CN117209013A - 一种毛细蒸馏的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毛细蒸馏的方法。所述方法包括以下步骤：废水被加热后与导水纤维材料的一端接触，在毛细作用下从该端进入导水纤维材料内部，加热的废水随着导水纤维材料中的微孔通道，逐渐向下并向表面扩散，扩散至导水纤维材料表面后蒸发，蒸发的水蒸气与冷凝模块接触后被冷凝，收集，获得蒸馏水。本发明以导水纤维材料蒸馏过程替代传统的疏水膜膜蒸馏，形成以亲水微孔材料为主的蒸馏体系。导水纤维材料能够通过毛细作用吸收并传输热废水，使其扩散到材料表面进行蒸发，实现淡水回收。本发明避免了传统膜蒸馏的膜润湿、污染、结垢问题，能够利用低品位热源，操作方便，投资成本低，二次污染少等优点，解决了新型蒸馏技术难以实现产业化的难题。
Description
技术领域
本发明涉及水资源回收的技术领域，更具体地，涉及一种毛细蒸馏的方法及其装置。
背景技术
热法脱盐分离技术是现阶段从高盐工业废水或海水中提取淡水的重要技术手段。热法脱盐技术的本质为热法相变的过程，它通过将水加热使其发生气化，随后经过冷凝过程得以转化为洁净的淡水资源，盐分则被留在原水中。现阶段常用热法脱盐技术主要包括多效蒸馏、多效闪蒸、机械蒸汽压缩蒸发等。蒸馏分离技术能从古沿用至今，得益于脱盐效果出众，其进料盐度上限较高，能够处理超高盐度的废水(例如：反渗透的浓水)，同时产出洁净的淡水。然而到目前为止，蒸馏法脱盐仍旧依赖煤炭或其他化学能源提供加热所需的大量能量，在设备建设上也需要使用大量的高温高压装置，且系统结构复杂、占地面积大，因此，传统蒸馏分离技术的应用往往需要投入大量的资金以及时间成本进行建设与运营。
膜蒸馏作为目前新兴的热法脱盐技术，其利用微孔疏水膜分隔热侧进料与冷侧淡水，以膜两侧的水蒸气压力差为驱动力，实现对盐水的浓缩及淡水资源的回收。其与传统的蒸馏技术不同，膜蒸馏能够利用低品位热源(如太阳能、地热能、工业废热等)，且具有操作方便，占地面积小，投资成本低，二次污染少等等优点，所以膜蒸馏在海水/苦咸水淡化、高盐高有机废水处理及回用领域展现出巨大的潜力。
然而膜蒸馏自1963年提出以来依旧难以在世界范围内实现商业化应用。微孔疏水膜作为膜蒸馏最关键的部件，主要作用有：一、水蒸气提供传质的孔道；二、分隔进料以及淡水，截留水中盐分及杂质。如专利CN110180404“一种用于膜蒸馏的新型双层中空纤维膜及其制备方法和应用”公开了中空纤维膜以亲水层为内层，疏水层为外层，所述内层的铸膜液中包含PVDF，外层的铸膜液中包含P(VDF-co-HFP)。但是由于进料成分的复杂性，上述以及常规疏水膜材料会经常遇到膜孔润湿、污染、结垢等问题，导致膜蒸馏过程失效。而新型疏水膜材料，由于制备成本高，制作过程繁杂，仍无法实现商业化制备，使得现阶段的微孔疏水膜依旧限制着新型膜蒸馏技术的产业化。
因此，如何提供一种不仅能发挥出膜蒸馏技术的优势，同时还能避免使用微孔疏水膜导致的润湿、污染、结垢问题的蒸馏方法成为亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种毛细蒸馏的方法，所述方法采用导水纤维材料替代疏水膜材料，基于材料本身的毛细作用使得进料废水能够直接进入导水纤维材料，实现了材料内部传输及材料表面蒸发的过程，避免了疏水膜在膜蒸馏过程中润湿、污染、结垢的问题。此外，所述毛细蒸馏方法具备膜蒸馏的优势，可利用低品位热源，操作方便，占地面积小，投资成本低，二次污染少，实现常压操作，无需高温高压装置即可实现淡水资源的回收。
本发明的第二个目的在于提供一种采用上述毛细蒸馏方法的毛细蒸馏装置。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种毛细蒸馏的方法，包括以下步骤：废水被加热后与导水纤维材料的一端接触，在毛细作用下从该端进入导水纤维材料内部，加热的废水随着导水纤维材料中的微孔通道，逐渐向下并向表面扩散，扩散至导水纤维材料表面后蒸发，蒸发的水蒸气与冷凝模块接触后被冷凝，收集，获得蒸馏水。
现有的膜蒸馏技术是利用微孔疏水膜的特质，将温度不同的进料与淡水分隔并为水蒸气(气态水)传质提供孔道，实现高盐高有机废水的处理。但是常规商用的疏水膜在处理过程中难以抵抗废水中污染物的损坏，而新型疏水膜无法实现商业化制备，因此膜蒸馏难以在市场上实现商业化应用。发明人基于长期研究工作，采用导水纤维材料作为传质媒介，替代传统的微孔疏水材料膜进行高盐高有机废水的处理回用。
具体而言，本发明将导水纤维材料作为进料废水的运输、承载与蒸发的媒介，在毛细作用下，加热的进料废水在导水纤维材料的内部进行扩散并在材料表面进行蒸发，蒸发后的水蒸气在冷凝模块的作用下形成淡水并被回收至淡水储存罐中储存。由于导水纤维材料在毛细蒸馏装置中无需为水蒸气的扩散提供传输通道，也无需对进料和淡水进行分隔，仅作为热进料废水的载体及蒸发介质。因此在该过程中，不会发生由于膜孔润湿导致淡水被污染，脱盐率下降的问题，而且也不会因膜污染、结垢引发膜孔堵塞。因此，本发明能够克服膜蒸馏过程中的问题，实现复杂废水的持续处理，具备膜蒸馏的优势，且不受到疏水膜的对于工艺的限制，具备了大规模商业化的能力。
此外，本发明基于导水纤维材料的特性进行毛细蒸馏，所采用的导水纤维材料具有微孔亲水的特质，与微孔疏水膜的疏水特性相反。因此在废水处理过程中具有本质上的区别。疏水膜是通过加热进料侧，使得水蒸气在蒸气压差的驱动下，经膜孔冷凝于淡水侧。膜孔中只允许气态物质通过，例如：水蒸气。导水纤维材料与进料液直接接触后，在毛细作用下，迅速进入到导体材料内部并实现传输，并于膜表面进行蒸发扩散，于冷凝板表面冷凝并完成回收。本发明以导水纤维材料替代疏水膜材料作为水蒸气的传质蒸发媒介，不仅避免了疏水膜材料在膜蒸馏过程中润湿、污染、结垢的问题，而且主要材料为棉花、麻纤维、聚乙烯醇等，制备方法成熟，成本低廉。本发明基于导水纤维材料的蒸馏应用，具有设备紧凑，能利用低品位热源，无二次污染，投资运营成本低等优点，更有利于实现大规模的工业应用。
优选地，所述导水纤维材料选自棉花、麻纤维、聚乙烯醇中的一种或多种。
优选地，所述导水纤维材料选自片状、束状、网状或海绵状中的一种或多种。
优选地，所述导水纤维材料呈现亲水性，导水纤维材料的水接触角＜90°。进一步优选地，所述导水纤维材料的水接触角为40～50°。
优选地，所述导水纤维材料具有导水微孔通道，所述导水微孔通道的直径为0.1～100μm。进一步优选地，所述导水微孔通道的直径为1～50μm。所述导水纤维材料为多孔材料，具有不规则的微米级别的微孔结构。
优选地，废水经加热模块的加热温度为40～90℃。进一步优选地，废水经加热模块的加热温度为60～70℃。更具体而言，废水的加热温度可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃，本申请不限于此。
优选地，所述冷凝的冷凝温度低于所述加热废水的温度。进一步优选地，所述冷凝的温度为0～40℃。更具体而言，所述冷凝的冷凝温度可以是0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，本申请不限于此。
进一步地，本发明请求保护一种采用上述方法进行毛细蒸馏的装置，包括：
加热组件，所述加热组件包括对废水进料进行加热的加热装置；
蒸发组件，所述蒸发组件包括扩散室和蒸发冷凝室，所述扩散室和所述蒸发冷凝室通过导水纤维材料相连通；所述蒸发冷凝室与淡水收集室相连通；
所述蒸发冷凝室内设置有导水纤维材料以及用于冷凝水蒸气的冷凝模块，所述导水纤维材料的一端端部与所述扩散室相连接并伸入所述扩散室中，另一端端部与回流管道相连接；所述导水纤维材料与所述冷凝模块之间具有间隙。
优选地，所述装置还包括用于储备待处理废水的废水储料罐，所述回流管道与废水储料罐相连接。
优选地，所述冷凝模块为板式冷凝器。所述冷凝模块可以是本领域常规用于冷凝的设备。进一步地，所述板式冷凝器可设置有多级。
优选地，所述扩散室和所述蒸发冷凝室之间设置有隔板。所述隔板设置于扩散室的底部和蒸发冷凝室的顶部，所述隔板将所述扩散室和蒸发冷凝室封闭隔离。
优选地，所述扩散室与所述废水储料罐之间通过保温管道相连通。
优选地，所述淡水收集室与所述淡水储存罐相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以导水纤维材料替代疏水膜材料作为水蒸气的传质媒介，避免了膜材料在膜蒸馏过程中润湿、污染、结垢的问题。此外，本发明基于导水纤维材料的亲水微孔特性进行毛细蒸馏，与使用疏水膜的蒸汽透过式的膜蒸馏也有实质性区别，避免了传统膜蒸馏过程中膜润湿引发的净水污染，以及膜污染和膜结垢引发的膜孔堵塞等问题。本发明设备紧凑，无二次污染，其投资运营成本低于多效闪蒸，多效蒸馏等传统热法分离技术，更有利于实现大规模的工业应用。
附图说明
图1为毛细蒸馏装置的结构示意图。
图2为蒸发组件及蒸发冷凝室的结构示意图。
图3为毛细蒸馏的原理示意图。
图4为实施例3处理过程的水通量及脱盐率数据图。
图5为实施例4处理过程的水通量及脱盐率数据图。
图6为实施例5处理过程的水通量及脱盐率数据图。
图7为对比例1～3中气隙式膜蒸馏装置的结构示意图。
图8为对比例1处理过程的水通量及脱盐率数据图。
图9为对比例2处理过程的水通量及脱盐率数据图。
图10为对比例3处理过程的水通量及脱盐率数据图。
图11为棉布、麻纤维及聚乙烯醇材料的接触角。
图中，1-废水储料罐；2-进料泵；3-加热组件；4-扩散室；5-蒸发冷凝室；6-导水纤维材料；7-淡水收集室；8-淡水泵；9-冷凝模块；10-淡水储存罐；11-保温管道；12-回流管道。
具体实施方式
以下实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
在针对发明的实施方式进行描述时，如有术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示方位和位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
实施例1一种毛细蒸馏的方法及装置
如图1～2所示，一种采用毛细蒸馏方法的装置，包括：用于储备待处理的废水的废水储料罐1，加热组件3和蒸发组件。加热组件2包括对废水进料进行加热的加热装置；蒸发组件包括扩散室4和蒸发冷凝室5，扩散室4和蒸发冷凝室5通过导水纤维材料6相连通；蒸发冷凝室5与淡水收集室7相连通；蒸发冷凝室5内设置有导水纤维材料6以及用于冷凝水蒸气的冷凝模块9，导水纤维材料6的一端端部与扩散室4相连接并伸入扩散室4中，另一端端部与回流管道12相连接；导水纤维材料6与冷凝模块9之间具有间隙。
在本实施例中，回流管道12与废水储料罐1相连接。从导水纤维材料6中流下的未经蒸发的废水经回流管道12回流至废水储料罐1中。
在本实施例中，冷凝模块9为板式冷凝器。板式冷凝器可设置有6个。
在本实施例中，扩散室4和蒸发冷凝室5之间设置有隔板。隔板设置于扩散室4的底部和蒸发冷凝室5的顶部，隔板将扩散室4和蒸发冷凝室5封闭隔离，使得扩散室4中的废水仅能通过导水纤维材料6进入蒸发冷凝室5。
在本实施例中，扩散室4与废水储料罐1之间通过保温管道11相连通。
在本实施例中，废水储料罐和加热组件之间还设置有进料泵2。淡水储存罐10和淡水收集室7之间还设置有淡水泵8。
进一步地，本实施例还提供一种毛细蒸馏的方法，包括以下步骤：废水被加热后与导水纤维材料的一端接触，在毛细作用下从该端进入导水纤维材料内部；加热的废水随着导水纤维材料中的微孔通道，逐渐向下并向表面扩散，扩散至导水纤维材料表面后蒸发，蒸发的水蒸气被冷凝，收集，获得蒸馏水。
更进一步地，图3为毛细蒸馏的原理示意图。如图3所示，所述毛细蒸馏的方法的原理为：废水储料罐中的废水经过加热装置加热后(60℃)通过保温管道进入扩散室中，进入扩散室中的加热废水与导水纤维材料的一端端部接触，在毛细作用下从该端进入至导水纤维材料内部。加热的废水随着导水纤维材料中的微孔通道向下并向表面扩散，扩散至导水纤维材料表面后，在蒸发冷凝室中进行蒸发，蒸发的水蒸气与冷凝模块(20℃)接触并冷凝，随后冷凝水随着冷凝模块滑落落入淡水收集室中，并随后进入淡水储存罐储存。
在本实施例中，导水纤维材料为聚乙烯醇片状材料(湖南科润膜业有限公司提供)。
在本实施例中，导水纤维材料为呈现亲水性，具体为接触角为40.25±0.53°(如图11所示)，且具有微米级别的微孔通道，具体为1μm。
现阶段的膜蒸馏技术受限于必须使用微孔疏水材料，不可避免的会发生膜润湿、膜污染、膜结垢等问题，导致其仍处于在实验室应用研发阶段，不适合在市场上进行商业化应用。微孔疏水膜作为水蒸气的传质媒介，为水蒸气提供传质通道，而废水中含有的各种小分子物质、杂质都会污染膜孔，导致润湿或堵塞，进而极大地影响了膜蒸馏的效率。发明人通过长期研究，使用导水纤维材料作为传质媒质，替代传统的疏水纤维材料膜进行废水的蒸馏处理。本发明将导水纤维材料作为进料废水的运输、承载与蒸发的媒介，在毛细作用下，废水在扩散室进入到导水纤维材料内部进行扩散并在材料表面进行蒸发，蒸发后的水蒸气在冷凝模块的作用下形成淡水并被回收至淡水储存罐中储存。本发明以导水纤维材料替代疏水膜材料作为水蒸气的传质蒸发媒介，除了能避免了疏水膜材料在膜蒸馏过程中润湿、污染、结垢的问题外，其主要材料为棉花、麻纤维、聚乙烯醇等，制备方法成熟，成本低廉。本发明基于导水纤维材料的蒸馏应用，具有设备紧凑，能利用低品位热源，无二次污染等，其投资运营成本低等优点，更有利于实现大规模的工业应用。
实施例2一种毛细蒸馏的方法及装置
本实施例和实施例1的区别在于：本实施例采用的导水纤维材料为棉布纤维片(湖南科润膜业有限公司提供)，接触角为45.28±0.98°，平均孔径为50μm。
实施例3
采用实施例1中的毛细蒸馏方法和装置对某工厂的废水进行处理。工厂废水盐度为30000mg/L，总有机碳(主要为机油)为1000mg/L，pH值为7，温度为25℃。
具体处理过程为：
(1)工厂废水通入除油池中，对表层油污进行去除。除油后的废水进料进入废水储料罐，经加热装置加热至60℃，再通过进料泵将加热废水进料缓缓提升至扩散室中；
(2)加热废水进料进入扩散室后，与扩散室中的聚乙烯醇纤维片的一端端部接触，在毛细作用下，加热废水进入聚乙烯醇纤维片中并从上往下形成均匀扩散，传输至聚乙烯醇纤维片的废水在其表面进行蒸发，蒸发后的水蒸气则分散至纤维片与冷凝模块之间的气隙，扩散至气隙中的水蒸气与冷凝模块(20℃)相接触，冷凝形成淡水，淡水在重力作用下从冷凝模块上滑落，进入蒸发冷凝室底部，然后经淡水泵抽取至淡水储存罐进行回收利用；
(3)纤维片中未蒸发的淡水进入回流管道中，并通过回流管道进入废水储料罐中，进行重复蒸发；继续重复步骤步骤(1)和步骤(2)，直至废水储料罐中废水的盐度为200000mg/L。
图4为实施例3处理过程的水通量及脱盐率数据图。根据图4的结果显示，毛细蒸馏的初始通量为2.565L/(m2 h)，持续以稳定通量运行高通量运行24h，且脱盐率高达99.99％，总有机碳含量(TOC)为0.28mg/L，最终产水盐度测得为4.62mg/L，达到蒸馏水的标准。
实施例4
采用实施例1中的毛细蒸馏方法和装置对某工厂的废水进行处理。工厂废水盐度为35000mg/L，表面活性剂含量(主要为十二烷基硫酸钠)为30mg/L，pH值为7，温度为25℃。
具体处理过程为：
(1)工厂废水通入保安过滤器中，对废水中的悬浮固体杂质进行去除。然后，废水进料进入废水储料罐，经加热装置加热至60℃，再通过进料泵将加热废水进料缓缓提升至扩散室中；
(2)加热废水进料进入扩散室后，与扩散室中的聚乙烯醇纤维片的一端端部接触，在毛细作用下，进入聚乙烯醇纤维片中并从上往下形成均匀扩散，传输至聚乙烯醇纤维片的废水在其表面进行蒸发，蒸发后的水蒸气则分散至纤维片与冷凝模块之间的气隙，扩散至气隙中的水蒸气与冷凝模块(20℃)相接触，冷凝形成淡水，淡水在重力作用下从冷凝模块上滑落，进入蒸发冷凝室底部，然后经淡水泵抽取至淡水储存罐进行回收利用；
(3)纤维片中未蒸发的淡水进入回流管道中，并通过回流管道进入废水储料罐中，进行重复蒸发；继续重复步骤(1)和步骤(2)，直至废水储料罐中废水的盐度为150000mg/L。
图5为实施例4处理过程的水通量及脱盐率数据图。根据图5的结果显示，毛细蒸馏初始通量为2.632L/(m2 h)，持续以稳定通量运行24h，且脱盐率高达99.99％，最终产水盐度测得为4.16mg/L，达到蒸馏水的标准。
实施例5
采用实施例1中的毛细蒸馏方法和装置对某工厂的废水进行处理。工厂废水盐度为35000mg/L，其中Ca2+、SO4 2-为30mmol/L，pH值为7，温度为25℃。
具体处理过程为：
(1)工厂废水通入保安过滤器中，对废水中的悬浮固体杂质去除。除油后的废水进料进入废水储料罐，经加热装置加热至60℃，再通过进料泵将加热废水进料缓缓提升至扩散室中；
(2)加热废水进料进入扩散室后，与扩散室中的聚乙烯醇纤维片的一端端部接触，在毛细作用下，进入聚乙烯醇纤维片中并从上往下形成均匀扩散，传输至聚乙烯醇纤维片的废水在其表面进行蒸发，蒸发后的水蒸气则分散至纤维片与冷凝模块之间的气隙，扩散至气隙中的水蒸气与冷凝模块(20℃)相接触，冷凝形成淡水，淡水在重力作用下从冷凝模块上滑落，进入蒸发冷凝室底部，然后经淡水泵抽取至淡水储存罐进行回收利用；
(3)聚乙烯醇纤维片中未蒸发的淡水进入回流管道中，并通过回流管道进入废水储料罐中，进行重复蒸发；继续重复步骤步骤(1)和步骤(2)，直至废水储料罐中废水的盐度为150000mg/L。
图6为实施例5处理过程的水通量及脱盐率数据图。根据图6的结果显示，毛细蒸馏初始通量为2.582L/(m2 h)，持续以稳定通量运行24h，且脱盐率高达99.99％，最终产水盐度测得为3.76mg/L。
对比例1
采用气隙式膜蒸馏装置，如图7所示。处理于实施例3相同的生产废水，盐度为工厂废水盐度为30000mg/L，总有机碳TOC为1000mg/L，pH值为7，温度为25℃。该过程采用疏水膜采用疏水聚偏氟乙烯膜，孔径为0.45μm。
具体处理过程为：
(1)工厂废水通入除油池中，对表层油污进行去除。除油后的废水进料进入进料储料罐，经加热装置加热至60℃，再通过进料泵缓缓提升至进料室中。
(2)在进料室中，废水进料与疏水聚偏氟乙烯膜直接接触，在膜两侧的水蒸气分压差的驱动下，水蒸气透过膜孔，进入到冷凝室中。在冷凝模块(20℃)的作用下，形成清洁的冷凝淡水，进入到淡水储存罐被收集。
(3)在进料室中，经过蒸发浓缩后的进料则回流至进料储料罐中。若发生通量明显下降或脱盐率显著上升则停止运行。
图8为对比例1处理过程的水通量及脱盐率数据图。根据图8的结果显示，膜蒸馏的通量在运行过程中持续下降，通量从2.633L/(m2 h)下降至0.325L/(m2 h)，通量损失率高达87％，表明了膜表面发生了严重的膜污染，使得处理过程效率急剧下降，并趋向于0L/(m2h)，最终导致膜蒸馏失效。
对比例2
采用对比例1中的气隙式膜蒸馏装置处理与实施例4相同的工厂废水，盐度为35000mg/L，表面活性剂含量(十二烷基硫酸钠)为30mg/L，pH值为7，温度为25℃。该过程采用疏水膜采用疏水聚偏氟乙烯膜，孔径为0.45μm。
具体处理过程为：
(1)工厂废水通入保安过滤器中，对废水中的悬浮固体杂质进行去除。然后，废水进料进入废水储料罐，经加热装置加热至60℃，再通过进料泵缓缓提升至进料室中。
(2)在进料室中，废水进料与疏水聚偏氟乙烯膜直接接触，在膜两侧的水蒸气分压差的驱动下，水蒸气透过膜孔，进入到冷凝室中。在冷凝模块(20℃)的作用下，形成清洁的冷凝淡水，进入到淡水储存罐被收集。
(3)在进料室中，经过蒸发浓缩后的进料则回流至进料储料罐中。若发生通量明显下降或脱盐率显著上升则停止运行。
图9为对比例2处理过程的水通量及脱盐率数据图。根据图9的结果显示，膜蒸馏的初始通量为2.533L/(m2 h)，仅运行了80min，通量持续上升至3.712L/(m2 h)，脱盐率从99.99％下降至60.42％，表明了疏水膜发生了严重的膜润湿，进料通过疏水膜直接渗透至淡水侧(非进料侧的水蒸气蒸发)，导致淡水被污染，结果表面了该膜蒸馏由于疏水膜被润湿而失效。
对比例3
采用对比例1中的气隙式膜蒸馏装置处理与实施例5相同的工厂废水，废水盐度为35000mg/L，其中Ca2+、SO4 2-为30mmol/L，pH值为7，温度为25℃。疏水聚偏氟乙烯膜，孔径为0.45μm。
具体处理过程为：
(1)工厂废水通入保安过滤器中，对废水中的悬浮固体杂质进行去除。然后，废水进料进入废水储料罐，经加热装置加热至60℃，再通过进料泵缓缓提升至进料室中。
(2)在进料室中，废水进料与疏水聚偏氟乙烯膜直接接触，在膜两侧的水蒸气分压差的驱动下，水蒸气透过膜孔，进入到冷凝室中。在冷凝模块(20℃)的作用下，形成清洁的冷凝淡水，进入到淡水储存罐被收集。
(3)在进料室中，经过蒸发浓缩后的进料则回流至进料储料罐中。若发生通量明显下降或脱盐率显著上升则停止运行。
图10为对比例3处理过程的水通量及脱盐率数据图。根据图10的结果显示，膜蒸馏的初始通量为2.544L/(m2 h)，由于膜表面会发生较强的浓差极化效应，因此膜表面的结垢逐渐积累，通量因此下降至1.202L/(m2 h)。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种毛细蒸馏的方法，其特征在于，包括以下步骤：废水被加热后与导水纤维材料的一端接触，在毛细作用下从该端进入导水纤维材料内部，加热的废水随着导水纤维材料中的微孔通道，逐渐向下并向表面扩散，扩散至导水纤维材料表面后蒸发，蒸发的水蒸气与冷凝模块接触后被冷凝，收集，获得蒸馏水。
2.根据权利要求1所述毛细蒸馏的方法，其特征在于，所述导水纤维材料选自棉花、麻纤维、聚乙烯醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述毛细蒸馏的方法，其特征在于，所述导水纤维材料选自片状、束状、网状或海绵状中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述毛细蒸馏的方法，其特征在于，所述导水纤维材料的水接触角＜90°。
5.根据权利要求1所述毛细蒸馏的方法，其特征在于，所述导水纤维材料具有导水的微孔通道，所述微孔通道的直径为0.1～100μm。
6.根据权利要求1所述毛细蒸馏的方法，其特征在于，废水经加热模块的加热温度为40～90℃。
7.一种采用权利要求1～6任一项所述方法进行毛细蒸馏的装置，其特征在于，包括：
加热组件(3)，所述加热组件(3)包括对废水进料进行加热的加热装置；
蒸发组件，所述蒸发组件包括扩散室(4)和蒸发冷凝室(5)，所述扩散室(4)和所述蒸发冷凝室(5)通过导水纤维材料(6)相连通；所述蒸发冷凝室(5)与淡水收集室(7)相连通；
所述蒸发冷凝室(5)内设置有导水纤维材料(6)以及用于冷凝水蒸气的冷凝模块(9)，所述导水纤维材料(6)的一端端部与所述扩散室(4)相连接并伸入所述扩散室(4)中，另一端端部与回流管道(12)相连接；所述导水纤维材料(6)与所述冷凝模块(9)之间具有间隙。
8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述装置还包括用于储备待处理的废水储料罐(1)，所述回流管道(12)与废水储料罐(1)相连接。
9.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述冷凝模块(9)为板式冷凝器。
10.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述扩散室(4)与所述废水储料罐(1)之间通过保温管道(11)相连通。
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| CN114984760A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-09-02 | 天俱时工程科技集团有限公司 | 一种真空膜蒸馏用的中空纤维膜组件及真空膜蒸馏系统 |
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2023
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