[实用新型]一种管式气隙膜蒸馏组件

说明书

技术领域

本实用新型属于膜蒸馏领域，尤其是涉及一种管式气隙膜蒸馏组件和采用上述管式气隙膜蒸馏组件的膜蒸馏装置。

背景技术

膜蒸馏(MD)一种热法脱盐技术，以膜两侧蒸气压差作为推动力，使水溶液中的挥发性组分以蒸气(通常为水蒸汽)形式透过膜孔到达膜的一侧冷凝，从而实现料液浓缩的目的，而膜的另一侧则依靠膜的疏水性将水溶液阻隔。MD具有低能耗、常压操作等优点，可用于高浓度盐水的处理，是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程。其中，气隙式膜蒸馏(AGMD)可以使水蒸气在短距离内冷凝，同时冷凝释放的热量可用来加热原料液，从而可以大幅降低浓缩过程的能耗。AGMD过程能够达到极高的造水比，具备很好的工业化前景。然而，目前AGMD技术还停留在实验阶段，并且膜组件通常以中空纤维和塑料导管作为核心材料，在高温下尺寸稳定性差，膜丝与冷却管之间的间隙不稳定，膜与冷却管之间会产生热传导，因此膜组件的效率不稳定、能耗高、与理论预测存在较大差距。另一方面，由于冷却管通常使用的是塑料材质，导热性较差，冷却壁面传热阻力大，因此水蒸气冷却不充分、冷流体供热不足，增大了外部设备的加热、冷却负荷，降低了效率。另外，膜蒸馏技术通常用于高盐分溶液场合，中空纤维膜的膜污染(通常为膜结晶导致疏水性下降)比较严重，会导致造水比下降，产水不达标，因此结合板式膜的尺寸稳定性以及易于清洗的优点，同时利用一些材料的高导热性，研发高效率、过程稳定、易于工业化的AGMD技术将会具有广泛的应用价值。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种管式气隙膜蒸馏组件，所述膜蒸馏组件包括膜头、膜壳和膜芯，所述膜芯设置于所述膜壳内部，所述膜头包括分别封装于所述膜壳两端的上膜头和下膜头，所述膜芯为管式膜，所述管式膜内每个管内部设置有一内径小于所述管径的冷却管，所述冷却管外壁与所述管式膜内的管壁之间形成一水蒸气通道，所述上下膜头内均设有两个独立空腔，且所述上膜头内的两个独立空腔分别通过所述冷却管和水蒸气通道与所述下膜头内的两独立空腔相连通，且所述独立空腔的一侧设有进出口。

进一步的，所述冷却管高度大于所述管式膜高度；所述管式膜的管内径≥3mm。

进一步的，所述上膜头由外侧的端盖和内侧的积水板叠加组合而成，所述端盖内设有与所述冷却管连通的第一空腔，所述第一空腔的一端设有进出口；所述积水板内设有与所述水蒸气通道相连通的第二空腔，所述第二空腔的一端也设有进出口；所述下膜头与所述上膜头结构相同，对称设置，其中所述上膜头的第一空腔通过冷却管与所述下膜头的第一空腔连通，所述上膜头的第二空腔通过水蒸气通道与所述下膜头的第二空腔相连通。

进一步的，所述膜头与所述冷却管连接处设有密封圈，所述密封圈外设有密封圈盖。

进一步的，所述膜头、膜壳和膜芯通过壳程封灌胶安装在一起形成管式气隙膜蒸馏组件，且所述膜壳侧壁上开设有料液进出口；所述冷却管为高导热性材质制成。

更进一步的，所述冷却管的材质为石英、陶瓷、不锈钢或高导热性的塑料，其中所述高导热性的塑料优选含有石墨的聚四氟材料。

更进一步的，所述积水板材质为硅橡胶或氟橡胶，积水板上分别开设有 与所述管式膜孔径相匹配用于连通第二空腔与水蒸气通道的的通孔和与所述冷却管外径相匹配的密封孔，主要起连接密封端盖与膜壳的作用，同时其板体上开设的通孔和密封孔还可以作为冷却管/管式膜的定位板，确保管式膜与冷却管之间具有合理的间隙。

本实用新型还提供一种管式气隙膜蒸馏装置，包括储液罐、膜蒸馏组件、纯水管道和纯水收集罐，所述储液罐通过进料管道和回流管道与所述膜蒸馏组件形成一循环系统，所述膜蒸馏组件的纯水出口通过纯水管道与所述纯水收集罐连通，所述膜蒸馏组件为管式气隙膜蒸馏组件。

进一步的，所述储液罐通过所述进料管道与所述膜壳侧壁上的进口连通，所述膜壳侧壁上的出口通过回流管道与所述第一空腔的进口连通，所述第一空腔的出口通过进料管道与所述储液槽连通；所述第二空腔的出口通过纯水管道与所述纯水收集罐连通。

进一步的，所述进料管道上设有加热器，所述回流管道上设有冷却风扇。