[发明专利]一种卷筒式空气直接冷却膜蒸馏装置

权利要求书

1.一种卷筒式空气直接冷却膜蒸馏装置，其特征在于，该装置包括卷筒、料液箱(14)、浓缩液箱(16)和淡水箱(17)；

所述卷筒包括卷制带、淡水管和封闭盖，卷制带为料液支撑层(1)、疏水膜(2)、气隙支撑层(3)、冷凝板(4)和翅片(5)叠加后绕淡水管卷制而成；其中，与淡水管直接接触的一层为除料液支撑层(1)之外的其余层；

所述料液支撑层(1)为网格状多层结构，既能使料液沿卷制带轴向传递，又能使料液沿卷制方向传递，用于输运热料液并增加扰流；所述疏水膜(2)与冷凝板(4)在卷制带两侧使用侧密封条(6)进行粘接，使气隙支撑层(3)夹在疏水膜(2)与冷凝板(4)之间实现对产水的密封；所述气隙支撑层(3)为网格状多层结构，既能使水蒸气沿径向传递，又能使淡水沿卷制方向传递，充当气隙和产水输运；所述翅片(5)位于冷凝板(4)外侧，用于增强冷凝板(4)和空气间的对流换热来降低温度；所述冷凝板(4)沿卷制带轴向方向通过隔热材料延长，以将热料液通道和翅片所在的冷空气通道进出口隔开；

所述的淡水管设有连通孔(7)，连通孔(7)与气隙支撑层(3)连通，用于运输淡水；卷制带中心处对除气隙支撑层(3)以外的其余层采用轴向密封条(8)进行沿卷筒轴向的密封，以防止卷制带其余层对淡水流道造成影响；

所述卷筒两端均安装封闭盖，一端封闭盖在下方对应料液支撑层(1)的位置设有热料液进口(11)，另一端封闭盖上方对应料液支撑层(1)的位置设有浓缩液出口(10)；所述封闭盖内侧设有螺旋槽(9)，螺旋槽(9)和延长的冷凝板(4)耦合在一起，实现对卷筒两端密封；

所述料液箱(14)中的热料液经卷筒一端的热料液进口(11)进入卷筒，然后沿轴向和卷制方向流过卷筒，热料液流过料液支撑层(1)，产生扰动，减小温度极化和浓度极化现象，并发生气化；水分子通过疏水膜(2)进入气隙支撑层(3)，而非挥发分受到疏水膜(2)的阻隔；水蒸气遇到冷凝板(4)发生冷凝产生淡水，淡水沿着气隙支撑层(3)经淡水管流入淡水箱(17)；浓缩液经卷筒另一端的浓缩液出口(10)流入浓缩液箱(16)。

2.根据权利要求1所述的一种卷筒式空气直接冷却膜蒸馏装置，其特征在于，所述卷制带为单片式卷制带或双片式卷制带；单片式卷制带沿径向由内至外为疏水膜、气隙支撑层、冷凝板、翅片、翅片、冷凝板、气隙支撑层、疏水膜、料液支撑层；所述双片式卷制带的卷制方式为：一片卷制带沿径向由内至外依次为翅片、冷凝板、气隙支撑层、疏水膜和料液支撑层，另一片卷制带结构相反，两片卷制带同向卷制。

3.根据权利要求1或2所述的一种卷筒式空气直接冷却膜蒸馏装置，其特征在于，所述疏水膜(2)为有支撑层或无支撑层的多孔膜；

所述疏水膜(2)的水接触角≥150°、孔径为0.5～5μm、膜厚度为20～500μm、孔隙率大于80％；

所述疏水膜(2)的材料包括有机材料、无机材料或者复合膜材料。

4.根据权利要求1或2所述的一种卷筒式空气直接冷却膜蒸馏装置，其特征在于，所述料液支撑层(1)的厚度为0.1～1mm、网孔大小为1～100mm²，料液支撑层(1)的材料包括有机材料或无机材料；

所述气隙支撑层(3)的厚度为0.1～1mm、网孔大小为1～100mm²，气隙支撑层(3)的材料包括有机材料或无机材料。

5.根据权利要求3所述的一种卷筒式空气直接冷却膜蒸馏装置，其特征在于，所述料液支撑层(1)的厚度为0.1～1mm、网孔大小为1～100mm²，料液支撑层(1)的材料包括有机材料或无机材料；

所述气隙支撑层(3)的厚度为0.1～1mm、网孔大小为1～100mm²，气隙支撑层(3)的材料包括有机材料或无机材料。