[实用新型]一种气隙式膜蒸馏组件

说明书

本实用新型公开了一种气隙式膜蒸馏组件，属于废水处理技术领域，为了解决现有技术中膜孔通量较小的技术问题，包括壳体，所述壳体内设置有膜体，其特征在于，所述膜体下端间隙设置有冷壁，所述膜体上端与壳体之间形成有热料腔室，所述冷壁下端与壳体之间形成有冷料腔室，所述膜体和冷壁之间形成有气隙室，气隙室内间隔均匀设置有冷凝件，冷凝件下端与冷壁固定连接，冷凝件上端与膜体接触，气隙室一侧设置有出水口。通过将膜面设置为波浪形及有角度的入射口来增大膜面的湍动强度，以此来削弱温度和浓度边界层。膜热料液侧的水蒸气由膜两侧压差作为驱动透过膜进入气隙，通过在气隙间设置冷凝件，来使气隙间的水蒸气快速冷凝，以此来增加膜通量。

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，具体地涉及一种气隙式膜蒸馏组件。

背景技术

目前，我国的火力发电仍然在发电行业占着很大的比重，而火电厂运行过程中伴随的污染也不可避免，但必须尽可能的来减小污染。其中锅炉运行会产生一定量的脱硫废水。脱硫废水成分复杂、所含污染物种类多，是一种很难处理的废水。虽然目前已有很多处理方法，化学沉淀法、混凝处理等等，但处理后的废水中仍含有大量的氯化物，很难回收再利用。而膜蒸馏则可以很好的解决这一问题，理论上能达到百分百的除盐效果。一般膜蒸馏系统可以分为直接接触式膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、气扫式膜蒸馏及真空式膜蒸馏。本模型是以气隙式膜蒸馏组件为基础的创新组件。

膜蒸馏是一种膜技术工艺。与其它膜过程(如渗透等)相比，它最大的特点是操作条件温和，只需要在常压和稍高于常温的条件下就能进行，这一特点使得该过程能够以自然能源(如太阳能、地热等)和低品味热源的工业废热(如锅炉烟道气、低压蒸汽冷凝液和发动机冷却水等)为主要能源。因此，与其它膜过程相比，用膜蒸馏技术进行水处理具有更加节能的先天优势：常压操作使得该过程对膜和其它设备的机械强度要求很低，设备的安全性却大大提高；另外，用膜蒸馏来处理料液，过程进行所需要的条件几乎不受料液浓度的限制，料液可以浓缩到结晶出现，理论上达到百分百脱盐，这使得该技术可用于废水处理、热敏性晶体的制备等方面。

气隙式膜蒸馏是以疏水微孔膜两侧挥发性组分在膜的热料液侧表面汽化，水蒸气分子通过膜孔传递至气隙间，然后在气隙间重新冷凝，其他组分则被膜阻挡在热料液侧，从而实现分离的过程，达到收集纯水的目的。

影响膜蒸馏通量(单位时间单位膜面积内收集的纯水质量，kg/m²h)的因素很多，分为微观和宏观两方面。微观方面主要是指微孔疏水膜自身结构(膜孔径、孔隙率、曲折因子等)所致，而宏观因素则是膜的热料液侧进口温度、流量、浓度，及冷料液侧的进口温度及流量的影响；另一个就是膜两侧的压差影响。而在这些宏观因素下，对膜通量造成的最大阻力就是温度和浓度边界层的存在。

由于边界层的存在，导致膜面温度小于主体料液温度，膜面浓度大于主体料液浓度。膜面温度变小，膜面汽化的蒸汽量则变小，导致通量减小；膜面浓度增大，导致膜面大颗粒盐附着于膜面造成膜孔口堵塞，导致通量减小(此两者即为温度极化和浓度极化现象)。因此，为了提高膜通量，就需要提高膜面的料液温度，降低膜面的料液浓度。而最好的方式就是增大膜面的湍动强度，来削弱边界层，来达到减小极化现象的目的。

发明内容

本实用新型的目的在于：普通气隙式膜蒸馏由于其相较于其他膜蒸馏热效率高、设备相对简便而著称，但也因相通量相对较小的缺点而没有大规模商业化。而本组件的创新点就在于，通过在气隙间添加冷凝结构，并改变膜组件的结构设计来达到增大通量，提高产水的目的。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种气隙式膜蒸馏组件，包括壳体，所述壳体内设置有膜体，所述膜体下端间隙设置有冷壁，所述膜体上端与壳体之间形成有热料腔室，所述冷壁下端与壳体之间形成有冷料腔室，所述膜体和冷壁之间形成有气隙室，气隙室内间隔均匀设置有冷凝件，冷凝件下端与冷壁固定连接，冷凝件上端与膜体接触，气隙室一侧设置有出水口。