[发明专利]中空纤维平板耦合膜蒸馏设备及采用其的膜蒸馏系统

权利要求书

1.一种中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述中空纤维平板耦合膜蒸馏设备由两片冷凝膜C夹一疏水膜件M耦合而成，其上设置有原水进水口、浓水出水口、加热通道入口、冷凝水出水口和蒸发通道出口，其中：

疏水膜件M为将中空纤维疏水膜封装在一框架里形成的帘式膜件；

两片冷凝膜C均为平板无孔膜，用于使加热通道中的热源冷凝；所述两片冷凝膜C固定在所述疏水膜件M的两侧，与所述疏水膜件M形成一CMC结构；

在所述CMC结构上形成有原水通道、加热通道和蒸发通道，其中：

原水通道，由所述两片冷凝膜C和疏水膜件M之间的空隙形成，其连接原水进水口和浓水出水口，从原水进水口输入原水，从浓水出水口排出蒸发浓缩后的浓水；

加热通道，位于所述CMC结构表面，与另一个相叠的CMC结构以网状隔板相隔而拼合形成，用于给所述原水通道提供热源，其连接加热通道入口和冷凝水出水口，从加热通道入口输入热源，并从冷凝水出水口排出经过热交换后冷凝的热源；

蒸发通道，以所述疏水膜件M中的中空纤维疏水膜的管程作为蒸发通道，用于将原水在热源加热下产生的蒸汽从蒸发通道出口导出。

2.根据权利要求1所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述中空纤维疏水膜为有支撑体或无支撑体的中空纤维膜；

作为优选，所述中空纤维疏水膜上的中空纤维的外径为0.8～3毫米，内径为0.5～2.8毫米，孔径为0.05～3微米；

作为优选，所述中空纤维疏水膜的材质为PTFE、PVDF、PP、PE、有机/有机或有机/无机合金材料；

作为优选，所述框架的材质为塑料，优选为PTFE、PVDF、PP、PE、有机/有机或有机/无机合金材料；

作为优选，所述两片冷凝膜C的厚度均为50～500微米；

作为优选，所述两片冷凝膜C的材质为PTFE、PVDF、PP、PE、有机/有机或有机/无机合金材料。

3.根据权利要求1所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述疏水膜件M是通过把中空纤维疏水膜封装在一塑料框架里形成的；

其中，所述中空纤维疏水膜的封装端长度为1-10厘米，一端封闭，另一端开放，或者两端均开放；

作为优选，所述中空纤维疏水膜的有效长度为30-150厘米；

作为优选，所述疏水膜件M的厚度为0.5-3厘米。

4.根据权利要求1所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述网状隔板为编织或非编织；

作为优选，所述网状隔板的材质为PTFE、PVDF、PP、PE、有机/有机或有机/无机合金材料；

作为优选，所述网状隔板的网孔尺寸为0.2～10毫米。

5.根据权利要求1所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述中空纤维平板耦合膜蒸馏设备包含多个叠加的CMC结构，所述叠加的CMC结构之间由网状隔板相隔，形成中空纤维平板耦合单效膜蒸馏组件；

作为优选，所述CMC结构的叠加数由所需膜面积而定。

6.根据权利要求5所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，多个所述中空纤维平板耦合单效膜蒸馏组件叠加并串联形成中空纤维平板耦合多效膜蒸馏设备；

其中，上一效的蒸发通道和下一效的加热通道相连通；上一效的原水通道和下一效的原水通道相连通；冷凝水出水口经由一冷凝水收集罐与真空系统相连。

7.根据权利要求6所述的中空纤维平板耦合膜蒸馏设备，其特征在于，所述多效膜蒸馏设备的操作温度为40～100℃，工作时，第一效加热采用70～150℃的热源，优选采用低品蒸汽，或空压机、冷冻机设备运行产生的余热，或烟气废热、冷却水工艺废热，或通过与太阳能设备耦合加热。