CN102600725A - 基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置，再生装置包括冷/热源液相换热器，冷/热源气相换热器，第一腔室，第一活塞，活塞杆，第二活塞，进液阀，排液阀，第二腔室，反渗透膜，充压模块和充压阀。本发明以热压作为驱动力，通过变压缩面积，以较低的热压获得较高的反渗透压，为反渗透膜溶液侧提供高压，使稀溶液中的水分渗透出来，溶液浓度增加，从而实现溶液的再生。本发明为溶液再生提供了一种可行的方法与方案，结构简单、易行、经济性较高。

Description

基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置
技术领域
本发明属于溶液再生、变截面热压缩、反渗透的技术领域,尤其涉及一种基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置。
背景技术
近几十年来，溶液再生技术受到国内外学者的普遍重视，成为研究热点之一。传统的溶液再生方法，利用溶液表面水蒸气分压力与空气中水蒸气分压力的差值，实现两者之间的传质。该方法存在一些不足，如传质效果差、再生装置庞大、再生过程常常需要额外的能量、以及一些工艺性问题。因此研究新型的溶液再生方式仍有十分重要的意义。    
基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置，以热压作为驱动力，为反渗透膜溶液侧提供高压，使稀溶液中的水分渗透出来，溶液浓度增加，从而实现溶液的再生。通过变压缩面积，以较低的热压获得较高的反渗透压，从而实现热压缩在较小的冷/热源变化温区里不需要很大的饱和压强变化。
发明内容
本发明提出了一种基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置，该装置以热压作为驱动力，通过变压缩面积，以较低的热压获得较高的反渗透压，为反渗透膜溶液侧提供高压，使稀溶液中的水分渗透出来，溶液浓度增加，从而实现溶液的再生，同时实现热压缩在较小的冷/热源变化温区里，不需要很大的饱和压强变化，是一种节能、易实现、结构简单的溶液再生方式。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
    一种基于变截面热压缩的溶液再生装置，包括：冷/热源液相换热器1，冷/热源气相换热器2，第一腔室3，第一活塞4，活塞杆5，第二活塞6，进液阀7，排液阀8，第二腔室9，反渗透膜10，充压模块11和充压阀12。
    其中冷/热源液相换热器1位于第一腔室3内部的液相部分，冷/热源气相换热器2位于第一腔室3内部的气相部分，冷/热源液相换热器1与冷/热源气相换热器2串联连接。
    第一活塞4位于第一腔室3内部的右侧，第一活塞4与活塞杆5的上端连接，第二活塞6与活塞杆5的下端连接，反渗透膜10位于第二腔室9内部的右侧，进液阀7与第二腔室9左侧连接，排液阀8与第二腔室9下侧连接，充压模块11通过充压阀12与第一腔室（3）下部的右侧连接。
    一种基于变截面热压缩的溶液再生方法，包括充压、加压和泄压过程。
    其中充压过程为，打开充压阀12,利用充压模块11对第一腔室3充注一定量的工质，充注完成后关闭充压阀12。
   加压过程为，打开进液阀7，关闭排液阀8，液体充满第二腔室9后，关闭进液阀7，利用冷/热源液相换热器1、冷/热源气相换热器2加热第一腔室3中的工质，使第一腔室3中液体工质气化保持较高的压力，推动第一活塞4向下移动，通过活塞杆5带动第二活塞6向下移动，对第二腔室9内的稀溶液进行压缩，为反渗透膜提供高压，进行溶液再生。
    所述泄压过程为，进液阀7、排液阀8保持关闭，利用冷/热源液相换热器1、冷/热源气相换热器2冷却第一腔室3中的工质并使得气相的部分工质冷凝为液体，使第一腔室3中保持较低的压力，在压差的作用下，第一活塞4与第二活塞6一起向上运动，对第二腔室9内的浓溶液进行泄压，泄压后，打开排液阀8。
充入第一腔室3中的工质可以是制冷工质的任一种。第一腔室3的驱动能量可以来自太阳能、废弃能源、常温液体或制冷系统。
本发明的基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置，其特征在于：该装置包括冷/热源液相换热器，冷/热源气相换热器，第一腔室，第一活塞，活塞杆，第二活塞，进液阀，排液阀，第二腔室，反渗透膜，充压模块，充压阀。
冷/热源液相换热器位于第一腔室内部的液相部分、冷/热源气相换热器位于第一腔室内部的气相部分，冷/热源液相换热器与冷/热源气相换热器串联连接。第一活塞位于第一腔室内部的右侧，第一活塞与活塞杆的上端连接，第二活塞与活塞杆的下端连接，反渗透膜位于第二腔室内部的右侧，进液阀与第二腔室左侧连接，排液阀与第二腔室下侧连接，充压模块通过充压阀与第一腔室下部的右侧连接。
本发明的基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置，该方法以热压作为驱动力，通过变压缩面积，以较低的热压获得较高的反渗透压，为反渗透膜溶液侧提供高压，使稀溶液中的水分渗透出来，溶液浓度增加，从而实现溶液的再生，同时实现热压缩在较小的冷/热源变化温区里，不需要很大的饱和压强变化。通过控制工质的温度，从而控制其气液两相的压力，完成对稀溶液的加压和浓溶液的泄压过程。加压时，通过冷/热源液相换热器、冷/热源气相换热器提高第一腔室中工质的温度，进而提高第一腔室中压力，使第一活塞向下移动，对稀溶液加压；泄压时，通过冷/热源液相换热器、冷/热源气相换热器降低工质的温度，进而降低第一腔室中压力，使第一活塞向上移动，对浓溶液泄压。
该方法及装置中，第一腔室中的工质可以是制冷工质的任一种，如CO2、R22，R123，R23等，只要选用的工质满足使用即可。
该方法及装置中，冷/热源中的能量可以来自太阳能、废弃能源、常温液体或制冷系统，只要与合适的工质搭配使用，满足装置运行即可。
该方法及装置中，冷/热源液相换热器、冷/热源气相换热器的功能侧重不同，加热第一腔室中的工质时，冷/热源液相换热器起主要作用；冷却第一腔室中的工质时，冷/热源气相换热器起主要作用。
本发明的有益效果为。
1、此方法可以利用工业余热、太阳能、常温液体、制冷剂等能源作为第一腔室的驱动能源，能源的选择范围较广，且有利于实现废弃能源或者可再生能源有效利用。
2、本方法中，第一腔室中的工质可以是制冷工质的任一种，如CO2、R22，R123，R23等，只要选用的两种工质满足使用即可，工质的选择范围较广。
3、冷/热源变化温区较小，对应的饱和压强变化不需要很大。通过变压缩面积，以较低的热压获得较高的反渗透压，操作方便灵活。
4、本方法中，工质液相和气相均设置换热器，有利于对工质温度的灵活控制，系统响应较快。
5、本方法为溶液再生提供了一种可行的方法与方案，结构简单、易行、经济性较高。
附图说明
图1是本发明一种基于变截面热压缩的溶液再生装置的结构示意图。
其中：冷/热源液相换热器1，冷/热源气相换热器2，第一腔室3，第一活塞4，活塞杆5，第二活塞6，进液阀7，排液阀8，第二腔室9，反渗透膜10，充压模块11，充压阀12。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行说明。
基于变截面热压缩的溶液再生方法及装置，该装置包括冷/热源液相换热器，冷/热源气相换热器，第一腔室，第一活塞，活塞杆，第二活塞，进液阀，排液阀，第二腔室，反渗透膜，充压模块，充压阀。具体实施方案如下：装置运行过程分为充压、稀溶液加压和浓溶液泄压过程。充压过程：打开充压阀,利用充压模块对第一腔室充注一定量的工质，充注完成后关闭充压阀；加压过程:打开进液阀，关闭排液阀，液体充满第二腔室后，关闭进液阀。利用冷/热源液相换热器、冷/热源气相换热器加热第一腔室中的工质，使第一腔室中保持较高的压力，压缩第一活塞向下移动，通过活塞杆带动第二活塞向下移动，对第二腔室内的稀溶液进行压缩。稀溶液中的水分通过反渗透膜渗透出去。当溶液浓度达到所需要求后，开始泄压过程；泄压过程：进液阀、排液阀保持关闭。利用冷/热源液相换热器、冷/热源气相换热器冷却第一腔室中的工质，使第一腔室中保持较低的压力，在压差的作用下，第一活塞与第二活塞一起向上运动，对第二腔室内的浓溶液进行泄压。泄压完成后，打开排液阀，将浓溶液排出，即完成溶液再生过程。
本发明中第一腔室中的工质可以是制冷工质的任一种，如CO2、R22，R123，R23等，只要选用的两种工质满足使用即可。冷/热源的能量可以来自太阳能、废弃能源、常温液体或制冷系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于变截面热压缩的溶液再生装置，其特征在于包括：冷/热源液相换热器（1），冷/热源气相换热器（2），第一腔室（3），第一活塞（4），活塞杆（5），第二活塞（6），进液阀（7），排液阀（8），第二腔室（9），反渗透膜（10），充压模块（11）和充压阀（12）；
    其中冷/热源液相换热器（1）位于第一腔室（3）内部的液相部分，冷/热源气相换热器（2）位于第一腔室（3）内部的气相部分，冷/热源液相换热器（1）与冷/热源气相换热器（2）串联连接；
    第一活塞（4）位于第一腔室（3）内部的右侧，第一活塞（4）与活塞杆（5）的上端连接，第二活塞（6）与活塞杆（5）的下端连接，反渗透膜（10）位于第二腔室（9）内部的右侧，进液阀（7）与第二腔室（9）左侧连接，排液阀（8）与第二腔室（9）下侧连接，充压模块（11）通过充压阀（12）与第一腔室（3）下部的右侧连接。
2.一种基于变截面热压缩的溶液再生方法，其特征在于包括充压、加压和泄压过程：
    其中所述充压过程为，打开充压阀（12）,利用充压模块（11）对第一腔室（3）充注一定量的工质，充注完成后关闭充压阀（12）；
   所述加压过程为，打开进液阀（7），关闭排液阀（8），液体充满第二腔室（9）后，关闭进液阀（7），利用冷/热源液相换热器（1）、冷/热源气相换热器（2）加热第一腔室（3）中的工质，使第一腔室（3）中液体工质气化保持较高的压力，推动第一活塞（4）向下移动，通过活塞杆（5）带动第二活塞（6）向下移动，对第二腔室（9）内的稀溶液进行压缩，为反渗透膜提供高压，进行溶液再生；
    所述泄压过程为，进液阀（7）、排液阀（8）保持关闭，利用冷/热源液相换热器（1）、冷/热源气相换热器（2）冷却第一腔室（3）中的工质并使得气相的部分工质冷凝为液体，使第一腔室（3）中保持较低的压力，在压差的作用下，第一活塞（4）与第二活塞（6）一起向上运动，对第二腔室（9）内的浓溶液进行泄压，泄压后，打开排液阀（8）。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述充入第一腔室（3）中的工质可以是制冷工质的任一种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一腔室（3）的驱动能量可以来自太阳能、废弃能源、常温液体或制冷系统。
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