉由热压层合。在另一实施例，可藉由使上述多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造，例如多个凹槽(grooves)，以支持上述多孔性包覆层，维持该多个通道的空间。此外，上述过滤模块可更包含一冷却媒介，流过该中空隔间，用以提供供给侧与凝结侧间的温度差。在一实施例中，上述过滤模块的中空芯体与多个鳍片可为一体成形，该中空芯体可由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面可为鳍片状。上述过滤模块中，该出口是用以收集通过该多孔性包覆层的流体。上述过滤模块，可应用于水纯化系统、盐水淡化处理系统、废水净化系统、或血液透析的水处理系统等。
具体地，例如图3是显示根据本发明一实施例的过滤模块的分解立体示意图，图4A是显示图3所示的过滤模块的侧面示意图，图4B是显示图4A所示的过滤模块的沿A-A线的剖面示意图。过滤模块100包含一中空芯体200、一多孔性薄膜300、一外壳400、一蒸发室500、一凝结室600。一入口410，位于外壳400上，与外界连通，以便提供一待过滤流体进行过滤程序。一出口610，使凝结室与外部连结，通过该多孔性薄膜300且在凝结室600凝结的流体，经由该出口610流出过滤模块100。此外，一冷却媒介(或冷却水)通过该中空芯体200的中空隔间210，该中空隔间藉由其空心圆柱体结构，经由上下开口与外部连通。
当然，本发明不限于上述空心圆柱体结构，在另一实施例中，该中空隔间可具有多边形空心柱状结构，其剖面可为其他各种形状。该凝结室600包含沿该中空芯体间呈放射状设置的多个鳍片620。鳍片的剖面形状不限于图4A-图4B所示的形状，可为其他各种形状，鳍片的数目不限于图4B所示的10片，可为4、6等任意整数，如图5及图6所示，图5是显示根据本发明另一实施例的过滤模块的剖面示意图，图6是显示根据本发明再一实施例的过滤模块的剖面示意图。可依据过滤模块的设计，例如工艺条件及鳍片的形状、大小(剖面的长宽比)等各种可变参数，进行调整，使过滤模块的效能最佳化。参考图3所示，过滤模块100的中空芯体200与多个鳍片620为一体成形，例如可利用一空心铜管藉由机械加工而形成。但是，本发明不限于此，中空芯体200与多个鳍片620可分别设置。例如图7是显示根据本发明另一实施例的中空芯体及多个鳍片的结构的剖面示意图。如图7所示，中空芯体200’可藉由将一空心管沿直径方向形成多个沟槽而构成，将具有对应该沟槽形状的多个鳍片620’钳入沟槽中而固定。而且，中空芯体可由多个中空管连结所构成，如此可使中空芯体的大小(或长度)任意变化，不受加工机的限制，而且可以降低成本，另一方面更可以使过滤模块容易地依比例放大(scale up)，达到量产的需求。
此外，在一实施例中，该多孔性薄膜300为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)薄膜，而在另一实施例中，该多孔性薄膜300可包含一PTFE薄膜及层合于该多孔性薄膜的一网状物(mesh)(未图示)。
根据本发明另一实施例，揭露一种过滤模块，用于薄膜蒸馏，该过滤模块100’是由多个上述过滤模块100所构成，但仅具有一个外壳。
图8是显示根据本发明一实施例的过滤模块的透视立体示意图，该过滤模块包括：一外壳，具有一入口，以便提供一流体进行过滤；多个中空芯体，该中空芯体分别具有一中空隔间，该些中空隔间互相连通；多个多孔性薄膜，具有气体渗透性但不透过液体；以及一蒸发室，是由该些多孔性薄膜与该外壳之间的空间所构成，与该外壳的该入口连通，该蒸发室接收来自外部的热源，以蒸发该流体；多个凝结室，其中每一凝结室是由一中空芯体分别与一对应的多孔性包覆层之间的空间所构成，各凝结室包含一与外部连通的出口，该些出口互相连通，且各凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将各凝结室分隔成多个凝结隔间。
图8所示的过滤模块100’的外壳可由金属、合金、塑胶或复合材料等材料构成，只要可以让蒸发室接收来自外部的热源即可。
在一实施例中，上述热源可选自下列的一者或其任意组合：电阻式加热器、红外线加热器、太阳能、废弃物转化热能。上述多孔性包覆层可为一多孔性薄膜，该多孔性薄膜可选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride)。上述过滤模块，上述多个多孔性包覆层可包含多个多孔性薄膜及可更包含多个网状物(mesh)，分别设置于该多个多孔性薄膜上，用以支持该多孔性薄膜。此外，上述过滤模块可更包含一冷却媒介，流过该中空隔间，用以提供供给侧与凝结侧间的温度差。在一实施例中，上述过滤模块的中空芯体与多个鳍片可为一体成形，该中空芯体可由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面可为鳍片状。上述过滤模块中，该出口是用以收集通过该多孔性薄膜的流体。上述过滤模块，可应用于水纯化系统、盐水淡化处理系统、废水净化系统、或血液透析的水处理系统等。
图9是显示图3的过滤模块的凝结管所含的鳍片数目与通量的柱状图。图9显示了凝结管所含的鳍片数目对过滤模块的通量的影响，图3的过滤模块仅包含单一凝结管，过滤模块的通量随凝结管的鳍片数目增加而增加，其中凝结侧(Tc)＝303K，供给温度(feed temperature(Th))＝323K。鳍片数目为10时，通量约为15kg/m2h，对照方氏(C.Feng et al.)等人发表的AGMD的海水淡化系统(参考C.Feng et al.，Journal of MembraneScience，311(2008)1-6)，在温度差60℃下最高的通量为11～12kg/m2h，另外科氏(J.Koschkowski)等人发表的基于MD的太阳能热驱动的淡化工厂(参考J.Koschkowski et al.，Desalination 156(2003)295-304)，其最大输出仅约为1.17kg/m2h(281/m2d)。因此，根据本发明的设计，仅利用图3的过滤模块即超越目前使用的系统，此外根据本发明的设计，如图8所示，在过滤模块中使用多个凝结管，可以容易地放大系统规模(scale up)，如图8的系统的实测中，使用多个凝结管时通量会随凝结管的数目倍数增加。
在海水淡化系统的应用上，若将盐度(salinity)7800ppm的盐水导入图3的过滤模块，其输出的水的盐度为90ppm，对照一般淡水的盐度为180ppm。由此得知，根据本发明的过滤模块，具有优异的去盐(desalination)效果。
综上所述，根据本发明的凝结管，可应用于空气间隙薄膜蒸馏模块，除用于支持薄膜外，可提供各种空气间隙的厚度及数目，藉由调整这些可变结构，可提高渗透通量，可提高空气间隙薄膜蒸馏的通量。使用其的过滤模块，应用于空气间隙薄膜蒸馏模块，可容易地依比例放大(scale up)，达到量产的需求。此外，藉由结合电能、太阳能、废物转化能源作为提供温度梯度的能量来源，进行薄膜蒸馏，达成各种过滤处理的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (30)
1.一种凝结管，其特征在于其是用于薄膜蒸馏的凝结用构件，该凝结管包含：
一中空芯体，具有一中空隔间，并且该中空芯体表面形成多个沟槽，且具有对应该沟槽形状的多个鳍片钳入该沟槽中而固定；
一多孔性包覆层，包覆该中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；以及
一凝结室，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间。
2.根据权利要求1所述的凝结管，其特征在于其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜。
3.根据权利要求2所述的凝结管，其特征在于其中所述的多孔性薄膜是选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯。
4.根据权利要求2所述的凝结管，其特征在于其中所述的多孔性包覆层更包含一网状物，用以支持该多孔性薄膜。
5.根据权利要求2所述的凝结管，其特征在于其中所述的多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造。
6.根据权利要求1所述的凝结管，其特征在于更包含一冷却媒介，流过该中空隔间。
7.根据权利要求1所述的凝结管，其特征在于其中所述的中空芯体与该多个沟槽为一体成形。
8.根据权利要求7所述的凝结管，其特征在于其中所述的中空芯体是由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。
9.一种过滤模块，其特征在于其用于薄膜蒸馏，该过滤模块包括：
一中空芯体，具有一中空隔间，并且该中空芯体表面形成多个沟槽，且具有对应该沟槽形状的多个鳍片钳入该沟槽中而固定；
一多孔性包覆层，包覆该中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；
一外壳，具有一入口，以便提供一流体进行过滤；
一蒸发室，是由该多孔性包覆层与该外壳之间的空间所构成，与该外壳的该入口连通，该蒸发室接收来自外部的热源，以蒸发该流体；以及
一凝结室，是由该中空芯体与该多孔性包覆层之间的空间所构成，包含一与外部连通的出口，且该凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将该凝结室分隔成多个凝结隔间。
10.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于其中所述的热源是选自下列的一者或其任意组合：电阻式加热器、红外线加热器、太阳能、废弃物转化热能。
11.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜。
12.根据权利要求11所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多孔性薄膜是选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯。
13.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜及一网状物，设置于该多孔性薄膜上，用以支持该多孔性薄膜。
14.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造。
15.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于更包含一冷却媒介，流过该中空隔间。
16.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于其中所述的中空芯体与该多个沟槽为一体成形。
17.根据权利要求16所述的过滤模块，其特征在于其中所述的中空芯体是由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。
18.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于其中所述的出口是用以收集通过该多孔性包覆层的流体。
19.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于其是应用于选自下列之一的系统中：水纯化系统、盐水淡化处理系统、废水净化系统、血液透析的水处理系统。
20.一种过滤模块，其特征在于其用于薄膜蒸馏，该过滤模块包括：
一外壳，具有一入口，以便提供一流体进行过滤；
多个中空芯体，该中空芯体分别具有一中空隔间，并且该中空芯体表面形成多个沟槽，且具有对应该沟槽形状的多个鳍片钳入该沟槽中而固定，该些中空隔间互相连通；
多个多孔性包覆层，分别包覆该些中空芯体且具有气体渗透性但不透过液体；以及
一蒸发室，是由该些多孔性包覆层与该外壳之间的空间所构成，与该外壳的该入口连通，该蒸发室接收来自外部的热源，以蒸发该流体；
多个凝结室，其中每一凝结室是由一中空芯体分别与一对应的多孔性包覆层之间的空间所构成，各凝结室包含一与外部连通的出口，该些出口互相连通，且各凝结室包含沿该中空芯体呈放射状设置的多个鳍片，该多个鳍片将各凝结室分隔成多个凝结隔间。
21.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其中所述的热源是选自下列的一者或其任意组合：电阻式加热器、红外线加热器、太阳能、废弃物转化热能。
22.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多孔性包覆层包含一多孔性薄膜。
23.根据权利要求22所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多孔性薄膜是选自下列的一者或其任意组合：聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯。
24.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多个多孔性包覆层包含一多孔性薄膜及一网状物，分别设置于该多个多孔性薄膜上，用以支持该多个多孔性薄膜。
25.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其中所述的多个鳍片与该多孔性包覆层接触的面上具有多个细微构造。
26.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于更包含一冷却媒介，流过该些中空隔间。
27.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其中各该中空芯体与各该多个沟槽为一体成形。
28.根据权利要求27所述的过滤模块，其特征在于其中所述的中空芯体是由至少一中空管连结而成，该中空管的剖面为鳍片状。
29.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其中所述的出口是用以收集通过该多孔性包覆层的流体。
30.根据权利要求20所述的过滤模块，其特征在于其是应用于选自下列之一的系统中：水纯化系统、盐水淡化处理系统、废水净化系统、血液透析的水处理系统。
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