[发明专利]一种太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化装置

说明书

本发明提供了一种太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化装置，包括太阳光收集转换组件和空气隙膜蒸馏组件；所述太阳光收集转换组件用于吸收太阳光产生红外热辐射；所述空气隙膜蒸馏组件包括膜组件料液侧流道和淡水流道；所述膜组件料液侧流道与海水供给系统连通；所述膜组件料液侧流道吸收所述太阳光收集转换组件产生的红外热辐射；所述蒸汽透过膜与冷凝板之间的流道为淡水流道；所述膜组件料液侧流道内的蒸汽可通过蒸汽透过膜进入所述淡水流道。本发明太阳能吸收装置与海水不直接接触，太阳能吸收装置的温度可以达到更高，且可以使太阳光收集及转换组件不被海水污染，具有蒸发效率高、抗污染能力强的优势。

技术领域

本发明涉及太阳能海水淡化技术领域，具体涉及一种太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化装置。

背景技术

水资源短缺问题是21世纪人类面临的重大挑战之一，海水淡化技术在解决全球淡水资源的缺乏问题上被寄予厚望。太阳能是一种取之不尽且获取方便的绿色能源，应用于海水淡化可大大减少海水淡化过程中所需的电能消耗。

膜蒸馏(MD)技术是一种将传统蒸馏法和膜法结合起来的新型淡化技术。该技术主要依据汽液平衡原理，以蒸发潜热实现相变，同时膜作为两相间的选择性屏障，从而实现盐水分离。太阳能空气隙膜蒸馏技术(SP-AGMD)是利用太阳能集热装置加热膜蒸馏组件料液侧的海水实现膜蒸馏的技术，具有能耗低，不产生二次污染且运行费用低的优点，对分散式、小规模的淡水供应模式尤其适用。因此，积极开发该技术对缓解当前水资源短缺和能源供给紧张的现状具有重要意义。

目前大多数太阳能空气隙膜蒸馏系统中的太阳能集热装置和膜蒸馏装置单独设置，太阳能集热装置通过换热装置加热膜蒸馏装置料液侧的海水，存在装置结构复杂、效率低和热损失大等问题。且目前太阳能集热装置主要通过与海水直接接触进行换热，较难在一个太阳下获得较高的温度。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化装置，太阳光收集转换组件将太阳辐射转变为可被海水直接吸收的红外辐射，膜蒸馏装置料液侧的海水直接吸收红外辐射加热蒸发，可以解决因太阳能集热装置和膜蒸馏装置单独设置而产生的装置结构复杂、效率低和热损失大等问题。同时鉴于海水对红外辐射的高效吸收，本装置可以在一个太阳下就能实现较高的温度。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种太阳能空气隙膜蒸馏海水淡化装置，包括太阳光收集转换组件和空气隙膜蒸馏组件；所述太阳光收集及转换组件包括高透光玻璃、选择性吸收涂层、基板和高红外发射涂层：所述选择性吸收涂层用于将穿过高透光玻璃的太阳光转化为热量，所述基板用于将所述选择性吸收涂层吸收的热量传导至高红外发射涂层，所述高红外发射涂层用于向外产生红外热辐射。

所述空气隙膜蒸馏组件包括膜组件料液侧流道和淡水流道；所述膜组件料液侧流道为蒸汽透过膜与高红外透过玻璃之间的流道，所述膜组件料液侧流道与海水供给系统连通；所述膜组件料液侧流道吸收所述太阳光收集转换组件产生的红外热辐射，用于加热所述膜组件料液侧流道内的海水；所述蒸汽透过膜与冷凝板之间的流道为淡水流道，用于凝结蒸汽产生淡水；所述膜组件料液侧流道内的蒸汽可通过蒸汽透过膜进入所述淡水流道。

进一步，所述高红外透过玻璃与所述太阳光收集转换组件之间设有空气间隔，用于增大导热热阻。

进一步，还包括冷凝流道，所述冷凝流道为冷凝板与背板之间的流道，用于使蒸汽冷凝的同时对流过冷凝流道的海水进行预热；所述冷凝流道与膜组件料液侧流道连通。

进一步，所述冷凝流道与膜组件料液侧流道之间设有加热器，用于加热海水。

进一步，所述高红外透过玻璃为石英玻璃；所述蒸汽透过膜为聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜。

进一步，所述蒸汽透过膜通过网栅隔板支撑，所述网栅隔板的空隙面积高于50％，材质为聚丙烯。