CN106943877A - 利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置 - Google Patents

利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106943877A
CN106943877A CN201710251218.8A CN201710251218A CN106943877A CN 106943877 A CN106943877 A CN 106943877A CN 201710251218 A CN201710251218 A CN 201710251218A CN 106943877 A CN106943877 A CN 106943877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
membrane materials
swirl flow
housing
utilization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710251218.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106943877B (zh
Inventor
金煜
田程友
颜学升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201710251218.8A priority Critical patent/CN106943877B/zh
Publication of CN106943877A publication Critical patent/CN106943877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106943877B publication Critical patent/CN106943877B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/364—Membrane distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/366—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/447—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by membrane distillation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明属于膜蒸馏水处理技术领域，具体设计一种利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置。该装置包括壳体，中空纤维膜，料液进口，料液出口，渗透侧进口，渗透侧出口，料液出口阀门，底壳，导流片，支架，排气阀，液位观察口。该装置应用于膜蒸馏系统中，能够在膜组件中制造漩涡，加大了膜表面的扰动，一方面，破坏了温度边界层和浓度边界层，从而强化膜蒸馏过程中的传热传质过程，另一方面，漩涡可以带走膜表面及膜组件死角的颗粒物。具有广泛的应用前景。

Description

利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置
技术领域
本专利属于膜蒸馏水处理技术领域，具体设计一种利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置。
背景技术
中国的淡水资源情况十分严峻，而海水淡化是解决水资源短缺的有效途径。膜蒸馏过程是一种将膜技术和膜蒸馏相结合的分离过程，膜蒸馏过程中的膜具有疏水性，该膜只允许水蒸汽透过而不被料液润湿。膜蒸馏过程的基本原理为料液中易挥发性组分在膜两侧蒸汽压差的推动下穿过微孔疏水膜的膜孔，并在微孔疏水膜的另一侧冷凝，该方法具有产品水纯度高，能量利用率高，操作条件温和等优点，但是由于膜蒸馏过程中会产生温度边界层和浓度边界层，使得产水量大大降低，同时膜污染问题也面临严峻挑战。
CN105344249A公开了一种调节装置、膜蒸馏装置及系统，利用向膜组件热侧通空气的方法来增加膜表面的扰动，破坏温度边界层和浓度边界层增加膜通量，该方法缺点在于会存在气泡依附于膜表面，影响膜表面传质面积和传热系数。
CN1416942A公开了一种超声波与磁场共同防治膜污染的装置，利用超声波的空化作用和磁场的防垢共同作用来有效减少膜污染程度，超声波的空化作用可以一定程度上破坏层流，该方法缺点在于只适用于小型膜组件，在大型膜组件中效果一般。
CN101496999B公开一种高温膜蒸馏装置，该装置利用挡流板，增加了通过中空纤维膜的质量和热量传递。该方法缺点在于一方面增加了膜组件内热料液的压力损失，提高了泵的能量消耗，另一方面挡流板的布置损失了膜组件中的可利用面积。
发明内容
本发明旨在解决在膜蒸馏过程中，由于温度极化和浓度极化，膜污染的问题导致膜通量下降的问题。
本发明通过如下技术方案得以实现：
利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，包括壳体，料液进口，料液出口，渗透侧进口，渗透侧出口，底壳，中空纤维膜和液位观察口。料液进口位于壳体顶部，所述料液进口下端布置有一定角度的导流片Ⅱ，料液出口管道位于底壳中央，渗透侧进口位于壳体一侧，渗透侧出口位于壳体另一侧，中空纤维膜布置在壳体内部，其内部空腔联通渗透侧进口和渗透侧出口，液位观察口位于壳体侧面，液位观察口采用防雾镜进行遮盖，上标有水位刻度，形状为矩形，热液侧液体温度较高，产生蒸汽模糊液位观察口，故选用防雾镜进行遮盖。
料液侧可以加入海水，工业污水，生活污水等废水，渗透侧可以通入冷水进行直接冷却，也可将渗透侧蒸汽通过真空泵抽入冷凝器冷却。
作为优选，中空纤维膜数量控制在220～2412根，材料为改性聚丙烯。
作为优选，所述料液进口为若干个。
作为优选，渗透侧出口管道上还装有料液出口阀门，可以调节料液出口流量。
作为优选，底壳设置为漏斗状，其内壁周向均布从上之下螺旋的导流片Ⅰ，布置有2～5圈，为流体提供导向，促进旋涡的形成。
作为优选，因底壳是带有弧度的漏斗形，无法平整放置，所以底壳四周安装有四角支架(11)，支撑整个装置，其材料为不锈钢。
作为优选，壳体顶部还布置有排气阀，用于排尽装置内的空气。
作为优选，壳体的侧边进行倒圆角工艺，圆角的半径为4mm，使得漩涡流可以充分进入壳体角落，不留死角。
作为优选，料液进口，料液出口，渗透侧进口，渗透侧出口均装有温度传感器，实时检测进出口温度。
本发明的有益效果在于：
无需接入外加能源和昂贵的元件，在装置中制造产生漩涡的条件，使料液自发产生漩涡，相比于加入挡流板的装置而言，该方法减小了料液压力损失，从而降低了泵的耗电量。漩涡使得装置中的料液充分混合，增加流体湍动，破坏了温度边界层和浓度边界层，提高膜通量，同时还可以将壳体死角和膜表面残余的杂质吸入中心出口管道，极大地延长了膜的使用寿命。此外，该装置即适用于小型膜蒸馏设备，也适用于大型膜蒸馏设备。
附图说明
图1是实施例1的装置结构示意图。
图2是底壳内壁的展开图。
图3是实施例2的料液进口处结构简图。
附图标记说明：1.壳体，2.料液进口，3.料液出口，4.渗透侧进口，5.渗透侧出口，6.底壳，7.中空纤维膜，8.液位观察口，9.料液出口阀门，10.导流片Ⅰ，11.四角支架，12排气阀，13.导流片Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。装置包括壳体1，料液进口2，料液出口3，渗透侧进口4，渗透侧出口5，底壳6，中空纤维膜7和液位观察口8。料液进口2位于壳体1顶部，所述料液进口2下端布置有一定角度的导流片Ⅱ13，料液出口管道位于底壳6中央，渗透侧进口4位于壳体1一侧，渗透侧出口5位于壳体1另一侧，中空纤维膜7布置在壳体1内部，其内部空腔联通渗透侧进口4和渗透侧出口5，液位观察口8位于壳体1侧面，液位观察口8采用防雾镜进行遮盖，上标有水位刻度，形状为矩形，热液侧液体温度较高，产生蒸汽模糊液位观察口8，故选用防雾镜进行遮盖。
渗透侧出口5管道上装有料液出口阀门9，可以调节料液出口流量。底壳6设置为漏斗状,其内壁周向均布从上之下螺旋的导流片Ⅰ10，布置有2～5圈，为流体提供导向，促进旋涡的形成。因底壳是带有弧度的漏斗形，无法平整放置，所以底壳四周安装有四角支架11，支撑整个装置，其材料为不锈钢。壳体1顶部布置有排气阀12。料液进口2，料液出口3，渗透侧进口4，渗透侧出口5均装有温度传感器，实时检测进出口温度。壳体1的侧边进行倒圆角工艺，圆角的半径为4mm，使得漩涡流可以充分进入壳体1角落，不留死角。
实施例1结合附图1图2，首先关闭料液出口阀门9，打开排气阀12，料液通入料液进口2进入装置，通过液位观察口8观察，当装置中料液到达指定水位时，关闭料液出口阀门9和排气阀12，装置中的料液会因为中心流速过快和底壳6、导流片Ⅰ10的共同作用在料液中产生漩涡，调节进口流量和料液出口阀门9使得料液始终保持在稳定液位。
实施例2结合附图3，在壳体1上设置4个料液进口2，在进口处安装导流片Ⅱ13，使得进口料液成一定角度流入装置，有助于漩涡的形成。其余元件与实施例1一致。

Claims (8)

1.利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，其特征在于：包括壳体(1)，料液进口(2)，料液出口(3)，渗透侧进口(4)，渗透侧出口(5)，底壳(6)中空纤维膜(7)和液位观察口(8)；料液进口(2)位于壳体(1)的顶部，所述料液进口(2)下端布置有一定角度的导流片Ⅱ(13)，料液出口(3)管道位于底壳(6)中央；渗透侧进口(4)位于壳体(1)一侧，渗透侧出口(5)位于壳体(1)另一侧；中空纤维膜(7)布置在壳体(1)内部，其内部空腔联通渗透侧进口(4)和渗透侧出口(5)，液位观察口(8)位于壳体(1)侧面，液位观察口(8)采用防雾镜进行遮盖，上标有水位刻度，形状为矩形。
2.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，其特征在于：所述中空纤维膜(7)数量控制在220～2412根，材料为改性聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，其特征在于：所述料液进口(2)为若干个。
4.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，其特征在于：料液出口(3)管道上还装有料液出口阀门(9)。
5.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，其特征在于：底壳(6)设置为漏斗状,其内壁周向均布从上之下螺旋的导流片Ⅰ(10)，布置有2～5圈，底壳(6)四周安装有四角支架(11)，支撑整个装置，其材料为不锈钢。
6.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，其特征在于：壳体(1)顶部还布置有排气阀(12)。
7.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，壳体(1)的侧边进行倒圆角工艺，圆角的半径为4mm。
8.根据权利要求1所述的利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置，料液进口(2)，料液出口(3)，渗透侧进口(4)，渗透侧出口(5)均装有温度传感器。
CN201710251218.8A 2017-04-18 2017-04-18 利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置 Active CN106943877B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710251218.8A CN106943877B (zh) 2017-04-18 2017-04-18 利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710251218.8A CN106943877B (zh) 2017-04-18 2017-04-18 利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106943877A true CN106943877A (zh) 2017-07-14
CN106943877B CN106943877B (zh) 2020-05-19

Family

ID=59477386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710251218.8A Active CN106943877B (zh) 2017-04-18 2017-04-18 利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106943877B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110538575A (zh) * 2019-09-11 2019-12-06 华北电力大学 一种新型真空膜蒸馏结构
CN110538574A (zh) * 2019-09-11 2019-12-06 华北电力大学 一种高效真空膜蒸馏系统
US11247177B1 (en) 2021-09-29 2022-02-15 King Abdulaziz University Swirling flow generator for membrane distillation

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01148308A (ja) * 1987-12-04 1989-06-09 Hitachi Ltd 膜蒸留装置
CN1569314A (zh) * 2004-04-27 2005-01-26 内蒙古工业大学 提高膜蒸馏过程中膜通量的方法及膜蒸馏装置
CN101496999A (zh) * 2007-12-18 2009-08-05 米尔顿·罗伊公司 高温膜蒸馏
CN102019145A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 内蒙古工业大学 提高膜通量的方法及其膜组件
WO2013022591A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-14 General Electric Company Spiral wound membrane distillation module and membrane distillation method
CN202754832U (zh) * 2012-08-20 2013-02-27 宁波莲华环保科技股份有限公司 一种膜蒸馏水处理装置
CN202909638U (zh) * 2012-11-29 2013-05-01 厦门鲲扬膜科技有限公司 一种气扫式膜蒸馏装置
CN104014244A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 南京德邦金属装备工程股份有限公司 一种筒式膜蒸馏器
CN105233695A (zh) * 2015-10-28 2016-01-13 新奥科技发展有限公司 膜蒸馏装置和膜蒸馏系统
CN205199315U (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 新奥科技发展有限公司 膜组件
KR20160133253A (ko) * 2015-05-12 2016-11-22 주식회사 에코니티 배플을 포함하는 막증류용 분리막 모듈

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01148308A (ja) * 1987-12-04 1989-06-09 Hitachi Ltd 膜蒸留装置
CN1569314A (zh) * 2004-04-27 2005-01-26 内蒙古工业大学 提高膜蒸馏过程中膜通量的方法及膜蒸馏装置
CN101496999A (zh) * 2007-12-18 2009-08-05 米尔顿·罗伊公司 高温膜蒸馏
CN102019145A (zh) * 2009-09-15 2011-04-20 内蒙古工业大学 提高膜通量的方法及其膜组件
WO2013022591A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-14 General Electric Company Spiral wound membrane distillation module and membrane distillation method
CN202754832U (zh) * 2012-08-20 2013-02-27 宁波莲华环保科技股份有限公司 一种膜蒸馏水处理装置
CN202909638U (zh) * 2012-11-29 2013-05-01 厦门鲲扬膜科技有限公司 一种气扫式膜蒸馏装置
CN104014244A (zh) * 2014-06-24 2014-09-03 南京德邦金属装备工程股份有限公司 一种筒式膜蒸馏器
KR20160133253A (ko) * 2015-05-12 2016-11-22 주식회사 에코니티 배플을 포함하는 막증류용 분리막 모듈
CN105233695A (zh) * 2015-10-28 2016-01-13 新奥科技发展有限公司 膜蒸馏装置和膜蒸馏系统
CN205199315U (zh) * 2015-12-04 2016-05-04 新奥科技发展有限公司 膜组件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110538575A (zh) * 2019-09-11 2019-12-06 华北电力大学 一种新型真空膜蒸馏结构
CN110538574A (zh) * 2019-09-11 2019-12-06 华北电力大学 一种高效真空膜蒸馏系统
US11247177B1 (en) 2021-09-29 2022-02-15 King Abdulaziz University Swirling flow generator for membrane distillation

Also Published As

Publication number Publication date
CN106943877B (zh) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102417210B (zh) 一种浸没式真空膜蒸馏装置及其污水处理方法
CN106943877A (zh) 利用漩涡流动优化膜蒸馏过程的装置
CN101659451B (zh) 一种气提式膜蒸馏高盐水处理方法
CN105936522A (zh) 一种结构紧凑型海水淡化装置
CN101920169B (zh) 一种膜蒸发浓缩方法及其装置
CN104291406B (zh) 一种梯级耦合利用太阳能和柴油机缸套冷却水余热的真空膜蒸馏海水淡化系统
CN108640389A (zh) 处理废水脱盐的方法及微纳米气泡-真空膜蒸馏耦合脱盐系统
WO2013143246A1 (zh) 一种净化聚四氟乙烯分散液的母液蒸汽的系统和方法
CA2675397A1 (en) Dehydrating apparatus, dehydration system, and dehydration method
CN101767841A (zh) 一种利用太阳能的真空膜蒸馏水处理装置
CN203820492U (zh) 废水连续蒸发浓缩结晶装置
CN208532383U (zh) 一种应用季铵盐改性膜的抗污染厌氧膜生物反应器
CN102234144A (zh) 一种膜蒸馏净水装置与方法
CN111111451B (zh) 一种减压多效膜蒸馏方法及其装置
CN106241924B (zh) 一种电厂海水淡化处理装置和方法
CN208990273U (zh) 一种腰果壳油超声波脱前馏分分子蒸馏精制腰果酚系统
CN207608448U (zh) 利用电站热能生产生活用水的海水淡化系统
CN202358920U (zh) 磷酸一铵二效浓缩系统真空装置
CN104415666B (zh) 乙二醇溶液的浸没式真空膜蒸馏浓缩方法
CN205710080U (zh) 新型高效egsb废水处理装置
CN109336324B (zh) 一种反渗透浓水制取纯水装置及其工作方法
CN202751956U (zh) 一种可以提高产水量的悬膜气曝型同室膜蒸馏装置及蒸馏系统
CN207734625U (zh) 一种频繁倒流真空膜蒸馏废水浓缩减量装置
CN207893738U (zh) 一种锅炉污水余热回收系统
CN206318730U (zh) 移动式膜蒸馏法海水淡化系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Yan Xuesheng

Inventor after: Tian Chengyou

Inventor after: Jin Yu

Inventor before: Jin Yu

Inventor before: Tian Chengyou

Inventor before: Yan Xuesheng

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant