本實(shí)用新型涉及廢水處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種膜蒸餾單元及其組件。

背景技術(shù)：

膜分離技術(shù)包微過濾、超濾、反滲透、透析、電滲析、氣體分離、滲透汽化膜蒸餾、膜萃取等，其中膜蒸餾是最近幾年蓬勃發(fā)展的一種新型膜分離技術(shù)，包含直接接觸膜蒸餾(direct contact membrane distillation，DCMD)、氣隙膜蒸餾(air gapmembrane distillation，AGMD)、吹掃氣體膜蒸餾(sweeping gas membrane distillation，SGDM)和真空膜蒸餾(vacuum membrane distillation，VMD)。各種類型的膜蒸餾具有相同特征的同時(shí)更主要地具有各自不同的特征與優(yōu)越性。

膜蒸餾的原理是利用一疏水性的多孔膜一側(cè)熱側(cè)與待處理液直接接觸待處理溶液中的水在膜熱側(cè)汽化后,氣體受壓強(qiáng)差的推動(dòng)而通過膜孔傳遞到冷側(cè)冷凝后收集或除去。膜蒸餾的突出優(yōu)點(diǎn)是操作溫度相對低熱側(cè)溫度一般在40-60℃,甚至可以在40℃以下操作可以大大減輕或消除熱敏物質(zhì)在蒸發(fā)濃縮過程中的損失或破壞提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率。

DCMD的不足之處在于其能量利用率相對較低，AGMD的通量一般比其它MD結(jié)構(gòu)的通量小，VMD?？傻玫奖葷B透汽化大幾個(gè)數(shù)量級(jí)的膜通量，VMD相對于其它MD結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)之一是通過膜的熱傳導(dǎo)損失可以忽略不計(jì)。

現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種能夠兼具AGMD和VMD的優(yōu)點(diǎn)的膜蒸餾裝置，來提高膜蒸餾效率和熱量利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠提高膜通量以提高膜蒸餾產(chǎn)水速率的膜蒸餾單元及其組件。

本實(shí)用新型的一方面提供了一種膜蒸餾單元，其特征在于，包括：由多孔膜構(gòu)成的真空腔；供冷媒流過的冷腔；其中，冷腔位于真空腔中并與真空腔密封隔離。

根據(jù)本實(shí)用新型，真空腔具有用于抽真空和供蒸餾產(chǎn)物流出的真空口。

根據(jù)本實(shí)用新型，冷腔構(gòu)造成從真空腔的一側(cè)貫穿到相對的另一側(cè)的直通道，直通道的兩端具有冷媒入口和冷媒出口。

根據(jù)本實(shí)用新型，冷腔構(gòu)造成螺旋狀的冷卻盤管，冷卻盤管的兩端具有冷媒入口和冷媒出口。

根據(jù)本實(shí)用新型，還包括支撐板，多孔膜覆蓋在支撐板的外側(cè)，支撐板的內(nèi)側(cè)構(gòu)成真空腔。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種具有上述的膜蒸餾單元的膜蒸餾組件，其特征在于，膜蒸餾組件還包括外殼；

其中，若干個(gè)膜蒸餾單元設(shè)置在外殼中并部分或全部浸沒于外殼中的熱液中。

根據(jù)本實(shí)用新型，外殼包括熱液入口和熱液出口，熱液入口和熱液出口相互錯(cuò)開地設(shè)置在外殼的相對兩側(cè)。

根據(jù)本實(shí)用新型，還包括蒸餾產(chǎn)物匯集管，蒸餾產(chǎn)物匯集管與每個(gè)膜蒸餾單元的真空口連通。

根據(jù)本實(shí)用新型，膜蒸餾單元的冷媒入口和冷媒出口與外殼密封地穿過外殼。

根據(jù)本實(shí)用新型，若干個(gè)膜蒸餾單元相互間隔地排列。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于：

本實(shí)用新型的膜蒸餾單元及其組件兼具AGMD和VMD的優(yōu)點(diǎn)，即在由多孔膜構(gòu)成的真空腔中減壓以提高蒸汽透過多孔膜的速率，同時(shí)真空腔內(nèi)的蒸汽與冷腔中冷媒進(jìn)行熱交換以提高蒸汽的冷卻速率，從而進(jìn)一步提高膜通量和膜蒸餾產(chǎn)水速率，最終提高了膜蒸餾效率和熱量利用率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的膜蒸餾單元的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的膜蒸餾組件的示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的膜蒸餾單元的示意圖。

圖4是沿圖3中線A-A剖面示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的膜蒸餾組件的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)參照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行描述。

參照圖1，本實(shí)用新型的一方面提供了一種膜蒸餾單元，包括：由多孔膜4構(gòu)成的真空腔1；供冷媒流過的冷腔2；其中，冷腔2位于真空腔1中并與真空腔1密封隔離。真空腔1具有用于抽真空和供蒸餾產(chǎn)物流出的真空口c。多孔膜4由多個(gè)可以透過水蒸氣的蒸汽口和膜組成，蒸汽口可以透過外部進(jìn)入的水蒸氣，真空腔1為真空結(jié)構(gòu)，真空腔1內(nèi)的內(nèi)部壓強(qiáng)小于多孔膜的外部壓強(qiáng)，在壓力的作用下，加快了水蒸氣從蒸汽口進(jìn)入真空腔1?？梢岳斫獾氖?，真空腔c內(nèi)的抽真空方法，可以為物理法或者化學(xué)法，本實(shí)用新型在此不做限制。

此外，冷腔2構(gòu)造成從真空腔1的一側(cè)貫穿到相對的另一側(cè)的直通道，直通道的兩端具有冷媒入口a和冷媒出口b。該直通道為冷腔2。冷液分別經(jīng)冷媒入口a流入，冷媒出口b流出，使冷腔內(nèi)的溫度低于真空腔1的溫度，導(dǎo)致真空腔1內(nèi)的蒸汽與冷壁3進(jìn)行熱交換，在真空腔冷凝成液體后的氣液混合物或液體經(jīng)真空口c流出?？梢岳斫獾氖?，冷凝液為各種可以使冷腔2溫度降低并且不腐蝕冷腔內(nèi)的冷壁3的液體，本實(shí)用新型在此不做限制。

圖2是圖1中示出實(shí)施例的膜蒸餾組件是通過若干個(gè)膜蒸餾單元相互間隔地排列形成。在圖2示出的優(yōu)選的實(shí)施例中，為5個(gè)膜蒸餾單元依次等間隔的排列成一排。在其它可選的實(shí)施例中，膜蒸餾單元的排列方式不一定是順序的、等間隔的或排成一排的，只要完成本實(shí)用新型的目的，明顯的修改和變化是可能的。在圖2的實(shí)施例中，冷凝液從冷媒入口a進(jìn)入 至膜蒸餾組件，并且從冷媒出口b流出。真空腔1、冷腔2、冷壁3、多孔膜4和真空口c與圖1中示出的實(shí)施例具有相同的結(jié)構(gòu)和功能。此外，圖2實(shí)施例還包括熱液流入的熱液入口d和熱液流出的熱液出口e，在上述的膜蒸餾單元的膜蒸餾組件，膜蒸餾組件還包括外殼5，外殼5包括熱液入口d和熱液出口e，熱液入口和熱液出口相互錯(cuò)開地設(shè)置在外殼5的相對兩側(cè)。通過外殼5組成的膜蒸餾組件的外殼，可以人為的加快熱液在膜蒸餾組件內(nèi)的流動(dòng)，加快蒸汽產(chǎn)生速率，提高系統(tǒng)效率。通過熱液在熱液入口d和熱液出口e之間的循環(huán)流動(dòng)，可以提高熱液熱量的利用率。

參考圖3，冷腔構(gòu)造成螺旋狀的冷卻盤管c，冷卻盤管c的兩端具有冷媒入口a和冷媒出口b。冷腔還包括支撐板1，多孔膜覆蓋在支撐板1的外側(cè)，支撐板1的內(nèi)側(cè)構(gòu)成真空腔。圖4是沿圖3中沿線A-A剖面示意圖。冷凝液體從真空口4流出。膜蒸餾單元的冷媒入口a和冷媒出口b與外殼密封地穿過外殼。在圖3示出的實(shí)施例中，通過螺旋狀的冷卻盤管c，可以增加冷腔在規(guī)定空間的利用率，加快蒸汽冷凝速率，通過多孔膜3封閉后的扁平化結(jié)構(gòu)的膜蒸餾單元，可以增加對外的接觸面積，增加蒸汽產(chǎn)生速率，進(jìn)而提高系統(tǒng)效率。

圖5是圖3中示出實(shí)施例的膜蒸餾組件是通過若干個(gè)膜蒸餾單元相互間隔地排列形成。在圖3示出的優(yōu)選的實(shí)施例中，為4個(gè)膜蒸餾單元按照一定順序等間隔的排列，其中圖3實(shí)施例中多孔膜表面相對排列，期間保持了一定的間隔。在其它可選的實(shí)施例中，膜蒸餾單元的排列方式不一定是順序的、等間隔的，只要完成本實(shí)用新型說明和描述，明顯的修改和變化是可能的。在圖5的實(shí)施例中，冷凝液從冷媒入口a進(jìn)入至膜蒸餾組件，并且從冷媒出口b流出。此外，圖5實(shí)施例還包括熱液流入熱液腔f的熱液入口d和熱液從熱液腔f流出的熱液出口e，在上述的膜蒸餾單元的膜蒸餾組件，膜蒸餾組件還包括外殼5，外殼5包括熱液入口d和熱液出口e，熱液入口和熱液出口相互錯(cuò)開地設(shè)置在外殼5的相對兩側(cè)。若干個(gè)膜蒸餾單元設(shè)置在外殼5中并部分或全部浸沒于外殼5中的熱液中。通過外殼5組成的膜蒸餾組件的外殼，可以人為的加快熱液在膜蒸餾組件內(nèi)的流動(dòng)，加快蒸汽產(chǎn)生速率，提高系統(tǒng)效率。通過熱液在熱液入口d和熱液出口e 之間的循環(huán)流動(dòng)，可以提高熱液熱量的利用率。此外，還包括蒸餾產(chǎn)物匯集管6，蒸餾產(chǎn)物匯集管6與每個(gè)膜蒸餾單元的真空口連通，用于匯集冷凝的液體統(tǒng)一從蒸餾產(chǎn)物匯集管6排出。

在以上所述實(shí)施例中，多孔膜還包括加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，由于多孔膜內(nèi)部真空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致多孔膜內(nèi)外壓強(qiáng)差大，使得外部對內(nèi)部施加了很大的壓力，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)用于保護(hù)多孔膜在大的壓力下不產(chǎn)生變形，使得蒸汽順利通過多孔膜進(jìn)入真空腔。

以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。