CN205527876U - 一种膜蒸馏中空纤维膜组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种膜蒸馏中空纤维膜组件，包括：膜壳、第一端盖、第二端盖及中空纤维膜丝，还包括：第一连接管、第二连接管、中心管、至少一个冷凝板，第一端盖中心设置有第一连接管固定口，侧壁上设置有原水进口，第二端盖中心设置有第二连接管固定口，侧壁上设置有浓水出口；中心管设置在所述膜壳内中央，第一连接管一端与中心管相连，另一端伸出第一连接管固定口，第二连接管一端与中心管相连，另一端伸出第二连接管固定口，冷凝板固定在中心管上，中空纤维膜丝装填在冷凝板、膜壳和中心管形成的空间内。采用本实用新型的技术方案，可以提高蒸馏的驱动力，大大提高了中空纤维膜组件的通量和产水效率。

Description

一种膜蒸馏中空纤维膜组件

技术领域

本实用新型涉及水处理领域，特别涉及一种膜蒸馏中空纤维膜组件。

背景技术

膜蒸馏技术是近几十年得到迅速发展的一种新型高效的膜分离技术，它是膜技术与常规蒸馏过程相结合的产物，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸汽压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸汽形式透过膜孔，从而实现分离的目的。根据扩散到膜另一侧的蒸汽被冷凝的方式，膜蒸馏技术被分为直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、气扫式膜蒸馏和真空式膜蒸馏等。膜蒸馏技术以其能常压低温操作、低能耗(可利用废热)、占地小和完全排斥溶液中的非挥发性物质(如离子、大分子、固体颗粒)等一系列优点，被用于海水脱盐、非挥发性物质水溶液的浓缩、水溶液中挥发性溶质的脱除和回收等方面。膜蒸馏技术的开发应用为环保和化工厂的废物、废热利用，以及解决全世界淡水资源紧张提供了简单而有效的方法。因此，膜蒸馏技术越来越受到研究者的重视。

在膜蒸馏技术中采用的膜组件的形式有平板式、卷式、管式和中空纤维式等。其中，由于平板式膜组件易于清洗、检查和更换，大多数实验室规模的膜组件采用平板式。在工业应用中，由于中空纤维膜丝不需要额外支撑部件，边界层阻力比平板式膜组件小，同时还具有更大的膜比表面积，生产能力更高，因此，中空纤维膜组件更具有吸引力。

现有的膜蒸馏中空纤维膜组件的结构一般如图1所示：包括膜壳01、第一端盖02、第二端盖03及中空纤维膜丝08，第一端盖02及第二端盖03设置在膜壳01的两端，第一端盖02中心设置有原水进口11，第二端盖03中心设置有浓水出口13，膜壳01上设置有产水出口09，中空纤维膜丝08装填在膜壳01内部，固定在膜壳01两端，将膜壳01内的空间密封。原水(待处理水)从原水进口11进入，流入中空纤维膜丝08内，由于中空纤维膜丝08内外存在温度差，挥发性组分形成蒸汽从中空纤维膜丝08内部扩散到外侧，产水从产水出口09流出，其余组分从中空纤维膜丝08内部流出，形成浓水从浓水出口13排出，从而实现分离目的。由于中空纤维膜丝内外的温度差较小，导致中空纤维膜丝内外的蒸汽压差较小，所以现有的膜蒸馏中空纤维膜组件的通量较低，产水效率低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种膜蒸馏中空纤维膜组件，用于解决现有的膜蒸馏中空纤维膜组件通量低，产水效率低的问题。技术方案如下：

一种膜蒸馏中空纤维膜组件，包括：膜壳、第一端盖、第二端盖及中空纤维膜丝，所述第一端盖及第二端盖设置于所述膜壳的两端，所述膜壳上设置有产水出口；其特征在于，还包括：第一连接管、第二连接管、中心管、至少一个冷凝板；

所述第一端盖中心设置有第一连接管固定口，侧壁上设置有原水进口；所述第二端盖中心设置有第二连接管固定口，侧壁上设置有浓水出口；

所述中心管设置在所述膜壳内中央；

所述第一连接管位于所述第一端盖内，其一端与所述中心管相连，另一端伸出所述第一连接管固定口，并与所述第一连接管固定口密封固定；所述第二连接管位于所述第二端盖内，其一端与所述中心管相连，另一端伸出所述第二连接管固定口，并与所述第二连接管固定口密封固定；

所述至少一个冷凝板沿着所述中心管轴线方向固定在所述中心管上；

所述中空纤维膜丝按照平行于中心管轴线方向装填在所述至少一个冷凝板、膜壳和中心管形成的空间内，并固定在所述膜壳两端，且将所述膜壳内的空间密封。

其中，所述中心管上平均分布4-16个冷凝板。

其中，所述至少一个冷凝板的长度为200-2000毫米，宽度为40-200毫米。

其中，所述至少一个冷凝板的形状包括：平板形、波浪形及折线形。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述膜壳上设置两个产水出口。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述中空纤维膜丝在所述膜壳两端通过环氧树脂或聚氨酯固定且将所述膜壳内的空间密封。

本实用新型的技术方案中，在中心管上设置至少一个冷凝板，通过连接管向中心管中通入冷凝水，使冷凝板可以降低中空纤维膜丝外侧的温度，增大中空纤维膜丝内原水与中空纤维膜丝外侧的温度差，使中空纤维膜丝内外的蒸汽压差增大，进而提高蒸馏的驱动力，大大提高了中空纤维膜组件的通量和产水效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为现有的膜蒸馏中空纤维膜组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种膜蒸馏中空纤维膜组件沿中心轴线方向的剖视图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种中心管及冷凝板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种膜蒸馏中空纤维膜组件，如图2所示，可以包括：膜壳01、第一端盖02、第二端盖03及中空纤维膜丝08，第一端盖02及第二端盖03设置于膜壳01的两端，膜壳01上设置有产水出口09；还包括：第一连接管04、第二连接管05、中心管06、至少一个冷凝板07，第一端盖02中心设置有第一连接管固定口10，侧壁上设置有原水进口11；第二端盖03中心设置有第二连接管固定口12，侧壁上设置有浓水出口13；中心管06设置在膜壳01内中央；第一连接管04位于第一端盖02内，其一端与中心管06相连，另一端伸出第一连接管固定口10，并与第一连接管固定口10密封固定；第二连接管05位于第二端盖03内，其一端与中心管06相连，另一端伸出第二连接管固定口12，并与第二连接管固定口12密封固定；至少一个冷凝板07沿着中心管06轴线方向固定在中心管06上；中空纤维膜丝08按照平行于中心管06轴线方向装填在至少一个冷凝板07、膜壳01和中心管06形成的空间内，并固定在膜壳01两端，且将膜壳01内的空间密封。

需要说明的是，第一连接管04的一端及第二连接管05的一端分别与中心管06相连相连，应当理解为：第一连接管04的一端及第二连接管05的一端分别与中心管06的两端相连。冷凝水从第一连接管04进入中心管06，从第二连接管05流出，使固定在中心管06上的至少一个冷凝板07可以降低中空纤维膜丝08外侧的温度，使中空纤维膜丝08内外的蒸汽压差增大，进而增加所述膜组件的通量和产水效率。

实际应用中，冷凝板数量越多，对中空纤维膜丝外侧的冷却效果越好，但是，由于中心管和膜壳的大小以及成本和工艺难度等因素的限制，同时避免浪费，冷凝板的数量以4-16个最为适宜，可以达到较理想的降低中空纤维膜丝外侧的温度的效果。如图3所示，可以在中心管06上沿中心管06轴线方向平均分布8个冷凝板07，冷凝板07的平均分布可以使冷凝板07与中空纤维膜丝08更加均匀地进行热交换，使中空纤维膜丝08外侧的温度可以均匀的被降低，避免冷凝板密集分布在中心管上的一部分位置，造成一些中空纤维膜丝外侧温度无法得到降低或者降低不明显的问题，同时可以防止出现冷凝板密集分布造成浪费的现象。可以理解的是，冷凝板07沿中心管06的轴线方向固定在中心管06上，可以便于中空纤维膜丝08的装填。

需要说明的是，中空纤维膜丝08的直径和装填密度以及所述膜组件的直径和长度可以由本领域技术人员根据原水(待处理水)的水质和需要达到的处理效果确定，在此不做具体限定。同样的，冷凝板07的长度和宽度也可以由本领域技术人员根据所述膜组件的长度、中心管06的粗细、原水进水温度、冷凝水流量以及处理效果的不同需要确定，以达到最好的降低中空纤维膜丝08外侧温度的效果，实际应用中，冷凝板07的长度优选为200-2000毫米，宽度优选为40-200毫米，其中，如图3所示，冷凝板07的长度为与中心管06接触的一侧的尺寸，与其相邻，不与中心管06接触的一侧的尺寸为冷凝板07的宽度。

为了能最大程度地降低中空纤维膜丝08外侧的温度，增大中空纤维膜丝08内外的蒸汽压差，上述至少一个冷凝板07除图3所示的平板形外，还可以采用波浪形、折线形，当然并不局限于此。可以理解的是，波浪形及折线形冷凝板与平板形冷凝板相比，可以增大冷凝板和中空纤维膜丝的热交换面积，从而达到更好地降低中空纤维膜丝外侧温度的效果，使中空纤维膜丝内外的蒸汽压差增大，进一步提高所述膜组件的通量和产水效率。在实际应用中，冷凝板的形状可以采用上述任意一种形状，也可以根据实际需要采用两种或两种以上形状。

在本实用新型的一种优选实施方式中，可以在上述膜壳01上设置多个产水出口，如图2所示，可以在上述膜壳01上设置两个产水出口09，分别位于膜壳01两端靠近固定中空纤维膜丝08的位置，这样可以使扩散到中空纤维膜丝08外的蒸汽形成的产水从距离较近的产水出口09流出，出水效果更好。

上述中空纤维膜丝08在膜壳01两端的固定方式可以为通过环氧树脂或聚氨酯固定，当然并不局限于此，可以达到密封固定的效果即可。将中空纤维膜丝08和中心管06密封固定在膜壳01两端并将膜壳01内的空间密封，可以保证原水从原水进口11进入后，只能流进中空纤维膜丝08内部，避免原水从缝隙进入膜壳01内的空间，与产水混合，污染产水，破坏膜蒸馏的分离效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种膜蒸馏中空纤维膜组件，包括：膜壳、第一端盖、第二端盖及中空纤维膜丝，所述第一端盖及第二端盖设置于所述膜壳的两端，所述膜壳上设置有产水出口；其特征在于，还包括：第一连接管、第二连接管、中心管、至少一个冷凝板；

所述第一端盖中心设置有第一连接管固定口，侧壁上设置有原水进口；所述第二端盖中心设置有第二连接管固定口，侧壁上设置有浓水出口；

所述中心管设置在所述膜壳内中央；

所述第一连接管位于所述第一端盖内，其一端与所述中心管相连，另一端伸出所述第一连接管固定口，并与所述第一连接管固定口密封固定；所述第二连接管位于所述第二端盖内，其一端与所述中心管相连，另一端伸出所述第二连接管固定口，并与所述第二连接管固定口密封固定；

所述至少一个冷凝板沿着所述中心管轴线方向固定在所述中心管上；

所述中空纤维膜丝按照平行于中心管轴线方向装填在所述至少一个冷凝板、膜壳和中心管形成的空间内，并固定在所述膜壳两端，且将所述膜壳内的空间密封。

2.如权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述中心管上平均分布4-16个冷凝板。

3.如权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述至少一个冷凝板的长度为200-2000毫米，宽度为40-200毫米。

4.如权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述至少一个冷凝板的形状包括：平板形、波浪形及折线形。

5.如权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述膜壳上设置两个产水出口。

6.如权利要求1-5任一项所述的膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜丝在所述膜壳两端通过环氧树脂或聚氨酯固定且将所述膜壳内的空间密封。