CN203155103U - 膜组件和膜蒸馏系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种膜组件和膜蒸馏系统，其中，所述膜组件包括设有冷壁的冷工质容腔、设有膜的热工质容腔，所述膜的渗透侧与所述冷壁之间具有间隙，所述冷工质容腔和所述热工质容腔分别设有进出口，并且所述膜组件还包括：设置于所述冷工质容腔和所述冷壁之间的热电制冷器。通过本实用新型的膜组件和膜蒸馏系统，应用热电制冷技术替代压缩机制冷技术，并将其应用于膜蒸馏系统的冷工质容腔，能充分发挥其制冷迅速、体积小及调节便捷的特性，适应太阳能膜蒸馏热端随太阳能辐射变化的工况，提高了膜通量，同时降低了冷端能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及膜蒸馏技术领域，特别涉及一种膜组件和膜蒸馏系统。
背景技术
我国中西部的内蒙、甘肃、宁夏等地区太阳能资源十分丰富。但是这些地区水资源比较缺乏，饮用的地表水多为高矿高氟苦咸水，而且偏远地区常规能源比较缺乏，因此，可以充分利用太阳能资源采用膜蒸馏技术净化苦咸水，特别是对于一些交通、电力都不发达的偏远地区具有良好的社会效益和经济效益。
其中，气隙式膜蒸馏（Air Gap Membrane Distillation，AGMD）是将膜分离技术与传统蒸馏技术相结合的一种液体分离技术，其采用高分子微孔膜将膜组件冷热端隔开，利用膜两侧冷热端温差引起的蒸汽压差作为传质推动力，溶液中挥发性组分在疏水膜表面蒸发后透过微孔膜穿过空气隙，经扩散至冷壁冷凝，实现溶液浓缩分离。
然而，发明人在实现本实用新型的过程中发现，在AGMD膜组件中，冷腔冷壁的冷量一般由机械式制冷模式提供，使得系统结构过大，且耗电量大。为此，需要寻求新的制冷形式以简化系统结构，提高能量利用率。
实用新型内容
本实用新型实施例的主要目的在于提供一种膜组件和膜蒸馏系统，通过应用热电制冷技术替代压缩机制冷技术，来提高膜通量，降低冷端能耗。
本实用新型的上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种膜组件，所述膜组件包括设有冷壁的冷工质容腔、设有膜的热工质容腔，所述膜的渗透侧与所述冷壁之间具有间隙，所述冷工质容腔和所述热工质容腔分别设有进出口，其特征在于，所述膜组件还包括：热电制冷器，所述热电制冷器设置于所述冷工质容腔和所述冷壁之间。
根据本实用新型的实施例的膜组件的一个方面，所述热电制冷器具有冷端面和热 端面，所述热端面贴附于所述冷工质容腔，所述冷壁贴附于所述冷端面。
根据本实用新型实施例的膜组件的另一个方面，所述膜组件包括至少两个冷工质容腔和至少一个热工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个冷工质容腔之间的热工质容腔的两侧均设有所述膜，所述两个冷工质容腔的与所述热工质容腔相邻的一侧设有所述热电制冷器和所述冷壁。
根据本实用新型实施例的膜组件的再一个方面，，所述膜组件包括至少两个热工质容腔和至少一个冷工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个热工质容腔之间的冷工质容腔的两侧均设有所述热电制冷器和所述冷壁，所述两个热工质容腔的与所述冷工质容腔相邻的一侧均设有所述膜。
根据本实用新型实施例的膜组件的又一个方面，所述热电制冷器连接太阳能发电系统，以利用所述太阳能发电系统提供的直流电将热量从所述热电制冷器的冷端面传递到所述热电制冷器的热端面。
一种膜蒸馏系统，包括：太阳能集换热系统、原液水质预处理系统、空气隙膜蒸馏系统以及太阳能发电系统，其特征在于，所述空气隙膜蒸馏系统包括膜组件，所述膜组件包括设有冷壁的冷工质容腔，设置于所述冷工质容腔和所述冷壁之间的热电制冷器，设有膜的热工质容腔，所述膜的渗透侧与所述冷壁之间具有间隙，所述冷工质容腔和所述热工质容腔分别设有进出口。
根据本实用新型实施例的膜蒸馏系统的一个方面，所述热电制冷器具有冷端面和热端面，所述热端面贴附于所述冷工质容腔，所述冷壁贴附于所述冷端面。
根据本实用新型实施例的膜蒸馏系统的另一个方面，所述膜组件包括至少两个冷工质容腔和至少一个热工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个冷工质容腔之间的热工质容腔的两侧均设有所述膜，所述两个冷工质容腔的与所述热工质容腔相邻的一侧设有所述热电制冷器和所述冷壁。
根据本实用新型实施例的膜蒸馏系统的再一个方面，所述膜组件包括至少两个热工质容腔和至少一个冷工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个热工质容腔之间的冷工质容腔的两侧均设有所述热电制冷器和所述冷壁，所述两个热工质容腔的与所述冷工质容腔相邻的一侧均设有所述膜。
根据本实用新型实施例的膜蒸馏系统的又一个方面，所述热电制冷器连接所述太阳能发电系统，以利用所述太阳能发电系统提供的直流电将热量从所述热电制冷器的 冷端面传递到所述热电制冷器的热端面。
本实用新型实施例的有益效果在于：通过本实用新型的膜组件和膜蒸馏系统，应用热电制冷技术替代压缩机制冷技术，并将其应用于膜蒸馏系统的冷工质容腔，能充分发挥其制冷迅速、体积小及调节便捷的特性，适应太阳能膜蒸馏热端随太阳能辐射变化的工况，提高了膜通量，同时降低了冷端能耗。
参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
参照以下的附图可以更好地理解本实用新型的很多方面。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大或缩小。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。在附图中：
图1是本实用新型实施例的膜组件的结构示意图；
图2A和图2B是本实用新型实施例的膜组件的冷工质容腔的内部结构示意图；
图3A-图3D是本实用新型实施例的膜组件的以半导体作为热电制冷器的实施例的布置方式示意图；
图4是本实用新型的一个实施方式的冷工质容腔的形状示意图；
图5是本实用新型实施例的三层膜组件的结构示意图；
图6是本实用新型实施例的五层膜组件的结构示意图；
图7是本实用新型实施例的膜蒸馏系统的组成示意图；
图8是本实用新型实施例的膜蒸馏系统的工作流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实用新型实施例提供了一种膜组件。图1是该膜组件的结构示意图，如图1所示，该膜组件包括设有冷壁11的冷工质容腔10、设有膜13的热工质容腔12，所述膜13的渗透侧131与所述冷壁11之间具有间隙14，所述冷工质容腔10和所述热工质容腔12分别设有进出口，另外，在冷工质容腔10和冷壁11之间还设有热电制冷器15。
其中，本实施例对膜蒸馏系统的制冷模式进行了改造，将原来冷腔机械压缩式制冷模式改造为了热电制冷模式，为膜蒸馏系统提供冷端。例如，为了能够形成膜蒸馏疏水膜两侧的温差，通过热电制冷器15将其冷端设计为采用半导体制冷的方式。
目前，热电制冷又称半导体制冷或温差电制冷，主要依据珀尔帖效应，利用电能直接实现热能的传递，具有无机械运动、制冷迅速等特点，尤其适用于制冷量不大，又要求装置小型化的场合，广泛应用于军事、航天、医疗等特定领域。热电制冷效率的提高，受到应用场合多因素影响，主要取决于热端散热、传冷方式及良好的结构设计。
本实施例应用热电制冷技术替代压缩机制冷技术，将其应用于太阳能空气隙膜蒸馏苦咸水淡化系统的冷工质容腔（简称冷腔或冷容腔），充分发挥其制冷迅速、体积小及调节便捷的特性，适应太阳能膜蒸馏热端温度随太阳能辐射变化的工况，提高了膜通量，同时降低了冷端能耗。
在本实施例中，半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式，制冷器的基本元件是热电偶对，即把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件连成热电偶，把若干对热电偶连接起来构成热电堆的热端面散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端面放到膜蒸馏组件（膜组件）中，形成膜组件的低温端。
再请参照图1，在本实施例中，热电制冷器15具有冷端面151和热端面152，所述热端面152贴附于所述冷工质容腔10，所述冷壁11贴附于所述冷端面151。并且，该热电制冷器15连接太阳能发电系统，以利用所述太阳能发电系统提供的直流电将热量从该热电制冷器的冷端面传递到该热电制冷器的热端面，达到热电制冷的效果。上述热电制冷器15的设置方式只是举例说明，本实施例并不对此加以限制，例如，除了贴附方式以外，也可以采用其他可实施的设置方式。
图2A和图2B是本实施例的膜组件的冷工质容腔10的截面示意图，如图2A所示，该冷工质容腔10具有进水口21和出水口22，在该冷工质容腔10的一侧设置有冷壁23，在该冷工质容腔10和冷壁23之间设置有作为热电制冷器15的半导体24。
在一个实施方式中，该半导体24可以以“片”的方式设置于该冷壁23上。图3是在冷壁23上设置该半导体24的示意图。图3A示出了三片半导体设置于冷壁23，图3B示出了六片半导体设置于冷壁23，图3C示出了八片半导体设置于冷壁23，图3D示出了九片半导体设置于冷壁23。当然，图3的示意也只是举例说明，在具体实施时，本实施例也不限制半导体24作为热电制冷器15在冷壁23上的分布方式以及设置方式。另外，图3是以一片半导体为正方形为例，本实施例也不对此加以限制，在具体实施时，可以根据冷工质容腔的形状来设置该半导体的形状和位置，例如，假设冷工质容腔的两侧均为圆形，整体为一圆柱形的结构，如图4所示，则该半导体可以设计为布置于该圆形上的环形结构。当然，以上也只是举例说明，本实施例并不以此作为限制。
再请参照图2B，除了进水口21、出水口22、冷壁23以及半导体24以外，该冷工质容腔10还具有插片式散热器和隔板式水流通道箱，其中，冷壁23可以通过铝板来实现，但本实施例并不以此作为限制，任何导热性能好的材料都可以用作冷壁23。
在本实施例的一个实施方式中，膜组件包括至少两个冷工质容腔和至少一个热工质容腔，并且该冷工质容腔和该热工质容腔成一定的间隔平行设置。其中，设置于两个冷工质容腔之间的热工质容腔的两侧均设有上述膜，而两个冷工质容腔的与热工质容腔相邻的一侧设有上述热电制冷器和上述冷壁。
在本实施例的另外一个实施方式中，膜组件包括至少两个热工质容腔和至少一个冷工质容腔，并且该冷工质容腔和该热工质容腔成一定的间隔平行设置。其中，设置于两个热工质容腔之间的冷工质容腔的两侧均设有上述热电制冷器和上述冷壁，而上 述两个热工质容腔的与冷工质容腔相邻的一侧均设有上述膜。
图5是具有半导体制冷（设置了上述热电制冷器）的三层膜组件的示意图，如图5所示，该膜组件包括两个热工质容腔51、52以及一个冷工质容腔53，每一个容腔都设有进水口和出水口。
其中，冷工质容腔53的两侧都设有热电制冷器531以及冷壁532，其中，热电制冷器531的热端面贴附于冷工质容腔53的两侧，而冷壁532贴附于热电制冷器531的冷端面，如图5所示，该热电制冷器531连接太阳能发电系统，该太阳能发电系统能够为该热电制冷器531提供直流电能，实现热量从热电制冷器531的冷端面到热端面的传递，达到热电制冷的效果。
其中，热工质容腔51、52上与冷工质容腔53相邻的一侧设有上述膜511、512，以便进入热工质容腔51、52的高温原液在膜的热侧面的气液边界层中发生气化，气化后的水蒸气分子通过扩散穿过膜空进入空气隙，水蒸气分子吸收热电制冷器531释放的冷量，一部分在膜的冷侧面和空气隙中冷凝为水，其余扩散至冷壁凝结为纯水。
其中，本实施例是以太阳能发电系统为热电制冷器531提供直流电能、太阳能集热系统为热工质容腔51、52提供热量为例，然而本实施例并不以此作为限制，在具体实施时，也可以根据实际需要采用其他热源和电源为本实施例的膜组件提供相应的热量和直流电能。
其中，对于本实施例的热电制冷器531的结构已经在前面做了说明，此处不再重复说明。
图6是具有半导体制冷（设置了上述热电制冷器）的五层膜组件的示意图，如图6所示，该膜组件包括两个热工质容腔61、62以及三个冷工质容腔63、64、55，每一个容腔都设有进水口和出水口。
其中，冷工质容腔63上与热工质容腔61相邻的一侧设有热电制冷器631以及冷壁632，其中，热电制冷器631的热端面贴附于冷工质容腔63的与热工质容腔61相邻的侧，而冷壁632贴附于热电制冷器631的冷端面。其中，冷工质容腔64的两侧都设有热电制冷器641和冷壁642，其中，热电制冷器641的热端面贴附于冷工质容腔64的两侧，而冷壁642贴附于热电制冷器641的冷端面。其中，冷工质容腔65的与热工质容腔62相邻的一侧设有热电制冷器651以及冷壁652，其中，热电制冷器651的热端面贴附于冷工质容腔65的与热工质容腔62相邻的侧，而冷壁652贴附 于热电制冷器651的冷端面。如图6所示，上述热电制冷器631、641、651通过电路连接外部电源，例如太阳能发电系统或者直流电源等，通过该外部电源为该热电制冷器631、641、651提供直流电能，实现热量从热电制冷器631、641、651的冷端面到热端面的传递，达到热电制冷的效果。
其中，由于热工质容腔61、62的两侧都与冷工质容腔相邻，因此该热工质容腔61、62的两侧均设有上述膜，以便进入热工质容腔61、62的高温原液在膜的热侧面的气液边界层中发生气化，气化后的水蒸气分子通过扩散穿过膜空进入空气隙，水蒸气分子吸收热电制冷器631、641、651释放的冷量，一部分在膜的冷侧面和空气隙中冷凝为水，其余扩散至冷壁凝结为纯水。
同样的，对于本实施例的热电制冷器631、641、651的结构已经在前面做了说明，此处不再重复说明。
通过本实用新型的膜组件，应用热电制冷技术替代压缩机制冷技术，并将其应用于膜蒸馏系统的冷工质容腔，能充分发挥其制冷迅速、体积小及调节便捷的特性，适应太阳能膜蒸馏热端随太阳能辐射变化的工况，提高了膜通量，同时降低了冷端能耗。
实施例2
本实用新型实施例还提供了一种膜蒸馏系统。图7是该膜蒸馏系统的组成示意图，图8是该膜蒸馏系统的工作流程示意图，请参照图7和图8，该膜蒸馏系统主要包括：太阳能集换热系统71、原液水质预处理系统72、空气隙膜蒸馏系统73以及太阳能发电系统74，其中，
太阳能集换热系统71包括太阳能集热系统和换热器，太阳能集热系统收集太阳能并将其转换为热能，通过换热器加热原液，为膜蒸馏过程提供热量。
原液水质预处理系统72主要是对进入膜蒸馏系统的原液进行沉降、过滤等初步水质处理，其可以包括预处理装置和原液储水箱。
空气隙膜蒸馏系统73主要是对预处理后的原液进行分离提纯。如图8所示，其包括膜组件，该膜组件可以通过实施例1的膜组件来实现，其内容被合并于此，不再重复说明，在图8的示例中，该膜组件是一个六层结构，包括三个冷工质容腔和三个热工质容腔，如前所述，热工质容腔上与冷工质容腔相邻的一侧设有前述膜，冷工质容腔上与热工质容腔相邻的一侧设有前述热电制冷器以及冷壁，除此之外，每一个容腔都设有一个进口和一个出口。在该空气隙膜蒸馏系统73中，如图8所示，除了上 述膜组件之外，还包括冷容腔进口管路、冷容腔出口管路、热容腔进口管路、热容腔出口管路、给水泵、循环泵、阀门、收集器以及蒸馏水储水箱，这些部件构成了冷工质循环回路和热工质循环回路，其中，按照水流方向，冷工质循环回路为原液储水箱→给水泵→冷容腔进口管路→冷容腔→冷容腔出口管路→阀门A→原液储水箱；热工质循环回路为循环泵→换热器→热容腔进口管路→热容腔→热容腔出口管路→循环泵。具体的工作过程将在以下进行说明。
太阳能发电系统74主要是将太阳能转化为电能并为热电制冷器提供直流电。
为了使本实施例的膜蒸馏系统以及热电制冷器更加清楚易懂，以下结合图8对该膜蒸馏系统的工作过程进行说明。请参照图8。
在原有的多层并接式膜组件基础上，本实施例将热电制冷器的热端面贴附于冷工质容腔（简称冷容腔）的两侧，将冷壁贴附于热电制冷器的冷端面。
太阳能发电系统为热电制冷器提供直流电能，实现热量从热电制冷器冷端面到热端面的传递，达到热电制冷效果。
待处理的原液在预处理装置中进行初步水处理，预处理后的原液存储于原液储水箱中。
给水泵将原液储水箱中的原液通过冷容腔进口管路进入空气隙膜蒸馏系统的冷容腔，在冷容腔内吸收热电制冷器热端面的热量，达到预热处理后进入冷容腔出口管路。
其中，通过调节阀门A、B的开度可将从冷容腔出来的原液分为两部分，分别进入冷工质循环回路和热工质循环回路。
一部分原液经由阀门A回到原液储水箱，通过喷淋等措施进行冷却，另一部分（质量等于产水量）经由阀门B进入热工质循环回路。
预热后进入热工质循环回路的原液与浓缩后的高温原液混合，然后进入太阳能集换热系统中的换热器，吸收太阳能集热系统提供的热量，达到工作温度后进入热容腔。
进入热容腔的高温原液在膜的热侧面的气液边界层中发生气化，气化后的水蒸气分子通过扩散穿过膜孔进入空气隙，水蒸气分子吸收热电制冷器释放的冷量，一部分在膜的冷侧面和空气隙中冷凝为水，其余扩散至冷壁凝结为纯水。
浓缩后的高温原液通过循环泵加压后与预热处理的原液混合进入太阳能集换热系统中的换热器换热，达到工作温度后进入热容腔。
从空气隙冷凝的纯水由蒸馏水收集装置进行收集，并存储于蒸馏水储水箱中。
在另一个实施例中，浓缩后的高温原液也可以分为两部分，一部分经由另一个阀门通过循环泵加压后与预热处理的原液混合进入太阳能集换热系统中的换热器换热，达到工作温度后进入热容腔；另一部分则经由另一个阀门进入冷工质循环回路，与从原液储水箱出来的原液混合后，由给水泵加压送入冷腔入口管路进行再循环。
通过本实用新型的膜蒸馏系统，应用热电制冷技术替代压缩机制冷技术，并将其应用于膜蒸馏系统的冷工质容腔，能充分发挥其制冷迅速、体积小及调节便捷的特性，适应太阳能膜蒸馏热端随太阳能辐射变化的工况，提高了膜通量，同时降低了冷端能耗。
以上结合具体的实施方式对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本实用新型的精神和原理对本实用新型做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本实用新型的范围内。
Claims (10)
1.一种膜组件，所述膜组件包括设有冷壁的冷工质容腔、设有膜的热工质容腔，所述膜的渗透侧与所述冷壁之间具有间隙，所述冷工质容腔和所述热工质容腔分别设有进出口，其特征在于，所述膜组件还包括：
热电制冷器，所述热电制冷器设置于所述冷工质容腔和所述冷壁之间。
2.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述热电制冷器具有冷端面和热端面，所述热端面贴附于所述冷工质容腔，所述冷壁贴附于所述冷端面。
3.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述膜组件包括至少两个冷工质容腔和至少一个热工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个冷工质容腔之间的热工质容腔的两侧均设有所述膜，所述两个冷工质容腔的与所述热工质容腔相邻的一侧设有所述热电制冷器和所述冷壁。
4.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述膜组件包括至少两个热工质容腔和至少一个冷工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个热工质容腔之间的冷工质容腔的两侧均设有所述热电制冷器和所述冷壁，所述两个热工质容腔的与所述冷工质容腔相邻的一侧均设有所述膜。
5.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述热电制冷器连接太阳能发电系统，以利用所述太阳能发电系统提供的直流电将热量从所述热电制冷器的冷端面传递到所述热电制冷器的热端面。
6.一种膜蒸馏系统，包括：太阳能集换热系统、原液水质预处理系统、空气隙膜蒸馏系统以及太阳能发电系统，其特征在于，
所述空气隙膜蒸馏系统包括膜组件，所述膜组件包括设有冷壁的冷工质容腔，设置于所述冷工质容腔和所述冷壁之间的热电制冷器，设有膜的热工质容腔，所述膜的渗透侧与所述冷壁之间具有间隙，所述冷工质容腔和所述热工质容腔分别设有进出口。
7.根据权利要求6所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述热电制冷器具有冷端面和热端面，所述热端面贴附于所述冷工质容腔，所述冷壁贴附于所述冷端面。
8.根据权利要求6所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述膜组件包括至少两个冷工质容腔和至少一个热工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个冷工质容腔之间的热工质容腔的两侧均设有所述膜，所述两个冷工质容腔的与所述热工质容腔相邻的一侧设有所述热电制冷器和所述冷壁。
9.根据权利要求6所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述膜组件包括至少两个热工质容腔和至少一个冷工质容腔，并且所述冷工质容腔和热工质容腔成一定的间隔平行设置；并且设置于两个热工质容腔之间的冷工质容腔的两侧均设有所述热电制冷器和所述冷壁，所述两个热工质容腔的与所述冷工质容腔相邻的一侧均设有所述膜。
10.根据权利要求6所述的膜蒸馏系统，其特征在于，所述热电制冷器连接所述太阳能发电系统，以利用所述太阳能发电系统提供的直流电将热量从所述热电制冷器的冷端面传递到所述热电制冷器的热端面。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN105233695B (zh) * | 2015-10-28 | 2017-11-03 | 新奥科技发展有限公司 | 膜蒸馏装置和膜蒸馏系统 |
| CN109012200A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-18 | 华南理工大学 | 一种集成半导体热泵的多级膜组件及其在膜蒸馏中的应用 |
| WO2020056847A1 (zh) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 华南理工大学 | 一种集成半导体热泵的多级膜组件及其在膜蒸馏中的应用 |
| WO2021105826A1 (en) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | King Abdullah University Of Science And Technology | Thermocouple-based distillation module and method |
| CN111943302A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-17 | 内蒙古工业大学 | 太阳能热膜耦合多效淡化水装置及方法 |
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