CN209005520U - 一种基于膜的空气除湿设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于膜的空气除湿设备。该空气除湿装置包括空气压缩泵与膜分离器；膜分离器包括不锈钢外壳与设置在不锈钢外壳内的若干多孔载体，各多孔载体表面设置亲水膜；不锈钢外壳设置进气口与出气口；空气压缩泵将空气通入所述不锈钢外壳的进气口，空气经过亲水膜与多孔载体，其中的水分子被亲水膜吸附，最后经出气口流出。该空气除湿装置结构简单，除湿效果好，具有良好的应用前景。

Description

一种基于膜的空气除湿设备

技术领域

本实用新型涉及除湿装置技术领域，具体涉及一种基于膜的空气除湿设备。

背景技术

变电站、变电箱等都是电力设施中的常见设备，这些电力设备的安全对整个电力系统的运行有着关键的作用。然而湿度对于这类电力设备有着重大的影响，湿度太高，很容易发生凝露现象，凝露之后很容易引起电力设施短路从而发生故障，因此对电力设备的除湿防护是非常关键的。

膜法除湿是近年来比较兴起的除湿技术之一，具有节能、无污染、设备简单、产品气露点低等特点，因此膜法除湿同传统的除湿技术相比具有明显的优势。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于膜的空气除湿设备，包括空气压缩泵与膜分离器；

所述膜分离器包括不锈钢外壳与设置在不锈钢外壳内的若干多孔载体，各多孔载体表面设置亲水膜；

所述不锈钢外壳设置进气口与出气口；

所述空气压缩泵将空气通入所述不锈钢外壳的进气口，空气经过亲水膜与多孔载体，其中的水分子被亲水膜吸附，最后经出气口流出。

所述多孔载体提供支撑作用，其材料不限，包括陶瓷纤维材料以及多孔氧化物材料等。所述多孔载体的结构不限，考虑到当亲水膜对水分子的吸附量饱和或者在气压作用下水分子被亲水膜吸附后通过亲水膜的情况，所述多孔载体优选为中空管状结构，从而使通过亲水膜的水分子被容积在多孔载体的中空部。作为进一步优选，所述中空管状的多孔载体数量为3～10根，长度优选是10cm～100cm。

所述亲水膜是具有亲水性的薄膜，水分子在其表面具有良好的浸润性。所述亲水膜材料不限，包括具有亲水性的无机膜与有机膜，所述亲水性薄膜材料不限，包括金属有机骨架(MOF)材料与分子筛。所述MOF材料包括但不限于CAU-1、 NH₂-MIL-53、ZIF-8及其以有机硅作为母体，将ZIF-8掺杂到有机硅中形成的ZIF- 8-有机硅中的一种或者几种。所述分子筛包括T型分子筛、4A型分子筛与3A 型分子筛中的一种或者几种。所述亲水膜的制备方法不限，包括浸渍提拉法、抽真空法、自组装法等。

作为优选，所述电力设备除湿装置还包括真空泵，真空泵一端与亲水膜相连，用于将亲水膜内的水气迅速带出膜分离器，防止水分在膜内部囤积。作为优选，真空泵的真空度为-0.01～-0.1Mpa。当所述多孔载体优选为中空管状结构时，所述真空泵一端优选与多孔载体的中空部相连。

作为优选，所述空气压缩泵的进气压力为0～0.5Mpa。

本实用新型采用包括不锈钢外壳与密封在不锈钢外壳内的多孔载体的膜分离器，多孔载体表面设置亲水膜，湿度较大的空气经空气压缩泵收集后通入不锈钢外壳的进气口，其中的水分子被亲水膜浸润吸附甚至通过亲水膜，从而使空气中水分子分离，即减少了空气中的水分子，使空气湿度减小，得到干气后经不锈钢外壳的出气口流出，实现了空气除湿，有效不断的提供干空气的目的，所述干空气可以通入电力设备等对空气湿度要求较高的场合。与现有技术相比，本装置结构简单，除湿效果好，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1中用于电力设备的空气除湿装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1中ZIF-8-有机硅复合膜表面的SEM图片；

图3是本发明实施例1中ZIF-8-有机硅复合膜截面的SEM图片；

图4是本发明实施例1中ZIF-8-有机硅复合膜的XRD图；

图5是本发明实施例1中的ZIF-8-有机硅复合膜在常温下的空气除湿性能示意图；

图6是本发明实施例2中T型分子筛表面的SEM图片；

图7是本发明实施例2中T型分子筛截面的SEM图片；

图8是本发明实施例2中T型分子筛的XRD图；

图9是本发明实施例2中的T分子筛在常温下的空气除湿性能示意图。

具体实施方式

下面结合实例及附图对实用新型作进一步描述

图1中的附图标记为：1、空气压缩泵；2、进气口；3、多孔载体；4、不锈钢外壳；5、出气口；6、开关阀；7、电力设备；8、真空泵。

实施例1：

本实施例中，用于电力设备的空气除湿装置如图1所示，包括空气压缩泵1 与膜分离器。膜分离器包括不锈钢外壳4与设置在不锈钢外壳内的若干多孔载体3，各多孔载体3表面设置亲水膜。不锈钢外壳7设置进气口2与出气口5，出气口5通过开关阀6与电力设备7相连通。

本实施例中，多孔载体3是3根长度为25cm，直径为12mm，平均孔径为15.μm 的多孔α-Al₂O₃中空陶瓷纤维管。亲水膜是ZIF-8-有机硅复合膜。

本实施例中，空气除湿装置还包括真空泵6，真空泵一端与中空陶瓷纤维管的中空部相连。

工作状态是，空气压缩泵1将空气通入不锈钢外壳的进气口2，空气经过亲水膜与多孔载体，其中的水分子被亲水膜吸附，达到饱和量后通过亲水膜进入中空陶瓷纤维管的中空部，分离水分子后的空气湿度减小，成为干气，经出气口5 流出，通过开关阀6与电力设备7相连通。开关阀6打开，电力设备7中的湿气抽出，干气进入电力设备。真空泵的真空度为-0.01～-0.1Mpa，用于将水气迅速带出膜分离器，防止水分在膜内部以及中空陶瓷纤维管的中空部囤积。

本实施例中，该多孔载体支撑的亲水膜的制备方法如下：

将氯化锌、二甲基咪唑、甲酸钠溶解在甲醇中，再搅拌30分钟得到反应液；将氧化铝载体管两端密封，竖直放入反应液，120℃反应5h，得到ZIF-8膜。

图2和3分别为上述制得ZIF-8-有机硅复合膜表面和截面的SEM图片，从该SEM图片可以看出，该ZIF-8-有机硅复合膜为连续、完整的膜层，膜层的厚度大约为20um。

图4是该ZIF-8膜的XRD图，从图中可以看出，该ZIF-8膜具有ZIF-8特征峰。

图5是该ZIF-8-除湿膜对一个1m²的密闭空间的除湿性能示意图，该结果表明60分钟的时间，空间内相对湿度降到了20左右，说明制备得到的ZIF-8膜具有优良的除湿性能。

实施例2：

本实施例中，电力设备除湿装置结构与实施例1基本相同，所不同的是亲水膜材料是T分子筛。

本实施例中，该多孔载体支撑的亲水膜的制备方法如下：

(1)T型分子筛膜的制备

T型分子筛膜的制备采用已报道的合成方法。各原料的摩尔比配比为 20SiO₂:1Al₂O₃:5.2Na₂O:1.8K₂O:280H₂O。

首先，用去离子水将NaOH和KOH溶解，并用机械搅拌器进行剧烈搅拌；然后将NaAlO₂粉末逐渐添加到上述碱液中，并搅拌至澄清；再将硅溶胶缓慢地滴加到溶液中，在室温下搅拌12小时后得到牛奶状合成液；将氧化铝载体管两端密封竖直放入聚四氟乙烯内衬的釜内，在373K下反应30小时。

图6和7分别是该多孔载体上T型分子筛除湿膜表面和截面的SEM图。从该图可以看出，制得的T型分子筛除湿膜为连续、完整的膜层，膜层表面形貌同实施例1相似，膜层中的缺陷和针孔很少。

图8是该T型分子筛除湿膜的XRD图，从图中可以看出，该T型分子筛除湿膜具有T型分子筛特征峰。

图9是该T型分子筛除湿膜在常温除湿性能示意图，该结果表明在60min 的时候空间内相对湿度降到了30％，说明制备得到的T型分子筛除湿膜具有优良的除湿性能。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于膜的空气除湿设备，其特征是：包括空气压缩泵与膜分离器；

所述膜分离器包括不锈钢外壳与设置在不锈钢外壳内的若干多孔载体，各多孔载体表面设置亲水膜；

所述不锈钢外壳设置进气口与出气口；

所述空气压缩泵将空气通入所述不锈钢外壳的进气口，空气经过亲水膜与多孔载体，其中的水分子被亲水膜吸附，最后经出气口流出。

2.如权利要求1所述的基于膜的空气除湿设备，其特征是：所述多孔载体为中空管状结构。

3.如权利要求1所述的基于膜的空气除湿设备，其特征是：所述的多孔载体数量为3～10根，长度是10cm～100cm。

4.如权利要求1所述的基于膜的空气除湿设备，其特征是：还包括真空泵，真空泵一端与亲水膜相连。

5.如权利要求2所述的基于膜的空气除湿设备，其特征是：还包括真空泵，真空泵一端与多孔载体的中空部相连。