膜組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及膜蒸餾技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種提高膜通量的膜組件。
【背景技術(shù)】
[0002]膜蒸餾過程是將膜技術(shù)與傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)結(jié)合而出現(xiàn)的一種新型淡化除鹽技術(shù)。與常規(guī)蒸餾(distillat1n)相比，所述膜蒸餾的操作溫度低，一般在70°C左右溫度下操作，無需將溶液加熱至沸騰，而且蒸發(fā)面積大、蒸汽空間小，因而其能夠脫除更高濃度的鹽分使其具有更高的脫鹽率。膜蒸餾所用的膜為不被待處理溶液潤濕的疏水微孔膜，即只有蒸汽能夠進(jìn)入膜孔，液體不能透過膜孔，膜兩側(cè)組分的蒸汽壓差作為傳質(zhì)的推動(dòng)力，因此可以實(shí)現(xiàn)液體和氣體的分離，其中膜蒸餾操作的重要目標(biāo)是追求盡可能高的膜通量。
[0003]膜蒸餾過程中的液體被蒸發(fā)時(shí)，膜表面附近的溶質(zhì)因被膜截留而濃度不斷升高，隨著溶質(zhì)被不斷地截留，導(dǎo)致膜面的溶質(zhì)濃度比原溶液的濃度要大得多，這種在膜表面附近濃度高于主體溶液濃度的現(xiàn)象稱為濃差極化。所述濃差極化會(huì)增大揮發(fā)性組分從溶液主體到膜表面的傳質(zhì)阻力，使有效蒸氣壓差減小，透過通量降低，導(dǎo)致降低膜通量。另外，蒸餾液體在膜面的熱側(cè)發(fā)生汽化時(shí)需要吸收大量的汽化潛熱，同時(shí)膜面與冷側(cè)發(fā)生熱交換，使膜面被帶走大量的熱量，導(dǎo)致膜面的溫度低于溶液主體的溫度，從而在膜面處產(chǎn)生溫度邊界層，即溫差極化。驅(qū)動(dòng)膜蒸餾傳質(zhì)的溫度差由于溫度邊界層的存在而減小，膜兩側(cè)的飽和蒸氣壓差也隨之減小，使得膜通量降低。
[0004]現(xiàn)有為了消除濃差極化和溫度邊界層對傳質(zhì)傳熱的影響，可以通過膜組件的結(jié)構(gòu)消除上述缺點(diǎn)，通常膜組件設(shè)有大量中空纖維膜管，通過所述中空纖維膜管可以實(shí)現(xiàn)對高鹽水的淡化。其中熱溶液進(jìn)入所述膜組件內(nèi)，且熱溶液的流入方向通常與膜面垂直。為了避免對膜面造成破壞性沖擊，熱液進(jìn)入膜組件時(shí)流速低，溶液湍流程度減弱，對膜面處產(chǎn)生擾動(dòng)變小，從而容易造成溫度邊界層和濃度邊界層的形成，導(dǎo)致膜通量降低；另外，為了增大有效膜管面積，必須設(shè)置足夠多的中空纖維膜管，但是會(huì)使內(nèi)膜的殼程空間變小，鹽水的輸入量降低，導(dǎo)致膜通量降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中膜通量低的問題從而提供一種可以提高膜通量的膜組件。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所述的一種膜組件，包括蒸餾腔體和與所述蒸餾腔體相鄰的產(chǎn)水腔體，其中所述蒸餾腔體內(nèi)設(shè)有多個(gè)膜管，所述膜管的開口端位于所述產(chǎn)水腔體內(nèi)，所述蒸餾腔體上設(shè)有通入待凈化溶液的液體進(jìn)口管，所述液體進(jìn)口管的出口端延長線與所述蒸餾腔體的內(nèi)壁法線形成的角度為銳角。
[0007]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述液體進(jìn)口管的出口端延長線與所述蒸餾腔體的內(nèi)壁法線形成的角度為大于等于30度且小于90度。
[0008]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述液體進(jìn)口管的出口端延長線與所述蒸餾腔體的內(nèi)壁法線形成的角度為45度。
[0009]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述蒸餾腔體的內(nèi)壁上設(shè)有凸體。
[0010]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述蒸餾腔體的內(nèi)壁設(shè)有呈螺旋狀的凸體。
[0011]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述呈螺旋狀的凸體的橫截面是三角形、半圓形、矩形或者梯形。
[0012]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述蒸餾腔體的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)凸體小模塊。
[0013]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述凸體小模塊呈菱角形、柱形或者半橢圓形。
[0014]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述產(chǎn)水腔體有兩個(gè)，分別位于所述蒸餾腔體的上方和下方。
[0015]本實(shí)用新型型的一個(gè)實(shí)施例中，所述蒸餾腔體與所述產(chǎn)水腔體之間設(shè)有密封材料。
[0016]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本實(shí)用新型所述的膜組件，將膜組件的液體進(jìn)口管與膜筒壁法線設(shè)計(jì)成一定夾角，或者將液體進(jìn)口管的末端設(shè)計(jì)成斜開口，從而熱液進(jìn)入膜組件后盡量先沖擊膜筒內(nèi)壁，使熱液流速增大，有助于后續(xù)旋流和加劇湍流，提高膜通量。
【附圖說明】
[0018]為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一所述膜組件的外形示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一所述膜組件的內(nèi)部示意圖；
[0021 ]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一所述液體進(jìn)口管的示意圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二所述液體進(jìn)口管的示意圖；
[0023]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例三所述蒸餾腔體內(nèi)壁的展開示意圖；
[0024]圖6a是本實(shí)用新型所述凸體橫截面的一個(gè)示意圖；
[0025]圖6b是本實(shí)用新型所述凸體橫截面的另一個(gè)示意圖；
[0026]圖7是本實(shí)用新型所述實(shí)施例四所述蒸餾腔體內(nèi)壁的展開示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例一:
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例提供了一種膜組件，包括蒸餾腔體10和與所述蒸餾腔體10相鄰的產(chǎn)水腔體20，其中所述蒸餾腔體10內(nèi)設(shè)有多個(gè)膜管11，所述膜管11的開口端位于所述產(chǎn)水腔體20內(nèi)，所述蒸餾腔體10上設(shè)有通入待凈化溶液的液體進(jìn)口管12，且所述液體進(jìn)口管12入口端的中軸線與所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁法線垂直，所述液體進(jìn)口管12的出口端延長線與所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁法線形成的角度為銳角。
[0029]本實(shí)用新型所述的膜組件，包括蒸餾腔體10和與所述蒸餾腔體10相鄰的產(chǎn)水腔體20，其中所述蒸餾腔體10內(nèi)設(shè)有多個(gè)膜管11，通過所述膜管11可以凈化高鹽水等凈化溶液，所述膜管11的開口端位于所述產(chǎn)水腔體20內(nèi)，由于高鹽水進(jìn)入所述蒸餾腔體10內(nèi)后蒸餾產(chǎn)生蒸汽，而蒸汽可以進(jìn)入所述膜管11內(nèi)，再通過所述膜管11進(jìn)入所述產(chǎn)水腔體20內(nèi)，由所述產(chǎn)生腔體20排出，所述蒸餾腔體10上設(shè)有通入高鹽水的液體進(jìn)口管12，且所述液體進(jìn)口管12入口端的中軸線與所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁法線垂直，所述液體進(jìn)口管12的出口端延長線與所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁法線形成的角度為銳角，即將所述液體進(jìn)口管12的出口端設(shè)計(jì)成斜開口式，從而液體通過所述液體進(jìn)口管12流入所述蒸餾腔體1時(shí)，在所述斜開口的約束下，液體會(huì)沿所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁流下，避免對膜面造成的破壞性沖擊，因此，即使液體流速增大，也不會(huì)損壞膜面，而且有助于后續(xù)旋流和加劇湍流，避免溫度邊界層和濃度邊界層的形成，有效提高膜通量。
[0030]為了使液體盡量沿所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁流下，所述液體進(jìn)口管的出口端延長線與所述蒸餾腔體的內(nèi)壁法線形成的角度為大于等于30°且小于90°。為了使液體最大程度上沿所述蒸餾腔體10的內(nèi)壁流下，所述液體進(jìn)口管的出口端延長線與所述蒸餾腔體的內(nèi)壁法線形成的角度為45°。
[0031]本實(shí)用新型中，所述蒸餾腔體10與所述產(chǎn)水腔體20之間設(shè)有密封材料30，從而避免高鹽水混入所述產(chǎn)生腔體20內(nèi)，其中所述密封材料30是指環(huán)氧樹脂。所述膜管11內(nèi)部構(gòu)成冷側(cè)室，所述冷側(cè)室與所述產(chǎn)水腔體20相連，所述膜管11之間以及所述膜管11與所述蒸餾腔體10內(nèi)壁之間的空間共同構(gòu)成熱側(cè)室，高鹽水進(jìn)入所述蒸餾腔體10內(nèi)的熱側(cè)室后，由于溫度的升高，高鹽水產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入所述膜管11，再通過所述膜管11進(jìn)入所述產(chǎn)水腔體20中，其中分離后的高鹽水從所述蒸餾腔體10的液體出口 13排出，可以繼續(xù)進(jìn)一步分離。為了更好的將高鹽水分離后產(chǎn)生的蒸汽和冷凝水分別排出，所述蒸餾腔體10的上方和下方分別設(shè)有產(chǎn)水腔體20，其中每個(gè)產(chǎn)水腔體20都設(shè)有出口 21，其中位于所述蒸餾腔體10上方的產(chǎn)水腔體20上的出口 21用于排出蒸汽，位于所述蒸餾腔體10下方的產(chǎn)水腔體20上的出口 21用于排出冷凝水。