專利名稱:一種實驗室用真空膜蒸餾裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實驗室用真空膜蒸餾裝置，包括料液循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、真空冷凝收集系統(tǒng)。本實用新型實驗室用真空膜蒸餾裝置上的膜組件料液側(cè)進(jìn)出口分別設(shè)有溫度測量裝置和壓力表，膜組件真空側(cè)設(shè)有溫度測量裝置和真空表，料液循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，真空冷凝收集系統(tǒng)中設(shè)有兩個滲透液冷凝裝置，可進(jìn)行隨時切換，保證實驗的連續(xù)性，減少由于實驗中斷而產(chǎn)生的實驗誤差，更有利于實驗的進(jìn)行，保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過本實用新型實驗室用真空膜蒸餾裝置可以系統(tǒng)研究料液流速、溫度及壓力對膜組件滲透性能的影響，且操作簡單方便。
【專利說明】
一種實驗室用真空膜蒸餾裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于高分子膜性能檢測及應(yīng)用研究領(lǐng)域，具體來說，涉及一種實驗室用真空膜蒸餾裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膜蒸館KMembrane Disti llat1n，MD)技術(shù)在1963年由B.R.Bedel I提出，上個世紀(jì)八十年代初發(fā)展起來的，是膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)蒸發(fā)過程相結(jié)合的新型膜分離過程，它與常規(guī)蒸餾一樣都以汽液平衡為基礎(chǔ)，依靠蒸發(fā)潛熱來實現(xiàn)相變。近年來又吸引了世界范圍內(nèi)的關(guān)注和研究。與普通蒸發(fā)器相比較，膜蒸餾的一個最顯著特征就是單位體積的蒸發(fā)面積大，裝置在常壓、較低溫度的蒸發(fā)過程中可以高效地運行。
[0003]膜蒸餾采用的是不被所處理的溶液潤濕的疏水微孔膜，以膜兩側(cè)蒸汽壓差為傳質(zhì)推動力的膜分離過程。作為一種新型的膜分離技術(shù)，膜蒸餾具有截留率高、操作溫度和壓力較低、操作簡單、占地面積少等優(yōu)點，在海水淡化、超純水制備、非揮發(fā)性物質(zhì)水溶液的濃縮和結(jié)晶、揮發(fā)性物質(zhì)水溶液的濃縮和分離、熱敏性物質(zhì)的濃縮等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]根據(jù)大量的理論與實驗研究，根據(jù)膜冷側(cè)不同的冷凝方式，可將膜蒸餾分成4種形式，直接接觸式膜蒸餾，氣隙式膜蒸餾，氣掃式膜蒸餾和真空式膜蒸餾。其中真空膜蒸餾進(jìn)行蒸餾操作時，膜的一側(cè)(熱側(cè))與待處理的熱溶液(或稱料液，熱側(cè)溶液)直接接觸，膜的另一側(cè)通過真空栗抽成真空(冷側(cè))。膜兩側(cè)具有不同的溫差，這樣便會產(chǎn)生蒸汽壓差，使熱側(cè)溶液中的水在膜表面蒸發(fā)形成蒸汽，水蒸汽在壓差的作用下通過膜孔擴(kuò)散到冷側(cè)冷凝成水，從而實現(xiàn)液相水溶液與氣相水分子分離的目的，達(dá)到濃縮凈化的作用。由于真空膜蒸餾是將透過疏水多孔膜的水蒸汽在冷側(cè)直接通過膜孔進(jìn)入真空進(jìn)行冷凝液化，操作相對簡單，并且冷側(cè)采用真空設(shè)備，過程中不存在熱交換平衡問題，傳質(zhì)阻力小，蒸氣壓差較大，因而膜通量也較大，具有更大的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。
[0005]通常實驗室采用的真空膜蒸餾裝置由于是使用蠕動栗來提供流體動力，容易導(dǎo)致流量的波動，而且對流量的控制也不夠準(zhǔn)確，其次就是在膜組件料液側(cè)進(jìn)出口處很少有溫度測量裝置、壓力表、流量調(diào)節(jié)閥等來準(zhǔn)確記錄及調(diào)節(jié)溫度和壓力以及流量等這些工藝參數(shù)，而這些工藝參數(shù)在很大程度上都會顯著影響膜性能的測試結(jié)果。此外，膜組件的設(shè)計也是針對本設(shè)備膜檢測過程的改良，同時，真空冷凝收集系統(tǒng)中滲透液冷凝裝置中可切換的設(shè)計也更有利于實驗過程中連續(xù)操作，防止實驗中斷引起的實驗誤差。所以提供一種準(zhǔn)確、可靠的真空膜蒸餾檢測裝置就顯得尤為重要了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實驗室用真空膜蒸餾裝置，該實驗室用真空膜蒸餾裝置能準(zhǔn)確、可靠地測量真空膜蒸餾過程中膜組件料液側(cè)流體進(jìn)出口溫度、壓力以及膜組件真空側(cè)溫度和真空度，并且在該裝置的真空冷凝收集系統(tǒng)中滲透液冷凝裝置中設(shè)計了相同的兩個裝置進(jìn)行并聯(lián)，可隨時切換，也更有利于實驗過程中連續(xù)操作，防止實驗中斷引起的實驗誤差，進(jìn)而保證膜性能測試結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，滿足科研及實際應(yīng)用需要。
[0007]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種實驗室用真空膜蒸餾裝置包括料液循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、真空冷凝收集系統(tǒng)，其中所述的膜組件包括膜組件料液側(cè)、膜組件真空側(cè)及疏水微孔膜，并通過疏水微孔膜將膜組件料液側(cè)與膜組件真空側(cè)分開。所述的膜組件可以是平板膜膜組件也可以是中空纖維膜膜組件。
[0008]所述的料液循環(huán)系統(tǒng)包括恒溫水浴設(shè)備，料液罐，料液栗，料液流量計及料液流量調(diào)節(jié)閥，膜組件料液側(cè)進(jìn)出口處安裝溫度測量裝置和壓力表，并與膜組件料液側(cè)組成回路。
[0009]所述的料液栗的進(jìn)口端連接料液罐出口，料液栗的出口端連接在料液流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)口。料液栗采用離心栗，可以有效避免流量波動對膜通量測試造成的誤差以及管路料液壓力的不穩(wěn)定變化。
[0010]所述的膜組件料液溫度測量裝置(Tl)連接在膜組件料液側(cè)進(jìn)口端，可以實時準(zhǔn)確地測量膜組件料液側(cè)進(jìn)口端的溫度，所述的膜組件料液溫度測量裝置(T2)連接在膜組件料液側(cè)出口端，可以實時準(zhǔn)確地測量膜組件料液側(cè)出口端的溫度。
[0011 ]所述的膜組件料液側(cè)進(jìn)口端壓力表(Pl)設(shè)置在所述的膜組件料液側(cè)進(jìn)口前，連接在膜組件料液溫度測量裝置(Tl)前端，所述的膜組件料液側(cè)出口端壓力表(P2)設(shè)置在所述的膜組件料液側(cè)出口處，連接在膜組件料液溫度測量裝置(T2)后端，可以實時準(zhǔn)確地測量膜組件料液側(cè)進(jìn)出口端的的壓力。
[0012]所述的料液流量調(diào)節(jié)閥一端連接料液栗出口端，另一端連接料液流量計進(jìn)口端，可以準(zhǔn)確控制調(diào)節(jié)料液流量。
[0013]所述的真空冷凝收集系統(tǒng)包括滲透液冷凝裝置，在膜組件真空側(cè)出口處安裝溫度測量裝置及真空表，膜組件真空側(cè)通過管路依次連接滲透液冷凝裝置，真空栗。
[0014]所述的真空栗的抽真空管連接滲透冷凝裝置出口管路上，料液側(cè)的蒸汽通過疏水膜膜孔滲透到真空側(cè)，用滲透液冷凝裝置收集。所述的膜組件真空側(cè)溫度測量裝置(T3)連接在膜組件真空側(cè)連接口處，可以實時準(zhǔn)確地測量膜組件真空側(cè)的溫度。
[0015]所述的膜組件真空側(cè)真空表(P3)設(shè)置在所述的膜組件真空側(cè)連接口處，連接在所述膜組件真空側(cè)溫度測量裝置(T3)前端，可以實時準(zhǔn)確地測量膜組件真空側(cè)的真空度。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型實驗室用真空膜蒸餾裝置料液循環(huán)系統(tǒng)采用離心栗，可以有效避免常規(guī)的蠕動栗固有的流量波動對膜通量測試造成的誤差以及管路料液壓力的不穩(wěn)定變化。真空冷凝收集系統(tǒng)采用真空設(shè)備，減小熱損失，傳質(zhì)阻力小，增大蒸氣壓差，增大膜通量。在膜組件料液側(cè)進(jìn)出口設(shè)有溫度測量裝置和壓力表，在膜組件真空側(cè)設(shè)有溫度測量裝置和真空表，通過溫度測量裝置，可以對膜組件進(jìn)出口的料液側(cè)的溫度和真空側(cè)的溫度分別進(jìn)行準(zhǔn)確測量，從而可以根據(jù)需要對料液側(cè)和真空側(cè)進(jìn)行精確恒溫調(diào)節(jié)和控制;通過壓力表和真空表可以對膜組件進(jìn)出口的料液側(cè)的壓力和真空側(cè)的真空度進(jìn)行準(zhǔn)確測量;在料液循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，通過流量調(diào)節(jié)閥可以對膜組件進(jìn)出口的料液進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。真空冷凝收集系統(tǒng)將滲透過來的冷凝液進(jìn)行準(zhǔn)確收集，管路中設(shè)置了兩個滲透液冷凝裝置進(jìn)行并聯(lián)，可進(jìn)行隨時切換，當(dāng)其中一個滲透液冷凝裝置已收集滿滲透液或者出現(xiàn)故障，可以隨時通過管路閥切換到另一個上不中斷實驗，從而繼續(xù)試驗，保證了實驗的連續(xù)性，減小了實驗操作過程中因中斷實驗而產(chǎn)生的實驗誤差，溫度、壓力、流量等這些工藝參數(shù)的精確測量及調(diào)節(jié)控制使得實驗室真空膜蒸餾性能測試變得更加準(zhǔn)確、可靠。
【附圖說明】

[0017]圖1為實驗室用真空膜蒸餾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為實驗室用真空膜蒸餾裝置的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖實施例對本實驗新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020]如圖1所示，一種實驗室用真空膜蒸餾裝置，包括實驗室用真空膜蒸餾裝置支架I，料液循環(huán)系統(tǒng)、膜組件8、真空冷凝收集系統(tǒng)，其中所述膜組件8的料液側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述料液循環(huán)系統(tǒng)組成回路，所述膜組件的真空側(cè)通過管路依次連接膜組件真空側(cè)真空表9，真空側(cè)溫度測量裝置10，滲透液冷凝裝置11，12和真空栗14。膜組件的料液側(cè)(熱側(cè))與真空側(cè)(冷側(cè))側(cè)通過疏水微孔膜分隔開來。
[0021]以平板式膜組件8為例，結(jié)合圖1及圖2所示，所述料液循環(huán)系統(tǒng)包括恒溫水浴設(shè)備2，料液罐3，料液流量計4，料液流量調(diào)節(jié)閥41，膜組件料液側(cè)溫度測量裝置5，膜組件料液側(cè)進(jìn)口溫度測量裝置(TI)51，膜組件料液側(cè)出口溫度測量裝置(T2) 52，膜組件料液側(cè)進(jìn)口端壓力表6，膜組件料液側(cè)出口端壓力表7，料液栗13。滲透液循環(huán)系統(tǒng)中膜組件真空側(cè)真空表9，膜組件真空側(cè)溫度測量裝置10，滲透液冷凝裝置11和12，真空栗14。
[0022]在使用本實施例的實驗室用真空膜蒸餾裝置進(jìn)行真空膜蒸餾操作時，料液在恒溫水浴設(shè)備2中的料液罐3內(nèi)被加熱，通過管路流出到料液栗13，再經(jīng)過料液流量調(diào)節(jié)閥41的控制，將料液輸送至膜組件8的料液側(cè)進(jìn)口，料液流經(jīng)膜組件料液側(cè)(熱側(cè))后循環(huán)回流到料液罐3中。料液流經(jīng)過程中，在膜組件料液側(cè)進(jìn)口端安裝有膜組件料液側(cè)進(jìn)口溫度測量裝置(Tl)51以及膜組件料液側(cè)進(jìn)口端壓力表6，在膜組件料液側(cè)出口端同樣安裝有膜組件料液出口溫度測量裝置(T2) 52和膜組件料液側(cè)出口端壓力表7，實現(xiàn)準(zhǔn)確實時地測量料液在流經(jīng)膜組件時進(jìn)出口兩端的溫度和壓力。
[0023]和料液循環(huán)系統(tǒng)同時進(jìn)行的還有真空冷凝收集系統(tǒng)，通過真空栗14將膜組件8真空側(cè)抽至真空，透過疏水微孔膜的蒸汽分子經(jīng)低溫冷凝后形成冷凝液，收集至滲透液冷凝裝置11或12中，裝置11和12在管路中進(jìn)行并聯(lián)，實現(xiàn)可隨時切換，方便實驗進(jìn)行，實驗過程中不被中斷，保證實驗的連續(xù)性。本實施例為測定膜通量，將準(zhǔn)確收集的滲透液進(jìn)行稱量，在膜組件真空側(cè)的安裝有膜組件真空側(cè)真空表9以及膜組件真空側(cè)溫度測量裝置(T3)10以準(zhǔn)確實時地膜組件真空側(cè)的真空度和溫度，以方便研究真空膜蒸餾過程中真空度和溫度對真空膜蒸餾過程的影響。所述的膜組件可以是平板膜膜組件也可以是中空纖維膜膜組件。
[0024]以上實施例中，料液罐內(nèi)裝入3.5%的NaCl水溶液，恒溫水浴溫度設(shè)置為80°C，流量計調(diào)節(jié)為90L/h，膜組件內(nèi)采用自制的聚偏氟乙烯(PVDF)疏水多孔膜進(jìn)行真空膜蒸餾分離，運行一段時間后，根據(jù)實驗后滲透液質(zhì)量的稱量數(shù)據(jù)，計算出滲透液膜通量為5 8 k g /(m2.h) ο
[0025]通過本實用新型實驗室用真空膜蒸餾裝置可以避免溫度，壓力等工藝參數(shù)的不精確和流量波動造成的膜通量測量偏差，以及實驗冷凝裝置設(shè)計不當(dāng)?shù)恼羝麚p失誤差，從而進(jìn)一步保證膜性能測試的準(zhǔn)確和可靠。同時，真空冷凝收集系統(tǒng)中滲透液冷凝裝置的并聯(lián)設(shè)計可以通過閥門進(jìn)行滲透液冷凝裝置的隨時切換，也保證了實驗操作過程中的連續(xù)性，減少實驗中斷產(chǎn)生的誤差，提高了膜性能測試中數(shù)據(jù)的可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種實驗室用真空膜蒸餾裝置，其特征在于:所述的實驗室用真空膜蒸餾裝置上設(shè)有料液循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、真空冷凝收集系統(tǒng)，所述的料液循環(huán)系統(tǒng)包括恒溫水浴設(shè)備，料液罐，料液栗，料液流量計及料液流量調(diào)節(jié)閥，與膜組件料液側(cè)組成回路，并在膜組件料液側(cè)進(jìn)出口處的管路上安裝溫度測量裝置和壓力表，所述的膜組件料液溫度測量裝置(Tl)連接在膜組件料液側(cè)進(jìn)口端，所述的膜組件料液溫度測量裝置(T2)連接在膜組件料液側(cè)出口端，所述的膜組件真空側(cè)溫度測量裝置(T3)連接在膜組件真空側(cè)連接口處，所述的膜組件料液側(cè)進(jìn)口端壓力表(Pl)設(shè)置在所述的膜組件料液側(cè)進(jìn)口處，連接在膜組件料液溫度測量裝置(Tl)前端，所述的膜組件料液側(cè)出口端壓力表(P2)設(shè)置在所述的膜組件料液側(cè)出口處，連接在膜組件料液溫度測量裝置(T2)后端，所述的真空冷凝收集系統(tǒng)中包括真空栗，膜組件真空側(cè)溫度測量裝置，真空表，滲透液冷凝裝置，并在膜組件真空側(cè)進(jìn)出口處的管路上安裝溫度測量裝置和真空表，所述的膜組件真空側(cè)真空表(P3)，連接在所述膜組件真空側(cè)溫度測量裝置(T3)前端，所述的真空冷凝收集系統(tǒng)連接所述的滲透液冷凝裝置及真空栗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗室用真空膜蒸餾裝置，其特征在于:所述的膜組件包括膜組件料液側(cè)、膜組件真空側(cè)及疏水多孔膜，并通過疏水多孔膜將膜組件料液側(cè)與膜組件真空側(cè)隔開，所述的膜組件是平板膜膜組件或中空纖維膜膜組件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗室用真空膜蒸餾裝置，其特征在于:通過所述的流量調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)料液的流量，測試流量因素對實驗過程的影響，所述的膜組件真空側(cè)依次連接滲透冷凝裝置和真空栗，通過并聯(lián)兩個滲透冷凝裝置可實現(xiàn)實驗過程中的隨時切換，保證實驗的連續(xù)性。
【文檔編號】B01D61/36GK205700163SQ201620323455
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月9日
【發(fā)明人】劉雁飛, 肖通虎, 胡寧恩, 邱慧瑩
【申請人】寧波大學(xué)