[发明专利]不对称的ePTFE膜

说明书

发明背景

发明领域

本发明总体涉及液体蒸馏，更具体地，涉及利用不对称的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜的液体蒸馏。

现有技术的讨论

蒸气可渗透、液体不可渗透的微孔膜为已知的，并且用于许多不同的应用。这些微孔膜用在例如用于蒸馏液体的膜蒸馏系统中。简要地说，膜蒸馏系统可结合废热用于加热非蒸馏液体，于是已加热的非蒸馏液体被递送至微孔膜。来自非蒸馏液体的蒸气通过微孔膜，而蒸气随后冷凝成为蒸馏的液体。在过去，完全疏水膜用于这些膜蒸馏系统。类似地，在疏水膜的一个或多个表面上提供边界层，以提高耐污染性。然而，通过具有边界层的这些完全疏水膜的扩散相对缓慢，因为蒸气必须首先通过边界层，随后渗透通过完全疏水膜。在膜蒸馏系统中的完全疏水膜呈现小于期望的水蒸气渗透通量，例如在约5-60 l/m²/小时范围，并且容易通过润湿内孔而污染。因此，有用的是提供一种具有微孔膜的膜蒸馏系统，所述微孔膜具有提高的水蒸气渗透通量和提高的耐污染性。

发明概述

以下呈现本发明的简要概述，以提供对本发明的一些实例方面的基本理解。该概述不是本发明的详尽综述。此外，该概述不旨在指定本发明的关键要素也不描述本发明的范围。该概述的唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为随后呈现的更详细描述的前序。

根据一方面，本发明提供了一种用于蒸馏液体的膜蒸馏系统。所述膜蒸馏系统包括用于加热非蒸馏液体的热量产生装置。所述膜蒸馏系统还包括不对称并且蒸气可渗透的微孔膜，其中所述微孔膜包括亲水层和疏水层。所述膜蒸馏系统还包括用于将已加热的非蒸馏液体递送至微孔膜的亲水层的供应装置和用于从微孔膜的疏水层收集蒸馏的液体的收集装置。

根据另一方面，本发明提供了一种用于蒸馏液体的蒸气可渗透的微孔膜。所述膜包括在微孔膜的第一侧处提供的亲水层。所述微孔膜还包括在微孔膜的相对的第二侧处提供的疏水层。所述微孔膜的第一侧相对于微孔膜的第二侧不对称。

根据另一方面，本发明提供了一种制造用于膜蒸馏系统的蒸气可渗透的微孔膜的方法。所述方法包括提供疏水微孔膜的步骤。所述方法还包括以下步骤：使用能量源处理疏水微孔膜的第一侧，和使用亲水部分涂布第一侧，使得亲水部分与第一侧共价键合。如此，疏水微孔膜的第一侧为亲水的，而第二侧为疏水的。

本发明请求保护：

1. 一种用于蒸馏液体的膜蒸馏系统，所述膜蒸馏系统包括：

用于加热非蒸馏液体的热量产生装置；

不对称并且蒸气可渗透的微孔膜，所述微孔膜包括亲水层和疏水层；

用于将已加热的所述非蒸馏液体递送至所述微孔膜的亲水层的供应装置；和

用于从所述微孔膜的疏水层收集蒸馏的液体的收集装置。

2. 项目1的膜蒸馏系统，其中所述亲水层在所述微孔膜的第一侧处提供，而所述疏水层在所述微孔膜的相对的第二侧处提供，所述微孔膜的第一侧相对于所述微孔膜的第二侧不对称。

3. 项目2的膜蒸馏系统，其中所述亲水层包括在比所述疏水层的孔尺寸小约5%-10%范围的孔尺寸。

4. 项目2的膜蒸馏系统，其中所述微孔膜的第一侧设置为使用能量源处理。

5. 项目4的膜蒸馏系统，其中所述能量源包括射频辉光放电等离子体和微波放电中的至少一种。

6. 项目2的膜蒸馏系统，所述系统还包括涂敷在所述微孔膜的第一侧的亲水部分涂层。

7. 项目6的膜蒸馏系统，其中所述亲水部分涂层包括缩水甘油基官能团、丙烯酸官能团、丙烯酸酯官能团和丙烯酰胺官能团中的至少一种。

8. 项目1的膜蒸馏系统，其中所述微孔膜选自膨胀聚四氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚丙烯。

9. 项目1的膜蒸馏系统，其中来自所述非蒸馏液体并通过所述疏水层的蒸气的扩散路径长度小于所述微孔膜的厚度。

10. 项目1的膜蒸馏系统，其中所述亲水层在所述微孔膜的第一侧处提供，而所述疏水层在所述微孔膜的相对的第二侧处提供，另外，其中跨所述微孔膜的温差设置为致使所述非蒸馏液体从所述第一侧蒸发，通过所述亲水层和疏水层，并在所述第二侧处冷凝。

11. 项目10的膜蒸馏系统，其中在所述亲水层处的非蒸馏液体的温度高于在所述疏水层处的蒸馏的液体的温度。

12. 一种用于蒸馏液体的蒸气可渗透的微孔膜，所述微孔膜包括：

在所述微孔膜的第一侧处提供的亲水层；和