专利名称：海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于海水淡化及制盐技术领域，涉及一种海水淡化浓盐水真空膜 蒸馏工艺。
背景技术：
目前工业化的海水淡化方法主要有多级闪蒸、反渗透、多效蒸馏和压 汽蒸馏等方法。海水淡化的成本普遍偏高，这无疑制约了海水淡化产业的推 广，因此如何降低海水淡化成本是海水淡化实现产业化面临的主要问题。另 外，大生产规模海水淡化产生的大量浓盐水的处理排放问题也不容忽视；如 果带有多种化学添加剂的浓盐水长期排向海洋势必造成海洋生态环境的污 染。目前国外开放海域海水淡化所产生浓盐水的处理采用冲稀后直接排海的 方法，但从循环经济角度考虑，浓盐水的大量排放是资源的严重浪费。
膜蒸馏(MD)是能够提高海水淡化浓盐水浓度的一种廉价、高效的新型 膜分离技术，具有可在常压或负压下操作、可以利用太阳能、地热、工厂废 热、余热等低品位热源，以及设备简单、对膜的机械强度要求低等优点。膜 蒸馏是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程，其所用的膜为不被待处理的 溶液润湿的疏水微孔膜。膜的一侧与待处理的热溶液直接接触(称为热侧)，另 一侧直接或间接地与冷水溶液接触(称为冷侧)。热侧溶液中易挥发的组分在膜 面处汽化，通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组分则被疏水膜阻挡在热 侧，从而实现混合物分离或提纯的目的。根据膜冷侧冷凝方式的不同，膜蒸 馏可分为四种形式直接接触膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)、吹扫 气膜蒸馏(SGMD)和真空膜蒸馏(VMD)。采用膜蒸馏技术处理淡化浓盐水，可 使产品淡水的脱盐率接近100%，并可以实现膜结晶，因此采用该技术使浓盐
水循环并最大限度增浓是完全可行的。
近20年来，膜蒸馏技术被应用在海水淡化领域研究较多，但目前尚未见 将海水淡化与制盐业结合采用膜蒸馏法处理浓盐水的相关报导。本发明即海 水淡化浓盐水膜蒸馏技术，使浓水循环，生产淡水的同时将浓水用于制盐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺。该工艺操 作方便、节能、占地面积小、对环境污染小，具有广泛的应用前景。 本发明是通过以下技术方案来实现的-
一种海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺，该工艺包括以下步骤
(1) 连接好膜蒸馏系统；
(2) 在膜蒸馏系统的储槽中加入浓盐水；
(3) 打开盐水泵，设定真空膜膜组件的蒸馏过程进料温度设定值为40 90°C，浓盐水采用盐水泵输送到蛇管换热器中加热；
(4) 开启该蛇管换热器的恒温水浴控温，循环加热浓盐水；通过流量计 调整浓盐水的流量，待该膜组件的进料温度达到设定值并恒定8 12min后， 开启低温冷却液循环泵及冷却水系统；
(5) 开启真空泵，读取真空度，膜蒸馏系统的膜组件蒸馏过程开始，产 生浓盐水和淡水，该浓盐水返回储槽，淡水分两路进入混合冷凝器和蛇管冷 凝器；记录当前浓盐水进入膜组件前的温度、流量及压力；测定真空膜蒸馏 过程透过水蒸汽时所需的时间，计算该料液在规定操作条件下真空膜蒸馏的 通量；
(6) 经过低温恒温槽的淡水进入淡水采样瓶；进入混合冷凝器的淡水进 入淡水收集瓶；测定浓盐水及所产生淡水的氯离子浓度，并计算料液真空膜 蒸馏过程的脱盐率；
(7) 改变原料液流量及膜组件进口温度，重复以上步骤。
而且，所述的海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺的规定操作条件为真空 度为0. 05 0.2Mpa，进料温度为40 90°C ，浓盐水流量为0. 01 0.2mVh;其中 最佳工艺条件为真空度为0.1 Mpa，进料温度为68°C，浓盐水流量为 0. 09m7h。
而且，所述的浓盐水的浓度为6 15波美度。
而且，所述的膜组件所采用的膜材料为聚丙烯(PP)网格聚四氟乙烯复膜 (PTFE)或聚丙烯(PP)长丝无纺布聚四氟乙烯复膜(PTFE)膜或聚偏四氟乙 烯(PVDF)膜。
本发明的有益效果和优点是
1. 本发明使用真空膜蒸馏法进行淡化浓盐水，将浓盐水循环，制取淡水并 使浓盐水最大限度提浓，其淡水脱盐率在99.8%以上。
2. 本发明结合工厂的低品位热源(废水、低压蒸气)进行浓盐水真空膜蒸 馏方式及工艺优化研究，确定最佳操作条件，大大降低海水淡化浓盐水的成 本。
3. 本发明结合制盐工业，采用真空膜蒸馏排放浓盐水用于制盐，节省盐田 制卤区面积，大幅度提高单产，并实现整套工艺的零排放。
4. 本发明所采用的真空膜蒸馏法将海水淡化与制盐业结合起来，以膜两侧 的压力差为驱动力，分离效率高，膜通量大，具有操作方便、节能、占地面 积小、对环境污染小等优点，具有广泛的应用前景。
图1为本发明的系统装置图。
具体实施例方式
本发明通过以下实施例进一步详述，下述实施例是说明性的，不是限定 性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。 本膜蒸馏系统的结构如图1所示
左侧储槽11中的淡化浓盐水由盐水泵12输送入蛇管换热器9，在该换热
器内经恒温水浴10控温，使浓盐水在膜蒸馏过程中温度保持一致。在换热器 与膜组件8之间的管路上分别安装有流量计1、压力表和温度计(二者未标号) 用于计量浓盐水进入膜组件前的流量、压力和温度。真空泵2开启，浓盐水 进入膜组件后并经蒸馏作用后，蒸馏后所产生的浓盐水由膜组件流出后通过 管路返回储槽，使储槽中的浓盐水增浓。膜组件的右侧接真空系统，浓盐水 中的水分子在膜组件两侧压力差的作用下气化并透过膜孔，经冷却后成为淡 水，该淡水一路经蛇管冷凝器6的低温恒温槽5冷却后进入淡水釆集瓶3用 作检测，另一路经混合冷凝器7冷却后进入淡水收集瓶4。 该真空膜蒸馏海水淡化工艺包括以下步骤
(1) 连接好膜蒸馏系统；
(2) 在膜蒸馏系统的储槽中加入浓盐水，该浓盐水的浓度为6 15波美度；
(3) 打开盐水泵，设定真空膜膜组件的蒸馏过程进料温度设定值为40 90°C，浓盐水采用盐水泵输送到蛇管换热器中加热；
(4) 开启该蛇管换热器的恒温水浴控温，循环加热浓盐水；通过流量计 浓盐水流量为0. 09m7h，待该膜组件的进料温度达到68T:并恒定10min后， 开启低温冷却液循环泵及冷却水系统；
(5) 开启真空泵，读取真空度为0. 1 Mpa，膜蒸馏系统的膜组件蒸馏过程 开始，产生浓盐水和淡水，该浓盐水返回储槽，淡水分两路进入混合冷凝器 和蛇管冷凝器；记录当前浓盐水进入膜组件前的温度、流量及压力；测定真 空膜蒸馏过程透过水蒸汽时所需的时间，计算该料液在规定操作条件下真空 膜蒸馏的通量；
(6) 经过低温恒温槽的淡水进入淡水釆样瓶；进入混合冷凝器的淡水进 入淡水收集瓶；测定浓盐水及所产生淡水的氯离子浓度，并计算料液真空膜 蒸馏过程的脱盐率；
(7) 改变原料液流量及膜组件进口温度，重复以上步骤。 该膜组件所采用的膜材料为聚丙烯(PP)网格聚四氟乙烯复膜(PTFE)或聚
丙烯(PP)长丝无纺布聚四氟乙烯复膜(PTFE)膜或聚偏四氟乙烯(PVDF)膜。 下面通过应用实例进一步阐述本发明的实质性特点。 应用实例1: 采用聚丙烯(PP)网格聚四氟乙烯复膜(PTFE)进行VMD实验，当浓盐 水浓度为7波美度、进料温度为68°C、流量为0.09m7h、真空度为O.lMpa 时，膜通量为32kg' m々'h—1，此时的脱盐率在99.8%以上。
应用实例2:
采用聚丙烯(PP)长丝无纺布聚四氟乙烯复膜(PTFE)膜进行VMD实验， 其内孔径为0.2陶，孔隙率为20%，有效面积为3.848X 10—3 m3，当浓盐水浓 度为10波美度、进料温度为53°C，流量为0. 03m7h、真空度为0.05Mpa时， 膜通量为20kg' m'、h"，此时的脱盐率在99%以上。
应用实例3:
采用聚偏四氟乙烯(PVDF)膜进行VMD实验，其内孔径为0.6mm，长度为 240mm，孔隙率为80%，有效面积为0.2713m3，膜丝数量为600，当浓盐水浓 度为15波美度、进料液温度为80°〔〕、进料液流量为0. 2mVh、真空度为0.2Mpa 时，膜通量为25kg' m."h"，此时的脱盐率在99%以上。
权利要求
1. 一种海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤(1)连接好膜蒸馏系统；(2)在膜蒸馏系统的储槽中加入浓盐水；(3)打开盐水泵，设定真空膜膜组件的蒸馏过程进料温度设定值为40～90℃，浓盐水采用盐水泵输送到蛇管换热器中加热；(4)开启该蛇管换热器的恒温水浴控温，循环加热浓盐水；通过流量计调整浓盐水的流量，待该膜组件的进料温度达到设定值并恒定8～12min后，开启低温冷却液循环泵及冷却水系统；(5)开启真空泵，读取真空度，膜蒸馏系统的膜组件蒸馏过程开始，产生浓盐水和淡水，该浓盐水返回储槽，淡水分两路进入混合冷凝器和蛇管冷凝器；记录当前浓盐水进入膜组件前的温度、流量及压力；测定真空膜蒸馏过程透过水蒸汽时所需的时间，计算该料液在规定操作条件下真空膜蒸馏的通量；(6)经过低温恒温槽的淡水进入淡水采样瓶；进入混合冷凝器的淡水进入淡水收集瓶；测定浓盐水及所产生淡水的氯离子浓度，并计算料液真空膜蒸馏过程的脱盐率；(7)改变原料液流量及膜组件进口温度，重复以上步骤。
2. 根据权利要求1所述的海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺，其特征在于 所述的海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺的规定操作条件为真空度为 0.05 0.2Mpa，进料温度为40~90℃，浓盐水流量为0. 01 0.2m3/h;其中最佳 工艺条件为真空度为O. 1Mpa，进料温度为68℃，浓盐水流量为0.09m3/h。
3. 根据权利要求1或2所述的海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺，其特征在 于所述的浓盐水的浓度为6 15波美度。
4. 根据权利要求2所述的海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺，其特征在于 所述的膜组件所采用的膜材料为聚丙烯(PP)网格聚四氟乙烯复膜(PTFE)或 聚丙烯(PP)长丝无纺布聚四氟乙烯复膜(PTFE)膜或聚偏四氟乙烯(PVDF)膜。
全文摘要
本发明涉及海水淡化及制盐技术领域的一种海水淡化浓盐水真空膜蒸馏工艺。该工艺是将海水淡化浓盐水的热溶液通过膜组件一侧，另一侧抽真空，从而在膜两侧形成传递蒸汽压差，在真空侧产生水蒸气，经过冷凝成液态水，从而实现浓盐水的浓缩和分离，确定反应过程的工艺参数。本发明所采用的真空膜蒸馏法将海水淡化与制盐业结合起来，以膜两侧的压力差为驱动力，分离效率高，膜通量大，具有操作方便、节能、占地面积小、对环境污染小等优点，具有广泛的应用前景。
文档编号C02F1/04GK101205086SQ200610130480
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者娜 唐, 程鹏高, 袁建军, 裴孝君, 陈明玉 申请人:天津科技大学