專利名稱：海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海水淡化及制鹽技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海水淡化濃鹽水真空膜 蒸餾工藝。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)化的海水淡化方法主要有多級閃蒸、反滲透、多效蒸餾和壓 汽蒸餾等方法。海水淡化的成本普遍偏高，這無疑制約了海水淡化產(chǎn)業(yè)的推 廣，因此如何降低海水淡化成本是海水淡化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化面臨的主要問題。另 外，大生產(chǎn)規(guī)模海水淡化產(chǎn)生的大量濃鹽水的處理排放問題也不容忽視；如 果帶有多種化學(xué)添加劑的濃鹽水長期排向海洋勢必造成海洋生態(tài)環(huán)境的污 染。目前國外開放海域海水淡化所產(chǎn)生濃鹽水的處理采用沖稀后直接排海的 方法，但從循環(huán)經(jīng)濟(jì)角度考慮，濃鹽水的大量排放是資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
膜蒸餾(MD)是能夠提高海水淡化濃鹽水濃度的一種廉價(jià)、高效的新型 膜分離技術(shù)，具有可在常壓或負(fù)壓下操作、可以利用太陽能、地?zé)?、工廠廢 熱、余熱等低品位熱源，以及設(shè)備簡單、對膜的機(jī)械強(qiáng)度要求低等優(yōu)點(diǎn)。膜 蒸餾是膜技術(shù)與蒸發(fā)過程相結(jié)合的膜分離過程，其所用的膜為不被待處理的 溶液潤濕的疏水微孔膜。膜的一側(cè)與待處理的熱溶液直接接觸(稱為熱側(cè))，另 一側(cè)直接或間接地與冷水溶液接觸(稱為冷側(cè))。熱側(cè)溶液中易揮發(fā)的組分在膜 面處汽化，通過膜進(jìn)入冷側(cè)并被冷凝成液相，其他組分則被疏水膜阻擋在熱 側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離或提純的目的。根據(jù)膜冷側(cè)冷凝方式的不同，膜蒸 餾可分為四種形式直接接觸膜蒸餾(DCMD)、氣隙式膜蒸餾(AGMD)、吹掃 氣膜蒸餾(SGMD)和真空膜蒸餾(VMD)。采用膜蒸餾技術(shù)處理淡化濃鹽水，可 使產(chǎn)品淡水的脫鹽率接近100%，并可以實(shí)現(xiàn)膜結(jié)晶，因此采用該技術(shù)使?jié)恹}
水循環(huán)并最大限度增濃是完全可行的。
近20年來，膜蒸餾技術(shù)被應(yīng)用在海水淡化領(lǐng)域研究較多，但目前尚未見 將海水淡化與制鹽業(yè)結(jié)合采用膜蒸餾法處理濃鹽水的相關(guān)報(bào)導(dǎo)。本發(fā)明即海 水淡化濃鹽水膜蒸餾技術(shù)，使?jié)馑h(huán)，生產(chǎn)淡水的同時(shí)將濃水用于制鹽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝。該工藝操 作方便、節(jié)能、占地面積小、對環(huán)境污染小，具有廣泛的應(yīng)用前景。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的-
一種海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝，該工藝包括以下步驟
(1) 連接好膜蒸餾系統(tǒng)；
(2) 在膜蒸餾系統(tǒng)的儲(chǔ)槽中加入濃鹽水；
(3) 打開鹽水泵，設(shè)定真空膜膜組件的蒸餾過程進(jìn)料溫度設(shè)定值為40 90°C，濃鹽水采用鹽水泵輸送到蛇管換熱器中加熱；
(4) 開啟該蛇管換熱器的恒溫水浴控溫，循環(huán)加熱濃鹽水；通過流量計(jì) 調(diào)整濃鹽水的流量，待該膜組件的進(jìn)料溫度達(dá)到設(shè)定值并恒定8 12min后， 開啟低溫冷卻液循環(huán)泵及冷卻水系統(tǒng)；
(5) 開啟真空泵，讀取真空度，膜蒸餾系統(tǒng)的膜組件蒸餾過程開始，產(chǎn) 生濃鹽水和淡水，該濃鹽水返回儲(chǔ)槽，淡水分兩路進(jìn)入混合冷凝器和蛇管冷 凝器；記錄當(dāng)前濃鹽水進(jìn)入膜組件前的溫度、流量及壓力；測定真空膜蒸餾 過程透過水蒸汽時(shí)所需的時(shí)間，計(jì)算該料液在規(guī)定操作條件下真空膜蒸餾的 通量；
(6) 經(jīng)過低溫恒溫槽的淡水進(jìn)入淡水采樣瓶；進(jìn)入混合冷凝器的淡水進(jìn) 入淡水收集瓶；測定濃鹽水及所產(chǎn)生淡水的氯離子濃度，并計(jì)算料液真空膜 蒸餾過程的脫鹽率；
(7) 改變原料液流量及膜組件進(jìn)口溫度，重復(fù)以上步驟。
而且，所述的海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝的規(guī)定操作條件為真空 度為0. 05 0.2Mpa，進(jìn)料溫度為40 90°C ，濃鹽水流量為0. 01 0.2mVh;其中 最佳工藝條件為真空度為0.1 Mpa，進(jìn)料溫度為68°C，濃鹽水流量為 0. 09m7h。
而且，所述的濃鹽水的濃度為6 15波美度。
而且，所述的膜組件所采用的膜材料為聚丙烯(PP)網(wǎng)格聚四氟乙烯復(fù)膜 (PTFE)或聚丙烯(PP)長絲無紡布聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)膜或聚偏四氟乙 烯(PVDF)膜。
本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是
1. 本發(fā)明使用真空膜蒸餾法進(jìn)行淡化濃鹽水，將濃鹽水循環(huán)，制取淡水并 使?jié)恹}水最大限度提濃，其淡水脫鹽率在99.8%以上。
2. 本發(fā)明結(jié)合工廠的低品位熱源(廢水、低壓蒸氣)進(jìn)行濃鹽水真空膜蒸 餾方式及工藝優(yōu)化研究，確定最佳操作條件，大大降低海水淡化濃鹽水的成 本。
3. 本發(fā)明結(jié)合制鹽工業(yè)，采用真空膜蒸餾排放濃鹽水用于制鹽，節(jié)省鹽田 制鹵區(qū)面積，大幅度提高單產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)整套工藝的零排放。
4. 本發(fā)明所采用的真空膜蒸餾法將海水淡化與制鹽業(yè)結(jié)合起來，以膜兩側(cè) 的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，分離效率高，膜通量大，具有操作方便、節(jié)能、占地面 積小、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)裝置圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過以下實(shí)施例進(jìn)一步詳述，下述實(shí)施例是說明性的，不是限定 性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 本膜蒸餾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示
左側(cè)儲(chǔ)槽11中的淡化濃鹽水由鹽水泵12輸送入蛇管換熱器9，在該換熱
器內(nèi)經(jīng)恒溫水浴10控溫，使?jié)恹}水在膜蒸餾過程中溫度保持一致。在換熱器 與膜組件8之間的管路上分別安裝有流量計(jì)1、壓力表和溫度計(jì)(二者未標(biāo)號) 用于計(jì)量濃鹽水進(jìn)入膜組件前的流量、壓力和溫度。真空泵2開啟，濃鹽水 進(jìn)入膜組件后并經(jīng)蒸餾作用后，蒸餾后所產(chǎn)生的濃鹽水由膜組件流出后通過 管路返回儲(chǔ)槽，使儲(chǔ)槽中的濃鹽水增濃。膜組件的右側(cè)接真空系統(tǒng)，濃鹽水 中的水分子在膜組件兩側(cè)壓力差的作用下氣化并透過膜孔，經(jīng)冷卻后成為淡 水，該淡水一路經(jīng)蛇管冷凝器6的低溫恒溫槽5冷卻后進(jìn)入淡水釆集瓶3用 作檢測，另一路經(jīng)混合冷凝器7冷卻后進(jìn)入淡水收集瓶4。 該真空膜蒸餾海水淡化工藝包括以下步驟
(1) 連接好膜蒸餾系統(tǒng)；
(2) 在膜蒸餾系統(tǒng)的儲(chǔ)槽中加入濃鹽水，該濃鹽水的濃度為6 15波美度；
(3) 打開鹽水泵，設(shè)定真空膜膜組件的蒸餾過程進(jìn)料溫度設(shè)定值為40 90°C，濃鹽水采用鹽水泵輸送到蛇管換熱器中加熱；
(4) 開啟該蛇管換熱器的恒溫水浴控溫，循環(huán)加熱濃鹽水；通過流量計(jì) 濃鹽水流量為0. 09m7h，待該膜組件的進(jìn)料溫度達(dá)到68T:并恒定10min后， 開啟低溫冷卻液循環(huán)泵及冷卻水系統(tǒng)；
(5) 開啟真空泵，讀取真空度為0. 1 Mpa，膜蒸餾系統(tǒng)的膜組件蒸餾過程 開始，產(chǎn)生濃鹽水和淡水，該濃鹽水返回儲(chǔ)槽，淡水分兩路進(jìn)入混合冷凝器 和蛇管冷凝器；記錄當(dāng)前濃鹽水進(jìn)入膜組件前的溫度、流量及壓力；測定真 空膜蒸餾過程透過水蒸汽時(shí)所需的時(shí)間，計(jì)算該料液在規(guī)定操作條件下真空 膜蒸餾的通量；
(6) 經(jīng)過低溫恒溫槽的淡水進(jìn)入淡水釆樣瓶；進(jìn)入混合冷凝器的淡水進(jìn) 入淡水收集瓶；測定濃鹽水及所產(chǎn)生淡水的氯離子濃度，并計(jì)算料液真空膜 蒸餾過程的脫鹽率；
(7) 改變原料液流量及膜組件進(jìn)口溫度，重復(fù)以上步驟。 該膜組件所采用的膜材料為聚丙烯(PP)網(wǎng)格聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)或聚
丙烯(PP)長絲無紡布聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)膜或聚偏四氟乙烯(PVDF)膜。 下面通過應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。 應(yīng)用實(shí)例1: 采用聚丙烯(PP)網(wǎng)格聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)進(jìn)行VMD實(shí)驗(yàn)，當(dāng)濃鹽 水濃度為7波美度、進(jìn)料溫度為68°C、流量為0.09m7h、真空度為O.lMpa 時(shí)，膜通量為32kg' m々'h—1，此時(shí)的脫鹽率在99.8%以上。
應(yīng)用實(shí)例2:
采用聚丙烯(PP)長絲無紡布聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)膜進(jìn)行VMD實(shí)驗(yàn)， 其內(nèi)孔徑為0.2陶，孔隙率為20%，有效面積為3.848X 10—3 m3，當(dāng)濃鹽水濃 度為10波美度、進(jìn)料溫度為53°C，流量為0. 03m7h、真空度為0.05Mpa時(shí)， 膜通量為20kg' m'、h"，此時(shí)的脫鹽率在99%以上。
應(yīng)用實(shí)例3:
采用聚偏四氟乙烯(PVDF)膜進(jìn)行VMD實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)孔徑為0.6mm，長度為 240mm，孔隙率為80%，有效面積為0.2713m3，膜絲數(shù)量為600，當(dāng)濃鹽水濃 度為15波美度、進(jìn)料液溫度為80°〔〕、進(jìn)料液流量為0. 2mVh、真空度為0.2Mpa 時(shí)，膜通量為25kg' m."h"，此時(shí)的脫鹽率在99%以上。
權(quán)利要求
1. 一種海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟(1)連接好膜蒸餾系統(tǒng)；(2)在膜蒸餾系統(tǒng)的儲(chǔ)槽中加入濃鹽水；(3)打開鹽水泵，設(shè)定真空膜膜組件的蒸餾過程進(jìn)料溫度設(shè)定值為40～90℃，濃鹽水采用鹽水泵輸送到蛇管換熱器中加熱；(4)開啟該蛇管換熱器的恒溫水浴控溫，循環(huán)加熱濃鹽水；通過流量計(jì)調(diào)整濃鹽水的流量，待該膜組件的進(jìn)料溫度達(dá)到設(shè)定值并恒定8～12min后，開啟低溫冷卻液循環(huán)泵及冷卻水系統(tǒng)；(5)開啟真空泵，讀取真空度，膜蒸餾系統(tǒng)的膜組件蒸餾過程開始，產(chǎn)生濃鹽水和淡水，該濃鹽水返回儲(chǔ)槽，淡水分兩路進(jìn)入混合冷凝器和蛇管冷凝器；記錄當(dāng)前濃鹽水進(jìn)入膜組件前的溫度、流量及壓力；測定真空膜蒸餾過程透過水蒸汽時(shí)所需的時(shí)間，計(jì)算該料液在規(guī)定操作條件下真空膜蒸餾的通量；(6)經(jīng)過低溫恒溫槽的淡水進(jìn)入淡水采樣瓶；進(jìn)入混合冷凝器的淡水進(jìn)入淡水收集瓶；測定濃鹽水及所產(chǎn)生淡水的氯離子濃度，并計(jì)算料液真空膜蒸餾過程的脫鹽率；(7)改變原料液流量及膜組件進(jìn)口溫度，重復(fù)以上步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝，其特征在于 所述的海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝的規(guī)定操作條件為真空度為 0.05 0.2Mpa，進(jìn)料溫度為40~90℃，濃鹽水流量為0. 01 0.2m3/h;其中最佳 工藝條件為真空度為O. 1Mpa，進(jìn)料溫度為68℃，濃鹽水流量為0.09m3/h。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝，其特征在 于所述的濃鹽水的濃度為6 15波美度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝，其特征在于 所述的膜組件所采用的膜材料為聚丙烯(PP)網(wǎng)格聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)或 聚丙烯(PP)長絲無紡布聚四氟乙烯復(fù)膜(PTFE)膜或聚偏四氟乙烯(PVDF)膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及海水淡化及制鹽技術(shù)領(lǐng)域的一種海水淡化濃鹽水真空膜蒸餾工藝。該工藝是將海水淡化濃鹽水的熱溶液通過膜組件一側(cè)，另一側(cè)抽真空，從而在膜兩側(cè)形成傳遞蒸汽壓差，在真空側(cè)產(chǎn)生水蒸氣，經(jīng)過冷凝成液態(tài)水，從而實(shí)現(xiàn)濃鹽水的濃縮和分離，確定反應(yīng)過程的工藝參數(shù)。本發(fā)明所采用的真空膜蒸餾法將海水淡化與制鹽業(yè)結(jié)合起來，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，分離效率高，膜通量大，具有操作方便、節(jié)能、占地面積小、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號C02F1/04GK101205086SQ200610130480
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者娜 唐, 程鵬高, 袁建軍, 裴孝君, 陳明玉 申請人:天津科技大學(xué)