[发明专利]一种膜蒸馏实验设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜蒸馏实验设备，属于膜材料应用和膜科学以及膜蒸馏领域。

背景技术

膜蒸馏是膜技术与传统蒸发过程相结合，以疏水微孔膜两侧蒸汽压力差为驱动力的新型膜分离技术。在分子扩散的作用下，热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜上的微孔进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现溶液中的易挥发的小分子物质和亲水性污染物的物理分离的目的。

膜蒸馏因其分离效率高和操作条件温和等优点，已广泛用于海水淡化与超纯水的制备方面，膜组件作为膜蒸馏过程中的核心组件，其性能的好坏直接影响膜蒸馏馏出物的水质情况和膜通量。目前，膜蒸馏类型主要有真空式、直接接触式、气隙式和气扫式。真空式是指在膜蒸馏过程中，驱动力除膜两侧的蒸汽压力差之外，透过膜的蒸汽还受到来自真空泵的抽提作用；直接接触式是指热侧和冷侧与膜两侧直接接触，因其所需设备最少、操作最简单，而适用于海水脱盐等除盐、溶液浓缩等领域；气隙式是指冷侧与膜之间存在一定的空气间隙，透过膜的蒸汽需通过该间隙到达冷凝板才能冷凝下来；气扫式是利用非凝聚的吹扫气将透过膜的蒸汽带入冷凝器中冷凝，气扫式和真空式在去除溶液中的挥发性有机物和溶解气体方面应用较多。

发明内容

本发明的目的是提供一种可更换膜材料、便于拆卸的膜蒸馏实验设备，可对实验过程中膜材料的污染进行机理分析，以提出降低膜蒸馏过程中膜污染的有效措施。同时，可在实验过程中更换膜材料，便于根据具体水样的水质特征寻求经济高效的膜材料。

本发明技术方案如下：

一种膜蒸馏实验设备，该设备由料液容器、控温加热器、水泵、中空纤维膜组件、冷凝管、冷凝液收集器以及真空循环泵等组成。中空纤维膜组件由进水管、下钢板、圆形支撑柱、上钢板、垫圈、顶盖、出水管、外壳和疏水管状膜组成，疏水管状膜由疏水的聚四氟乙烯制成，疏水管状膜均匀分布在上钢板和下钢板之间，开口端固定在上钢板上，连接处采用环氧树脂粘结，可根据实际需要更换膜材料。另一端密封后固定在下钢板上，上钢板和下钢板之间采用圆形支撑柱连接，下钢板可有效避免料液对膜材料的冲刷，提高膜材料的使用寿命。每根疏水管状膜开口端与膜组件的顶盖相通，顶盖与外壳之间采用螺纹连接并安装有垫圈，在满足设备可任意拆卸的同时保证组件的密封性。上钢板与外壳之间安装有垫圈，可增加组件的密封性。

所述膜丝内径为0.5mm，外径为1.5mm，孔径为0.2-0.4um；所述真空循环泵8的真空范围为0～0.1MPa。

所述外壳和顶盖内部均设有用于固定上钢板的凹槽，上钢板的外径略大于外壳的内径。中空纤维膜组件出水管与料液容器之间采用管线连接，实现料液的循环。

所述顶盖与外壳之间采用螺纹连接。

所述上钢板和疏水管状膜采用环氧树脂粘结。

附图说明

图1是膜蒸馏装置示意图。

图2是中空纤维膜组件示意图。

图3是中空纤维膜分布图。

图中：1.料液容器，2.控温加热器，3.水泵，4.进水管，5.中空纤维膜组件，6.冷凝管，7.冷凝液收集器，8.真空循环泵，9.下钢板，10.圆形支撑柱，11.上钢板，12.垫圈，13.垫圈，14.顶盖，15.出水管，16.外壳，17.疏水管状膜。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种膜蒸馏实验设备，主要由料液容器1、控温加热器2、水泵3、中空纤维膜组件5、冷凝管6、冷凝液收集器7、真空循环泵8组成。

所述料液容器1和中空纤维膜组件5通过管线连接于水泵3上，料液容器1和中空纤维膜组件出水管15通过管线连接，实现料液的循环。冷凝液收集器7和膜组件的顶盖14通过管线连接于冷凝管6上。