[发明专利]一种以热敏性水凝胶为汲取剂的低温膜蒸馏的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于膜蒸馏技术领域，涉及一种以热敏性水凝胶为汲取剂的低温膜蒸馏的方法及装置，具体涉及一种利用热敏性水凝胶和疏水性微孔膜对含盐水或者受污染水体进行脱盐处理的方法及装置。

背景技术

水资源短缺是我国的基本国情之一。中国的人均水资源占有量只有世界人均水平的1/4，而水污染控制的相对滞后又加剧了水资源的短缺，成为制约我国经济发展的瓶颈性因素。膜蒸馏技术作为一种新型高效的废水纯化技术，正受到越来越多的关注，在海水淡化、废水处理及食品工业等方面的均有着广泛的应用。

膜蒸馏是原液中的水分子在膜两侧的蒸汽分压差的驱动下，以气态方式穿过微孔疏水膜的分离过程。传统膜蒸馏利用膜的一侧与热的待处理的溶液直接接触（称为热侧），膜憎水的本性使得水溶液不能渗透过孔，而在每个孔入口处形成气液接触，另一侧直接或者间接地与冷的水溶液接触（称为冷侧），热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜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，从而实现混合物分离和提纯的目的。

渗透膜蒸馏作为传统膜蒸馏的一种优化工艺，通常以高渗透压的无机或有机溶剂替代传统膜蒸馏冷侧的冷却水作为汲取剂，以蒸汽压差为驱动力实现有效的盐水分离，相较于传统膜蒸馏所需能耗较低、相对温差较小，受浓差极化、温差极化影响小，而且作为汲取剂的无机或有机溶剂可通过再生循环利用，具有较好的应用前景。Tzahi Y. Cath等人发表的“Membrane contactor processes for wastewater reclamation in space II. Combined direct osmosis, osmotic distillation, and membrane distillation for treatment of metabolic wastewater”(Journal of Membrane Science ,2005,257: 111–119)对比了正渗透、渗透膜蒸馏、膜蒸馏三种不同工艺对模拟航空生活废水的处理效果，得出渗透膜蒸馏在浓度差与温度差的双重作用下，能产生最高的通量来满足航空废水回用的要求，说明渗透膜蒸馏相较于其他的膜分离技术有一定的优势。加拿大凯米泰克斯公司研发的“渗透膜蒸馏设备和方法”（专利申请号200910175513.5）以氯碱工厂待稀释的次氯酸钠溶液为汲取剂，以待浓缩的粗盐溶液为进水，同时实现产水侧溶液的稀释和进水侧溶液的浓缩。赵之平等人发明的“一种通过双膜蒸馏处理反渗透浓水的工艺及装置”（专利申请号201210425431.3）首先通过膜蒸馏进一步浓缩反渗透浓水，再将浓缩后的反渗透浓水作为渗透膜蒸馏装置中的汲取剂，用于浓缩饮料等对温度敏感的待浓缩液。从文献可以看出，汲取剂的选择是渗透膜蒸馏中的关键步骤，而常规的以浓盐水为汲取剂的渗透膜蒸馏过程往往仍需通过反渗透等工艺再生汲取剂，且大多工艺复杂，能耗优势不显著，难以实现大规模的应用。