CN107126843A - 一种中空纤维膜组件及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中空纤维膜组件及其应用，其包括壳体、置于壳体内的中空纤维膜管束；若干个支撑体将中空纤维膜管束分为多组管束阵列，沿着壳体的长度方向间隔排布在壳体内；壳体的长度方向，一端为进水口，另一端为出水口；壳体的宽度方向，一端为进气口，另一端为出气口；支撑体的两端的外壁分别密封固定在密封隔板上，密封隔板将进水口和出水口与进气口和出气口隔离，以形成各自独立的水、气通道；采用这种结构实现了模块化，便于规模化制备、成本低；气流在壳体内组织合理、传质能力显著提高，在实现产业化后更具使用优势；可广泛用于海水淡化、除湿、净化、蒸馏等场合。

Description

一种中空纤维膜组件及其应用
技术领域
本发明涉及膜组件装置，尤其涉及一种中空纤维膜组件及其应用。
背景技术
随着人们对生活品质要求的日益提高，水、空气等资源的高效利用得到了人们越来越广泛的重视。
淡水资源是人类生存与发展的最重要物质基础之一，海水淡化和废水净化逐步成为解决淡水资源紧缺的重要手段，海水淡化和废水净化方法中，可利用膜的渗透技术来获得淡水资源。室内环境对人们生活办公有很重要的影响，通过对室内空气的加湿和减湿可调节室内的湿度，从而使人们处于一个舒适的环境，而对空气的加湿和减湿可利用膜的半透性性质来达到目的。
淡水资源的获取、室内湿度的调节等对水资源和空气资源的利用方法中，都可运用膜的渗透技术，直接表现方式为实际应用装置中的膜组件。现有的膜组件中，空气流场分布不匀，从而易导致传热传质恶化，而且现有中空纤维膜规则排布的膜组件在制作过程中耗时长、成本高，不易规模化制备，不便于实现产业化，从而难以满足实际需求，限制了膜组件的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、传热传质效率高的中空纤维膜组件及其应用。克服现有了技术中存在的流场分布不均匀、制作成本高、不易规模化制备不便于实现产业化的弊端。
本发明通过下述技术方案实现：
一种中空纤维膜组件，包括壳体38、置于壳体内的中空纤维膜管束43、若干个支撑体42；
若干个支撑体42将中空纤维膜管束43分为多组管束阵列，沿着壳体38的长度方向间隔排布在壳体38内；
壳体38的长度方向，一端为进水口36，另一端为出水口40；
壳体38的宽度方向，一端为进气口37，另一端为出气口41；
所述支撑体42的两端的外壁分别密封固定在密封隔板39上，密封隔板39将进水口36和出水口40与进气口37和出气口41隔离，以形成各自独立的水、气通道；
液体通过进水口36流经中空纤维膜管束43后，再由出水口40流出；
空气通过进气口37进入壳体38内并与中空纤维膜管束43的外表面接触，再由出气口41排出。
每组管束阵列内均由数根随机分布的单根中空纤维膜管组成；各单根中空纤维膜管的轴线方向相同。
各中空纤维膜管两端部的外壁通过环氧树脂密封，使液体仅由中空纤维膜管的内部流过，即，液体仅接触各中空纤维膜管的内表面。
所述进气口37与出气口41的开设位置彼此错开。
所述支撑体42由管体制成，管体的管壁被局部镂空，使大部分中空纤维膜管束43的外表面外露并与空气接触。
所述若干个支撑体42将中空纤维膜管束43分为多组管束阵列，其排布方式为三角形或矩形阵列规则排列。
所述中空纤维膜管为亲水/憎水复合膜。
所述中空纤维膜组件应用于海水淡化、除湿、净化、蒸馏系统中；中空纤维膜管的膜为选择性透过膜，即，水蒸气能穿过该膜而盐分子和液体水不能穿过该膜。
所述中空纤维膜组件应用于海水淡化或者废水净化时，是作为膜式加湿器来对空气加湿的；具体加湿步骤如下：中空纤维膜管内流通的是加热的海水溶液或废水，中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，空气流过中空纤维膜的外表面时，中空纤维膜管内加热的海水或废水中的水蒸气会选择性地穿过膜，到达中空纤维膜管的外壁，然后被外壁接触的空气吸收，加热加湿后的空气从出气口41排出，进入下一步的处理。
所述中空纤维膜组件应用于调节空气湿度除湿时，是对空气的除湿和溶液的再生；其具体除湿步骤为：中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，中空纤维膜管流通的是LiCl溶液、LiBr溶液和/或CaCl2溶液，这些溶液作为除湿剂具有吸水性，通过中空纤维膜管对空气进行除湿；除湿后的空气从出气口41排出，进行利用；
吸收除湿后的溶液浓度降低，经排液口，即出水口40排出，进入储液箱，具体再生过程为：中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，中空纤维膜管内部流通的是LiCl溶液、LiBr溶液和/或CaCl2溶液；溶液与空气进行水分交换后被干燥，流出干燥再生后的浓溶液；加湿后的空气从出气口41排出，进行利用。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本发明中空纤维膜组件，包括了壳体38、置于壳体内的中空纤维膜管束43和若然个支撑体42；若干个支撑体42将中空纤维膜管束43分为多组管束阵列，沿着壳体38的长度方向间隔排布在壳体38内；壳体38的长度方向，一端为进水口36，另一端为出水口40；壳体38的宽度方向，一端为进气口37，另一端为出气口41；所述支撑体42的两端的外壁分别密封固定在密封隔板39上，密封隔板39将进水口36和出水口40与进气口37和出气口41隔离，以形成各自独立的水、气通道。采用这种结构实现了模块化，便于规模化制备、成本低；气流在壳体内组织合理、传质能力显著提高，在实现产业化后更具使用优势；可广泛用于海水淡化、除湿、净化、蒸馏等场合。
附图说明
图1为本发明中空纤维膜组件结构示意图。
图2为图1中A-A剖面结构示意图。
图3为本发明支撑体内一组中空纤维膜管束的结构示意图。
图4为图3中B-B剖面结构示意图。
图5为图3中C-C剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至5所示。本发明公开了一种中空纤维膜组件，包括壳体38、置于壳体内的中空纤维膜管束43、若干个支撑体42；
若干个支撑体42将中空纤维膜管束43分为多组管束阵列，沿着壳体38的长度方向间隔排布在壳体38内；
壳体38的长度方向，一端为进水口36，另一端为出水口40；
壳体38的宽度方向，一端为进气口37，另一端为出气口41；
所述支撑体42的两端的外壁分别密封固定在密封隔板39上，密封隔板39将进水口36和出水口40与进气口37和出气口41隔离，以形成各自独立的水、气通道；
液体通过进水口36流经中空纤维膜管束43后，再由出水口40流出；
空气通过进气口37进入壳体38内并与中空纤维膜管束43的外表面接触，再由出气口41排出。
每组管束阵列内均由数根随机分布的单根中空纤维膜管组成；各单根中空纤维膜管的轴线方向相同。
各中空纤维膜管两端部的外壁通过环氧树脂密封，使液体仅由中空纤维膜管的内部流过，即，液体仅接触各中空纤维膜管的内表面。
所述进气口37与出气口41的开设位置彼此错开。
所述支撑体42由管体制成，管体的管壁被局部镂空，使大部分中空纤维膜管束43的外表面外露并与空气接触。
所述若干个支撑体42将中空纤维膜管束43分为多组管束阵列，其排布方式为三角形或矩形阵列规则排列。
所述中空纤维膜管为亲水/憎水复合膜。
所述中空纤维膜组件应用于海水淡化、除湿、净化、蒸馏系统中；中空纤维膜管的膜为选择性透过膜，即，水蒸气能穿过该膜而盐分子和液体水不能穿过该膜。
所述中空纤维膜组件应用于海水淡化或者废水净化时，是作为膜式加湿器来对空气加湿的；具体加湿步骤如下：中空纤维膜管内流通的是加热的海水溶液或废水，中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，空气流过中空纤维膜的外表面时，中空纤维膜管内加热的海水或废水中的水蒸气会选择性地穿过膜，到达中空纤维膜管的外壁，然后被外壁接触的空气吸收，加热加湿后的空气从出气口41排出，进入下一步的处理。
所述中空纤维膜组件应用于调节空气湿度除湿时，是对空气的除湿和溶液的再生；其具体除湿步骤为：中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，中空纤维膜管流通的是一定浓度的LiCl溶液、LiBr溶液和/或CaCl2溶液，这些溶液作为除湿剂具有强烈的吸水性，通过中空纤维膜管对空气进行除湿；除湿后的空气从出气口41排出，进行利用；
吸收除湿后的溶液浓度降低，经排液口，即出水口40排出，进入储液箱，具体再生过程为：中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，中空纤维膜管内部流通的是低浓度的LiCl溶液、LiBr溶液和/或CaCl2溶液；溶液与空气进行水分交换后被干燥，流出干燥再生后的浓溶液；加湿后的空气从出气口41排出，进行利用。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中空纤维膜组件，其特征在于：包括壳体(38)、置于壳体内的中空纤维膜管束(43)、若干个支撑体(42)；
若干个支撑体(42)将中空纤维膜管束(43)分为多组管束阵列，沿着壳体(38)的长度方向间隔排布在壳体(38)内；
壳体(38)的长度方向，一端为进水口(36)，另一端为出水口(40)；
壳体(38)的宽度方向，一端为进气口(37)，另一端为出气口(41)；
所述支撑体(42)的两端的外壁分别密封固定在密封隔板(39)上，密封隔板(39)将进水口(36)和出水口(40)与进气口(37)和出气口(41)隔离，以形成各自独立的水、气通道；
液体通过进水口(36)流经中空纤维膜管束(43)后，再由出水口(40)流出；
空气通过进气口(37)进入壳体(38)内并与中空纤维膜管束(43)的外表面接触，再由出气口(41)排出。
2.根据权利要求1所述中空纤维膜组件，其特征在于：每组管束阵列内均由数根随机分布的单根中空纤维膜管组成；各单根中空纤维膜管的轴线方向相同。
3.根据权利要求2所述中空纤维膜组件，其特征在于：各中空纤维膜管两端部的外壁通过环氧树脂密封，使液体仅由中空纤维膜管的内部流过，即，液体仅接触各中空纤维膜管的内表面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述中空纤维膜组件，其特征在于：所述进气口(37)与出气口(41)的开设位置彼此错开。
5.根据权利要求4所述中空纤维膜组件，其特征在于：所述支撑体(42)由管体制成，管体的管壁被局部镂空，使大部分中空纤维膜管束(43)的外表面外露并与空气接触。
6.根据权利要求4所述中空纤维膜组件，其特征在于：所述若干个支撑体(42)将中空纤维膜管束(43)分为多组管束阵列，其排布方式为三角形或矩形阵列规则排列。
7.根据权利要求4所述中空纤维膜组件，其特征在于：所述中空纤维膜管为亲水/憎水复合膜。
8.权利要求1至7中任一项所述中空纤维膜组件应用于海水淡化、除湿、净化、蒸馏系统中；中空纤维膜管的膜为选择性透过膜，即，水蒸气能穿过该膜而盐分子和液体水不能穿过该膜。
9.权利要求1至7中任一项所述中空纤维膜组件应用于海水淡化或者废水净化系统中时，是作为膜式加湿器来对空气加湿的；具体加湿步骤如下：中空纤维膜管内流通的是加热的海水溶液或废水，中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，空气流过中空纤维膜的外表面时，中空纤维膜管内加热的海水或废水中的水蒸气会选择性地穿过膜，到达中空纤维膜管的外壁，然后被外壁接触的空气吸收，加热加湿后的空气从出气口(41)排出，进入下一步的处理。
10.权利要求1至7中任一项所述中空纤维膜组件应用于调节空气湿度除湿系统中时，是对空气的除湿和溶液的再生；其具体除湿步骤为：中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，中空纤维膜管流通的是LiCl溶液、LiBr溶液和/或CaCl2溶液，这些溶液作为除湿剂具有吸水性，通过中空纤维膜管对空气进行除湿；除湿后的空气从出气口(41)排出，进行利用；
吸收除湿后的溶液浓度降低，经排液口，即出水口(40)排出，进入储液箱，具体再生过程为：中空纤维膜管外表面流通的是常温下的空气，中空纤维膜管内部流通的是LiCl溶液、LiBr溶液和/或CaCl2溶液；溶液与空气进行水分交换后被干燥，流出干燥再生后的浓溶液；加湿后的空气从出气口(41)排出，进行利用。
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