CN115350592A - 膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法 - Google Patents

膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115350592A
CN115350592A CN202210986744.XA CN202210986744A CN115350592A CN 115350592 A CN115350592 A CN 115350592A CN 202210986744 A CN202210986744 A CN 202210986744A CN 115350592 A CN115350592 A CN 115350592A
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
steam
cavity
evaporation
partition plate
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
CN202210986744.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115350592B (zh
Inventor
史志伟
高永钢
李心仪
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.)
BEIJING ZHONGKE RUISHENG RESOURCE ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
BEIJING ZHONGKE RUISHENG RESOURCE ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO LTD
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 BEIJING ZHONGKE RUISHENG RESOURCE ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO LTD filed Critical BEIJING ZHONGKE RUISHENG RESOURCE ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN202210986744.XA priority Critical patent/CN115350592B/zh
Publication of CN115350592A publication Critical patent/CN115350592A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115350592B publication Critical patent/CN115350592B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery

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

本发明涉及膜技术和水处理技术领域，具体而言，涉及一种膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法。膜蒸馏用膜组件，包括两个盖板，以及位于两个所述盖板之间的第一有膜隔板、第二有膜隔板和多个无膜隔板；所述第一有膜隔板和第二有膜隔板交替设置，且任意两个相邻的所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板之间设置所述无膜隔板，以形成流体通道；两个所述盖板分别与所述无膜隔板相连接。本发明的膜组件极大缩短两效之间蒸汽的传输距离，进而降低热损失。

Description

膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法
技术领域
本发明涉及膜技术和水处理技术领域，具体而言，涉及一种膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法。
背景技术
膜蒸馏技术是膜分离和热蒸发相耦合的一项技术。采用疏水微孔膜把液态和气态两相隔离开，以膜两侧由温度引起的饱和蒸汽压力差做为传质驱动力，只要膜两侧有温度差，此分离过程就可持续进行。经过60多年的发展，涌现各种膜蒸馏组件。膜蒸馏要想工业化应用，工艺设计必须节能，实现多效，即把一份热能尽可能多次重复利用(多效)。采用市场上的膜蒸馏组件进行多效设计时，都涉及两效之间的管路连接，造成热损失，从而影响多效设计。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明涉及膜蒸馏用膜组件，包括两个盖板，以及位于两个所述盖板之间的第一有膜隔板、第二有膜隔板和多个无膜隔板；所述第一有膜隔板和第二有膜隔板交替设置，且任意两个相邻的所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板之间设置所述无膜隔板，以形成流体通道；两个所述盖板分别与所述无膜隔板相连接；
所述第一有膜隔板、第二有膜隔板和无膜隔板分别包括隔板本体，所述隔板本体的中心区域设置有一个或多个网格区域；多个所述网格区域沿所述隔板本体的长度方向呈间隔分布；环绕所述中心区域设置功能孔；
所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板中，部分所述网格区域的两侧表面设置冷凝膜，剩余所述网格区域的两侧表面设置疏水膜，所述冷凝膜和所述疏水膜交替设置；所述第一有膜隔板的起始网格区域设置所述冷凝膜；所述第二有膜隔板中的疏水膜对应所述第一有膜隔板的冷凝膜，所述第二有膜隔板中的冷凝膜对应所述第一有膜隔板的疏水膜；
所述功能孔包括加热蒸汽收集孔、原液收集孔、冷凝水收集孔、蒸发蒸汽收集孔和浓液收集孔；
所述无膜隔板中，隔板本体两侧表面的外周边缘、每个网格区域外缘以及功能孔的两侧表面的边缘分别设置密封压条；所述第一有膜隔板、所述第二有膜隔板和所述无膜隔板中，相同功能的孔一一对应设置，且分别与第一盖板及第二盖板围合形成加热蒸汽收集腔、原液收集腔、一个或多个冷凝水收集腔、蒸发蒸汽收集腔和一个或多个浓液收集腔；
所述原液收集腔、流体通道和浓液收集腔形成折线型流体通路。
本发明的膜组件极大缩短两效之间蒸汽的传输距离，从而降低热损失。
采用所述的膜蒸馏用膜组件实施膜蒸馏的方法，包括以下步骤：
加热蒸汽通过盖板的蒸汽进口、所述第一有膜隔板的加热蒸汽收集腔进入所述第一有膜隔板的首个加热-冷凝腔中，同时，原液通过盖板的原液进口、原液收集腔进入首个所述流体通道，所述加热蒸汽对首个所述流体通道中原液进行加热，加热蒸汽被冷凝并通过冷凝通道进入冷凝液收集腔中；
原液被加热后形成蒸发蒸汽和浓缩原液，所述浓缩原液进入浓液收集腔，并按照折线型路线依次经过剩余流体通道及剩余所述浓液收集腔；所述蒸发蒸汽透过所述疏水膜进入其相邻的第二有膜隔板的蒸发腔中，并通过所述第二有膜隔板的蒸汽通路进入至相邻的加热-冷凝腔中，并对第二个所述流体通道中的浓缩原液进行加热；
所述蒸发蒸汽在所述第一有膜隔板的末端蒸发腔或所述第二有膜隔板的末端蒸发腔中的通过蒸发蒸汽收集腔流出所述盖板的蒸汽出口；
所述浓缩原液在末端的流体通道通过所述浓液收集腔流出所述盖板的原液出口。
本发明的方法缩短蒸汽传输距离至1-5厘米内，降低热损失，提高热效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的膜组件极大缩短两效之间蒸汽的传输距离，进而降低热损失。
(2)本发明的方法极大缩短蒸汽传输距离至1-5厘米内，降低热损失，提高热效率，更容易实现多效或与压缩机联用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为单效第一有膜隔板的结构示意图；
图2为两效第一有膜隔板的结构示意图；
图3为三效第一有膜隔板的结构示意图；
图4为四效第一有膜隔板的结构示意图；
图5为单效第二有膜隔板的结构示意图；
图6为两效第二有膜隔板的结构示意图；
图7为三效第二有膜隔板的结构示意图；
图8为四效第二有膜隔板的结构示意图；
图9为单效无膜隔板的结构示意图；
图10为两效无膜隔板的结构示意图；
图11为三效无膜隔板的结构示意图；
图12为四效无膜隔板的结构示意图；
图13为带有孔的单效盖板的结构示意图；
图14为带有孔的两效盖板的结构示意图；
图15为带有孔的三效盖板的结构示意图；
图16为带有孔的四效盖板的结构示意图；
图17为两效蒸馏工艺的示意图；
图18为两效膜蒸馏-压缩机联用的示意图。
附图标记：
100-第一隔板本体、101-第一网格区域、102-第一加热蒸汽收集孔、1020-第一加热蒸汽通道、103-第一原液收集孔、104-第一冷凝水收集孔、1040-第一冷凝水通道、105-第一蒸发蒸汽收集孔、1050-第一蒸发蒸汽通道、106-第一浓液收集孔；
200-第二隔板本体、201-第二网格区域、202-第二加热蒸汽收集孔、203-第二原液收集孔、204-第二冷凝水收集孔、2040-第二冷凝水通道、205-第二蒸发蒸汽收集孔、206-第二浓液收集孔；
300-无膜隔板本体、301-第三网格区域、302-第三加热蒸汽收集孔、303-第三原液收集孔、304-第三冷凝水收集孔、305-第三蒸发蒸汽收集孔、306-第三浓液收集孔、307-液体通道；
4-冷凝膜、5-疏水膜、6-密封压条；
7-前盖板、701-后盖板、702-蒸汽进口、703-原液进口、704-冷凝液出口、705-蒸汽出口、706-原液出口。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明的一个方面，本发明涉及膜蒸馏用膜组件，包括两个盖板，以及位于两个所述盖板之间的第一有膜隔板、第二有膜隔板和多个无膜隔板；所述第一有膜隔板和第二有膜隔板交替设置，且任意两个相邻的所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板之间设置所述无膜隔板，以形成流体通道；两个所述盖板分别与所述无膜隔板相连接；
所述第一有膜隔板、第二有膜隔板和无膜隔板分别包括隔板本体，所述隔板本体的中心区域设置有一个或多个网格区域；多个所述网格区域沿所述隔板本体的长度方向呈间隔分布；环绕所述中心区域设置功能孔；
所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板中，部分所述网格区域的两侧表面设置冷凝膜，剩余所述网格区域的两侧表面设置疏水膜，所述冷凝膜和所述疏水膜交替设置；所述第一有膜隔板的起始网格区域设置所述冷凝膜；所述第二有膜隔板中的疏水膜对应所述第一有膜隔板的冷凝膜，所述第二有膜隔板中的冷凝膜对应所述第一有膜隔板的疏水膜；
所述功能孔包括加热蒸汽收集孔、原液收集孔、冷凝水收集孔、蒸发蒸汽收集孔和浓液收集孔；
所述无膜隔板中，隔板本体两侧表面的外周边缘、网格区域外周边缘以及功能孔的两侧表面的边缘分别设置密封压条；所述第一有膜隔板、所述第二有膜隔板和所述无膜隔板中，相同功能的孔一一对应设置，且分别与第一盖板及第二盖板围合形成加热蒸汽收集腔、原液收集腔、一个或多个冷凝水收集腔、蒸发蒸汽收集腔和一个或多个浓液收集腔；
所述原液收集腔、流体通道和浓液收集腔形成折线型流体通路。原液收集腔与首端的流体通道相连通，位于中间的浓液收集腔连通两个相邻流体通道；位于末端的浓液收集腔与末端的流体通道相连通。
本发明的膜组件极大缩短两效之间蒸汽的传输距离，从而降低热损失。
在一种实施方式中，第一有膜隔板、第二有膜隔板和无膜隔板的形状、大小相同。第一有膜隔板、第二有膜隔板和无膜隔板上具有相同功能的功能孔的形状、大小相同，即层叠后能够重合。
在一种实施方式中，单侧的所有密封压条的厚度相同。
在一种实施方式中，膜组件中，第一有膜隔板、第二有膜隔板和无膜隔板的隔板区域的数量相同。网格区域的个数即可表示效数，即一个网格区域表示单效，两个网格区域表示两效，以此类推。
在一种实施方式中，所述网格区域两侧的疏水膜之间形成蒸发腔；所述网格区域两侧的冷凝膜之间形成加热-冷凝腔。
在一种实施方式中，所述第一有膜隔板中，所述加热蒸汽收集腔与所述起始网格区域的加热-冷凝腔通过蒸汽通道相连通；所述冷凝水收集腔通过冷凝水通道与所述加热-冷凝腔相连通；末端网格区域的蒸发腔通过蒸发蒸汽通道与所述蒸发蒸汽收集腔相连通；第n个蒸发腔通过蒸汽通路与第n+1个加热-冷凝腔相连通，其中n>0且为整数。
在一种实施方式中，当第一有膜隔板中的网格区域数量n>2且为奇数个时，沿第一有膜隔板的长度方向上，从一端起至另一端，第1个蒸发腔通过蒸汽通路与第2个加热-冷凝腔相连通，第2个蒸发腔通过蒸汽通路与第3个加热-冷凝腔相连通，以此类推，第n个蒸发腔通过蒸汽通路与第n+1个加热-冷凝腔相连通。
在一种实施方式中，当第一有膜隔板中的网格区域数量n>2且为偶数个时，沿第一有膜隔板的长度方向上，从一端起至另一端，第1个蒸发腔通过蒸汽通路与第2个加热-冷凝腔相连通，第2个蒸发腔通过蒸汽通路与第3个加热-冷凝腔相连通，以此类推，第n个蒸发腔通过蒸汽通路与第n+1个加热-冷凝腔相连通，末端网格区域的蒸发腔通过蒸发蒸汽通道与所述蒸发蒸汽收集腔相连通。
在一种实施方式中，所述第二有膜隔板中，第m个蒸发腔通过蒸汽通路和第m个加热-冷凝腔相连通，位于末端的蒸发腔通过蒸发蒸汽通道与蒸发蒸汽收集腔相连通；每个加热-冷凝腔通过冷凝水通道与冷凝水收集腔相连通。
在一种实施方式中，所述第二有膜隔板中的网格区域的个数为2M个时，M>0且为整数，沿第二有膜隔板的长度方向上，从一端至另一端，第1个蒸发腔通过蒸汽通路和第1个加热-冷凝腔相连通，第2个蒸发腔通过蒸汽通路和第2个加热-冷凝腔相连通，以此类推，第M个蒸发腔通过蒸汽通路和第M个加热-冷凝腔相连通。
在一种实施方式中，所述第二有膜隔板中的网格区域的个数为2M+1个时，M>0且为整数，沿第二有膜隔板的长度方向上，从一端至另一端，第1个蒸发腔通过蒸汽通路和第1个加热-冷凝腔相连通，以此类推，第M个蒸发腔通过蒸汽通路和第M个加热-冷凝腔相连通。位于末端的第2M+1个蒸发腔通过蒸发蒸汽通道与蒸发蒸汽收集腔相连通。
在一种实施方式中，所述浓液收集腔的个数与所述网格区域的个数相同。
在一种实施方式中，在第一有膜隔板、第二有膜隔板或无膜隔板中，任意两个相邻的所述网格区域之间具有第一间隔空间；末端的所述网格区域与蒸发蒸汽收集腔之间具有第二间隔空间；所述浓液收集孔交错分布于所述网格区域所在直线的两侧，且末端所述浓液收集孔与所述第二间隔空间相对，剩余所述浓液收集孔与所述第一间隔空间相对；所述原液收集孔位于首个所述网格区域的一侧，且斜对首个所述浓液收集孔。
在一种实施方式中，两个所述盖板的材质分别包括第一材料或者所述第一材料的改性材料；所述第一材料包括PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PE(聚乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、CPVC(氯化聚氯乙烯树脂)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)中的至少一种。
在一种实施方式中，两个所述盖板的厚度分别为10～20cm，长度分别为40～300cm，高度分别为30～100cm。盖板的厚度包括但不限于为12cm、15cm、18cm或20cm。长度分别包括但不限于为50cm、80cm、100cm、150cm、200cm、250cm或300cm；高度包括但不限于为30cm、50cm、60cm、80cm或100cm。
在一种实施方式中，所述盖板上设置有原液进口、原液出口、蒸汽进口、蒸汽出口和冷凝液出口；所述原液进口与所述原液收集腔相连通，所述原液出口与所述浓液收集腔相连通，所述蒸汽进口与所述加热蒸汽收集腔相连通，蒸汽出口与所述蒸发蒸汽收集腔相连通，所述冷凝液出口与所述冷凝水收集腔相连通。
原液进口、原液出口、蒸汽进口、蒸汽出口和冷凝液出口可全开在前盖板或后盖板，也可前盖板开进口/出口而后盖板开出口/进口。开孔尺寸根据液体流量/蒸汽流量和流速进行计算。
在一种实施方式中，所述隔板本体的材质包括第二材料或者所述第二材料的改性材料；所述第二材料包括PP、PVDF、PE、PTFE、PVC、CPVC和ABS中的至少一种。
在一种实施方式中，所述隔板本体的厚度为5～10mm，例如可以为6mm、8mm或10mm等；所述隔板本体的长度为40～300cm，例如可以为50cm、100cm、120cm、150cm、200cm或300cm。高度为30～100cm，例如40cm、50cm、60cm、70cm、90cm。
在一种实施方式中，所述密封压条的材质包括橡胶类；所述橡胶类包括硅橡胶、三元乙丙橡胶和氟橡胶中的至少一种。
在一种实施方式中，所述密封压条的宽度为2～10mm，例如4mm、5mm、7mm、9mm等；所述密封压条的厚度为2～10mm，例如4mm、5mm、7mm、9mm等。密封压条用于隔板之间和腔体之间的隔离密封。
在一种实施方式中，所述疏水膜和所述冷凝膜的材质分别包括第三材料或者所述第三材料的改性材料；所述第三材料包括PP、PVDF、PE和PTFE中的至少一种。
在一种实施方式中，所述疏水膜为具有疏水性能的多孔膜；所述疏水膜的膜孔径为0.1～1μm，例如可以为0.2μm、0.4μm、0.5μm、0.7μm、0.9μm、1μm；孔隙率大于60％，例如65％～85％，例如为63％、67％、70％、72％、75％、80％等；膜厚度为10～500μm，例如可以为50μm、70μm、100μm、120μm、150μm、200μm、300μm、400μm或500μm。
在一种实施方式中，所述冷凝膜为无孔膜；所述无孔膜的厚度为10～1000μm，例如为20μm、50μm、100μm、200μm、300μm、350μm、500μm、600μm、700μm、800μm或900μm。
在一种实施方式中，还包括冷凝器；所述冷凝器连接所述蒸汽出口。
在一种实施方式中，还包括压缩机；所述压缩机的进气端口连接所述蒸汽出口，所述压缩机的出气端口连接所述蒸汽进口。
在一种实施方式中，第一有膜隔板、第二有膜隔板、无膜隔板、前盖板、后盖板的层叠排列方式包括；前盖板、无膜隔板、(第一有膜隔板、无膜隔板、第二有膜隔板、无膜隔板)N、第一有膜隔板、无膜隔板、后盖板。其中，N>0且为整数。通过增加n来加大膜组件的处理量，通过增多隔板上的网格数来增加效数。
在一种实施方式中，膜组件为单效时，由前盖板、后盖板、单效第一有膜隔板(参见图1)、单效第二有膜隔板(图5)和无膜隔板(图9)按照上述层叠排列方式排列组成。带有孔的单效盖板的结构示意图如图13所示。
在一种实施方式中，膜组件为两效时，由前盖板、后盖板、多个两效第一有膜隔板(参见图2)、多个两效第二有膜隔板(图6)和多个无膜隔板(图10)按照上述层叠排列方式排列组成。带有孔的两效盖板的结构示意图如图14所示。
在一种实施方式中，膜组件为三效时，由前盖板、后盖板、多个三效第一有膜隔板(参见图3)、多个三效第二有膜隔板(图7)和多个无膜隔板(图11)按照上述层叠排列方式排列组成。带有孔的三效盖板的结构示意图如图15所示。
在一种实施方式中，膜组件为四效时，由前盖板、后盖板、多个四效第一有膜隔板(参见图4)、多个四效第二有膜隔板(图8)和多个无膜隔板(图12)按照上述层叠排列方式排列组成。带有孔的四效盖板的结构示意图如图16所示。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及采用上述膜蒸馏用膜组件实施膜蒸馏的方法，包括以下步骤：
加热蒸汽通过盖板的蒸汽进口、所述第一有膜隔板的加热蒸汽收集腔进入所述第一有膜隔板的首个加热-冷凝腔中，同时，原液通过盖板的原液进口、原液收集腔进入所述流体通道，所述加热蒸汽对第一个所述流体通道中原液进行加热，加热蒸汽被冷凝并通过冷凝通道进入冷凝液收集腔中；
原液被加热后形成蒸发蒸汽和浓缩原液，所述浓缩原液进入浓液收集腔，并按照折线型路线依次经过剩余流体通道及剩余所述浓液收集腔；所述蒸发蒸汽透过所述疏水膜进入其相邻的第二有膜隔板的蒸发腔中，并通过所述第二有膜隔板的蒸汽通路进入至相邻的加热-冷凝腔中，并对第二个所述流体通道中的浓缩原液进行加热；
所述蒸发蒸汽在所述第一有膜隔板的末端蒸发腔或所述第二有膜隔板的末端蒸发腔中的通过蒸发蒸汽收集腔流出所述盖板的蒸汽出口；
所述浓缩原液在末端的流体通道通过所述浓液收集腔流出所述盖板的原液出口。
在一种实施方式中，所述蒸发蒸汽流出所述蒸汽出口后，进入冷凝器中进行冷凝处理，得到冷凝液。
在一种实施方式中，所述蒸发蒸汽流出所述蒸汽出口后，进入压缩机中进行增压处理，增压后的蒸汽作为加热蒸汽进行回用。和压缩机联用(MVR工艺)也可缩短膜组件与压缩机之间的蒸汽管道，降低蒸汽热损。
下面结合具体的实施例进一步说明。
实施例1
两效膜蒸馏用膜组件，参见图2、图6、图10、图14，包括前盖板7和后盖板701，以及位于前盖板7和后盖板701之间的第一有膜隔板、第二有膜隔板和多个无膜隔板；所述第一有膜隔板和第二有膜隔板交替设置，且任意两个相邻的所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板之间设置所述无膜隔板，以形成流体通道；前盖板7和后盖板701分别与所述无膜隔板相连接。
所述第一有膜隔板包括第一隔板本体100，所述第一隔板本体100的中心区域设置有两个第一网格区域101；两个所述第一网格区域101沿所述第一隔板本体100的长度方向呈间隔分布；环绕所述第一中心区域设置第一功能孔；所述第一功能孔包括第一加热蒸汽收集孔102、第一原液收集孔103、第一冷凝水收集孔104、第一蒸发蒸汽收集孔105和第一浓液收集孔106；所述第一有膜隔板中，首端第一网格区域101的两侧表面设置冷凝膜4，末端第一网格区域101的两侧表面设置疏水膜5。
第二有膜隔板包括第二隔板本体200，所述第二隔板本体200的中心区域设置有两个第二网格区域201；两个所述第二网格区域201沿所述第二隔板本体200的长度方向呈间隔分布；环绕所述第二中心区域设置第二功能孔；所述第二功能孔包括第二加热蒸汽收集孔202、第二原液收集孔203、第二冷凝水收集孔204、第二蒸发蒸汽收集孔205和第二浓液收集孔206；所述第二有膜隔板中，首端第二网格区域201的两侧表面设置疏水膜5，末端第二网格区域201的两侧表面设置冷凝膜4；第二有膜隔板中的疏水膜5对应第一有膜隔板的冷凝膜4，第二有膜隔板中的冷凝膜4对应第一有膜隔板的疏水膜5。
无膜隔板分别包括无膜隔板本体300，所述无膜隔板本体300的中心区域设置有两个第三网格区域301；两个所述第三网格区域301沿所述无膜隔板本体300的长度方向呈间隔分布；环绕所述第三中心区域设置第三功能孔；所述第三功能孔包括第三加热蒸汽收集孔302、第三原液收集孔303、第三冷凝水收集孔304、第三蒸发蒸汽收集孔305和第三浓液收集孔306；无膜隔板本体300两侧表面的外周边缘、第三网格区域301外边缘以及第三功能孔的两侧表面的边缘分别设置密封压条6。
所述第一有膜隔板、所述第二有膜隔板和所述无膜隔板中，相同功能的孔一一对应设置，且分别与后盖板701围合形成加热蒸汽收集腔、原液收集腔、冷凝水收集腔、蒸发蒸汽收集腔和浓液收集腔。
第一网格区域101两侧的疏水膜5之间或者第二网格区域201两侧的疏水膜5之间形成蒸发腔；第一网格区域101两侧的冷凝膜4之间，或者第二网格区域201两侧的冷凝膜4之间形成加热-冷凝腔。
所述第一有膜隔板中，所述加热蒸汽收集腔与加热-冷凝腔通过第一加热蒸汽通道1020相连通；所述第一冷凝水收集腔通过第一冷凝水通道1040与加热-冷凝腔相连通；末端网格区域的蒸发腔通过第一蒸发蒸汽通道1050与第一蒸发蒸汽收集腔相连通。
所述第二有膜隔板中，蒸发腔通过蒸汽通路和加热-冷凝腔相连通，冷凝腔通过第二冷凝水通道2040与第二冷凝水收集腔相连通。
所述浓液收集腔的个数为两个。
在第一有膜隔板、第二有膜隔板或无膜隔板中，任意两个相邻的所述网格区域之间具有第一间隔空间；末端的所述网格区域与蒸发蒸汽收集腔之间具有第二间隔空间；所述浓液收集孔交错分布于所述网格区域所在直线的两侧，且末端所述浓液收集孔与所述第二间隔空间相对，首端浓液收集孔与所述第一间隔空间相对；所述原液收集孔位于首个所述网格区域的一侧，且斜对首个所述浓液收集孔；原液收集腔与流体通道之间，位于中间的浓液收集腔与两个相邻流体通道之间；以及位于末端的浓液收集腔与末端的流体通道之间分别通过液体通道307相连通。
前盖板7上设置有原液进口703、原液出口706、蒸汽进口702、蒸汽出口705和冷凝液出口704；所述原液进口703与所述原液收集腔相连通，所述原液出口706与所述浓液收集腔相连通，所述蒸汽进口702与所述加热蒸汽收集腔相连通，蒸汽出口705与所述蒸发蒸汽收集腔相连通，所述冷凝液出口704与所述冷凝水收集腔相连通。
前盖板7、后盖板701的材质分别为PP、PVDF、PE、PTFE、PVC、CPVC和ABS中的至少一种；两个所述盖板的厚度分别为10～20cm，长分别为40～300cm，高分别为30～100cm。
所述隔板本体的材质包括PP、PVDF、PE、PTFE、PVC、CPVC和ABS中的至少一种；所述隔板本体的厚度为5～10mm，所述隔板本体的长度和高度分别与前盖板7的长度、高度相同。
所述密封压条6的材质为橡胶类，包括但不限于为硅橡胶、三元乙丙橡胶或氟橡胶中的至少一种；所述密封压条6的宽度为2～10mm，所述密封压条6的厚度为2～10mm。
疏水膜5和所述冷凝膜4的材质包括PP、PVDF、PE和PTFE中的至少一种；所述疏水膜5为具有疏水性能的多孔膜；所述疏水膜5的膜孔径为0.1～1μm，孔隙率大于60％，膜厚度为10～500μm。
冷凝膜4为无孔膜；所述无孔膜的厚度为10～1000μm。
在一种实施方式中，还包括冷凝器；冷凝器连接蒸汽出口705。
在一种实施方式中，还包括压缩机，压缩机的进气端口连接所述蒸汽出口705，所述压缩机的出气端口连接蒸汽进口702。
实施例2
采用实施例1中所述的膜蒸馏用膜组件实施膜蒸馏的方法，包括以下步骤：
加热蒸汽通过盖板的蒸汽进口702、所述第一有膜隔板的加热蒸汽收集腔进入所述第一有膜隔板的首个加热-冷凝腔中，同时，原液通过盖板的原液进口703、原液收集腔进入所述流体通道，所述加热蒸汽对第一个所述流体通道中原液进行加热，加热蒸汽被冷凝并通过冷凝通道进入冷凝液收集腔中；
原液被加热后形成蒸发蒸汽和浓缩原液，所述浓缩原液进入浓液收集腔，并按照折线型路线依次经过剩余流体通道及剩余所述浓液收集腔；所述蒸发蒸汽透过疏水膜进入其相邻的第二有膜隔板的蒸发腔中，并通过所述第二有膜隔板的蒸汽通路进入至相邻的加热-冷凝腔中，并对第二个所述流体通道中的浓缩原液进行加热；
所述蒸发蒸汽在所述第一有膜隔板的末端蒸发腔中的通过蒸发蒸汽收集腔流出所述盖板的蒸汽出口705；
所述浓缩原液在末端的流体通道通过所述浓液收集腔流出所述盖板的原液出口706；
进一步地，所述蒸发蒸汽流出所述蒸汽出口705后，进入冷凝器中进行冷凝处理，得到冷凝液，如图17所示；或者，所述蒸发蒸汽流出所述蒸汽出口705后，进入压缩机中进行增压处理，增压后的蒸汽作为加热蒸汽进行回用，如图18所示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.膜蒸馏用膜组件，其特征在于，包括两个盖板，以及位于两个所述盖板之间的第一有膜隔板、第二有膜隔板和多个无膜隔板；所述第一有膜隔板和第二有膜隔板交替设置，且任意两个相邻的所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板之间设置所述无膜隔板，以形成流体通道；两个所述盖板分别与所述无膜隔板相连接；
所述第一有膜隔板、第二有膜隔板和无膜隔板分别包括隔板本体，所述隔板本体的中心区域设置有一个或多个网格区域；多个所述网格区域沿所述隔板本体的长度方向呈间隔分布；环绕所述中心区域设置功能孔；
所述第一有膜隔板和所述第二有膜隔板中，部分所述网格区域的两侧表面设置冷凝膜，剩余所述网格区域的两侧表面设置疏水膜，所述冷凝膜和所述疏水膜交替设置；所述第一有膜隔板的起始网格区域设置所述冷凝膜；所述第二有膜隔板中的疏水膜对应所述第一有膜隔板的冷凝膜，所述第二有膜隔板中的冷凝膜对应所述第一有膜隔板的疏水膜；
所述功能孔包括加热蒸汽收集孔、原液收集孔、冷凝水收集孔、蒸发蒸汽收集孔和浓液收集孔；
所述无膜隔板中，隔板本体两侧表面的外周边缘、每个网格区域外缘以及功能孔的两侧表面的边缘分别设置密封压条；所述第一有膜隔板、所述第二有膜隔板和所述无膜隔板中，相同功能的孔一一对应设置，且分别与第一盖板及第二盖板围合形成加热蒸汽收集腔、原液收集腔、一个或多个冷凝水收集腔、蒸发蒸汽收集腔和一个或多个浓液收集腔；
所述原液收集腔、流体通道和浓液收集腔形成折线型流体通路。
2.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，所述网格区域两侧的疏水膜之间形成蒸发腔；所述网格区域两侧的冷凝膜之间形成加热-冷凝腔；
所述第一有膜隔板中，所述加热蒸汽收集腔与所述起始网格区域的加热-冷凝腔通过蒸汽通道相连通；所述冷凝水收集腔通过冷凝水通道与所述加热-冷凝腔相连通；末端网格区域的蒸发腔通过蒸发蒸汽通道与所述蒸发蒸汽收集腔相连通；第n个蒸发腔通过蒸汽通路与第n+1个加热-冷凝腔相连通，其中n>0且为整数。
3.根据权利要求2所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，所述第二有膜隔板中，第m个蒸发腔通过蒸汽通路和第m个加热-冷凝腔相连通，位于末端的蒸发腔通过蒸发蒸汽通道与蒸发蒸汽收集腔相连通；每个加热-冷凝腔通过冷凝水通道与冷凝水收集腔相连通。
4.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，所述浓液收集腔的个数与所述网格区域的个数相同；
在第一有膜隔板、第二有膜隔板或无膜隔板中，任意两个相邻的所述网格区域之间具有第一间隔空间；末端的所述网格区域与蒸发蒸汽收集腔之间具有第二间隔空间；所述浓液收集孔交错分布于所述网格区域所在直线的两侧，且末端所述浓液收集孔正对所述第二间隔空间，剩余所述浓液收集孔分别正对第一间隔空间；
所述原液收集孔位于首个所述网格区域的一侧，且斜对首个所述浓液收集孔。
5.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：
(1)两个所述盖板的材质分别包括第一材料或者所述第一材料的改性材料；所述第一材料包括PP、PVDF、PE、PTFE、PVC、CPVC和ABS中的至少一种；
(2)两个所述盖板的厚度分别为10～20cm，长度分别为40～300cm，高度分别为30～100cm；
(3)所述盖板上设置有原液进口、原液出口、蒸汽进口、蒸汽出口和冷凝液出口；所述原液进口与所述原液收集腔相连通，所述原液出口与所述浓液收集腔相连通，所述蒸汽进口与所述加热蒸汽收集腔相连通，蒸汽出口与所述蒸发蒸汽收集腔相连通，所述冷凝液出口与所述冷凝水收集腔相连通。
6.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，包含以下特征(1)至(7)中的至少一种：
(1)所述隔板本体的材质包括第二材料或者所述第二材料的改性材料；所述第二材料包括PP、PVDF、PE、PTFE、PVC、CPVC和ABS中的至少一种；
(2)所述隔板本体的厚度为5～10mm，所述隔板本体的长度为40～300cm，高度为30～100cm；
(3)所述密封压条的材质包括橡胶类；所述橡胶类包括硅橡胶、三元乙丙橡胶和氟橡胶中的至少一种；
(4)所述密封压条的宽度为2～10mm，所述密封压条的厚度为2～10mm；
(5)所述疏水膜和所述冷凝膜的材质分别包括第三材料或者所述第三材料的改性材料；所述第三材料包括PP、PVDF、PE和PTFE中的至少一种；
(6)所述疏水膜为具有疏水性能的多孔膜；所述疏水膜的膜孔径为0.1～1μm，孔隙率大于60％，膜厚度为10～500μm；
(7)所述冷凝膜为无孔膜；所述无孔膜的厚度为10～1000μm。
7.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，所述第一有膜隔板、第二有膜隔板、无膜隔板和盖板的层叠排列方式包括；盖板、无膜隔板、(第一有膜隔板、无膜隔板、第二有膜隔板、无膜隔板)N、第一有膜隔板、无膜隔板、盖板，其中，N>0且为整数。
8.根据权利要求1所述的膜蒸馏用膜组件，其特征在于，包含以下特征(1)或(2)中的一种：
(1)还包括冷凝器；所述冷凝器连接所述盖板的蒸汽出口；
(2)还包括压缩机；所述压缩机的进气端口连接所述蒸汽出口，所述压缩机的出气端口连接所述盖板的蒸汽进口。
9.采用权利要求1～8中任一项所述的膜蒸馏用膜组件实施膜蒸馏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
加热蒸汽通过盖板的蒸汽进口、所述第一有膜隔板的加热蒸汽收集腔进入所述第一有膜隔板的首个加热-冷凝腔中，同时，原液通过盖板的原液进口、原液收集腔进入首个所述流体通道，所述加热蒸汽对首个所述流体通道中原液进行加热，加热蒸汽被冷凝并通过冷凝通道进入冷凝液收集腔中；
原液被加热后形成蒸发蒸汽和浓缩原液，所述浓缩原液进入浓液收集腔，并按照折线型路线依次经过剩余流体通道及剩余所述浓液收集腔；所述蒸发蒸汽透过所述疏水膜进入其相邻的第二有膜隔板的蒸发腔中，并通过所述第二有膜隔板的蒸汽通路进入至相邻的加热-冷凝腔中，并对第二个所述流体通道中的浓缩原液进行加热；
所述蒸发蒸汽在所述第一有膜隔板的末端蒸发腔或所述第二有膜隔板的末端蒸发腔中的通过蒸发蒸汽收集腔流出所述盖板的蒸汽出口；
所述浓缩原液在末端的流体通道通过所述浓液收集腔流出所述盖板的原液出口。
10.根据权利要求9所述的膜蒸馏的方法，其特征在于，包含以下特征(1)或(2)中的一种：
(1)所述蒸发蒸汽流出所述蒸汽出口后，进入冷凝器中进行冷凝处理，得到冷凝液；
(2)所述蒸发蒸汽流出所述蒸汽出口后，进入压缩机中进行增压处理，增压后的蒸汽作为加热蒸汽进行回用。
CN202210986744.XA 2022-08-17 2022-08-17 膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法 Active CN115350592B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210986744.XA CN115350592B (zh) 2022-08-17 2022-08-17 膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210986744.XA CN115350592B (zh) 2022-08-17 2022-08-17 膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115350592A true CN115350592A (zh) 2022-11-18
CN115350592B CN115350592B (zh) 2023-04-14

Family

ID=84002664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210986744.XA Active CN115350592B (zh) 2022-08-17 2022-08-17 膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115350592B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104105937A (zh) * 2012-01-11 2014-10-15 Aaa水技术公司 冷却装置
CN204051448U (zh) * 2014-09-11 2014-12-31 北京坎普尔环保技术有限公司 高效平板膜蒸馏装置
CN104399372A (zh) * 2014-09-11 2015-03-11 北京坎普尔环保技术有限公司 多段式膜蒸馏装置
CN109200827A (zh) * 2018-11-19 2019-01-15 上海洁晟环保科技有限公司 一种平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104105937A (zh) * 2012-01-11 2014-10-15 Aaa水技术公司 冷却装置
US20150014144A1 (en) * 2012-01-11 2015-01-15 Aaa Water Technologies Ag Cooling device
CN204051448U (zh) * 2014-09-11 2014-12-31 北京坎普尔环保技术有限公司 高效平板膜蒸馏装置
CN104399372A (zh) * 2014-09-11 2015-03-11 北京坎普尔环保技术有限公司 多段式膜蒸馏装置
CN109200827A (zh) * 2018-11-19 2019-01-15 上海洁晟环保科技有限公司 一种平板型膜蒸馏装置、蒸馏方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN115350592B (zh) 2023-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4124478A (en) Thin sheet apparatus and a fluid flow device
EP0980285B1 (en) Filtration cassette article and filter comprising same
WO2010019751A1 (en) Block configuration for large scale membrane distillation
US5593580A (en) Filtration cassette article, and filter comprising same
US2881124A (en) Inserts for membrane spacers
US3661721A (en) Compact multistage distillation apparatus having stacked microporous membranes and impermeable films
US6123823A (en) Gasket and apparatus for electrodeionization
US20140138299A1 (en) Membrane distillation apparatus
AU2012294503A1 (en) Plate and frame and spiral wound membrane modules for heat and mass transfer
US10300437B2 (en) Membrane cartridge with integrated functions
CN109562329B (zh) 用预制片材制成的膜支撑体
CN115350592B (zh) 膜蒸馏用膜组件及膜蒸馏方法
CN212609719U (zh) 电去离子净水装置和家用净水装置
CN212609722U (zh) 电去离子净水装置和家用净水装置
JP6161865B2 (ja) 電気式脱イオン水製造装置
CN214880427U (zh) 用于净水设备的膜堆和净水设备
CN213078053U (zh) 一种一体化电渗析隔板
CN212559557U (zh) 一种螺旋隔网、树脂过滤装置及净水器
CN211896193U (zh) 一种高脱盐率的电渗析器
CN212174543U (zh) 一种电渗析隔板
CN212559559U (zh) 一种均匀布水的平板树脂过滤装置及净水器
CN104628066B (zh) 一种超纯水制备装置及其超纯水制备方法
CN214345636U (zh) 一种防内窜外漏的电渗析隔板本体
CN114149058A (zh) 用于净水设备的膜堆和净水设备
TWI815787B (zh) 可替換式薄膜蒸餾模組及其薄膜蒸餾膜板

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant