УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕМБРАННОЙ ДИСТИЛЛЯЦИИ
MEMBRANE DISTILLATION DEVICE

Изобретение относится к устройству для мембранной дистилляции.
Во многих частях мира существует проблема отсутствия доступа к чистой воде. Известны устройства для очистки воды от загрязняющих веществ.
Одним из таких устройств является устройство для мембранной дистилляции. Мембранная дистилляция, так называемая МД для очистки воды, известна с 1980-х годов. Устройство мембранной дистилляции является устройством, которое содержит множество параллельных дискообразных блоков мембранной дистилляции. Каждый блок содержит первый водонепроницаемый диск, мембрану, параллельную диску, и второй водонепроницаемый диск, параллельный мембране. Вода может проходить через мембрану только в газообразном состоянии, другими словами, в виде воды в паровой фазе. Между первым диском и мембраной имеется поток теплой воды. Второй диск является более холодным, чем протекающая вода. Разница температур между водой и более холодным диском заставляет воду испаряться, проходить через мембрану и конденсироваться на другой более холодной стенке. Поверхностное натяжение воды приводит к тому, что вода не может проникать через мембрану. В патенте Швеции №8002233-8 описан такой блок мембранной дистилляции.
Мембранная дистилляция может использоваться во многих областях, и при ее использовании все нелетучие вещества, за исключением чистой воды, остаются в воде, подлежащей очистке. Таким образом, конденсированная вода освобождается от солей, частиц, бактерий, вирусов и т.д.
Устройство мембранной дистилляции состоит из нескольких упомянутых блоков, расположенных параллельно друг другу. Смежные блоки удерживаются вместе с помощью внешней рамки.
При повреждении мембраны вода, подлежащая очистке, протекает через мембрану в очищенную воду. В связи с этим поврежденную мембрану необходимо заменить. Это означает, что для замены поврежденного блока устройство мембранной дистилляции необходимо разобрать, а затем собрать снова. Это трудоемко и требует много времени.
Настоящее изобретение решает данную проблему.
Таким образом, изобретение относится к устройству для получения чистой воды, в котором вода, подлежащая очистке, подвергнута мембранной дистилляции с использованием одного или большего числа блоков, при этом каждый из блоков содержит пространство, которое с одной стороны содержит первую дискообразную стенку, а с другой стороны мембрану, через которую может проходить вода в газообразном состоянии, но не может проходить вода в жидком состоянии, и вторую дискообразную стенку, при этом стенки располагаются на разных сторонах мембраны и на расстоянии от нее, вода выводится между первой стенкой и мембраной, и вторая стенка выполнена более холодной, чем вода, и которое отличается тем, что первая дискообразная стенка также является мембраной, через которую может проходить вода в газообразном состоянии, но не может проходить вода в жидком состоянии, опорой для двух смежных мембран является общая рамка, пространство между мембранами имеет впускное отверстие для воды, подлежащей очистке, и выпускное отверстие, вторая стенка является частью камеры, образованной двумя параллельными стенками, камера имеет впускное отверстие для воды, которая холоднее воды, подлежащей очистке, и выпускное отверстие, и камеры расположены параллельно мембранам на обеих сторонах рамки.
В дальнейшем изобретение описано более подробно, частично в связи с вариантом осуществления изобретения, показанном на прилагаемых чертежах, на которых:
на фиг. 1 показано устройство мембранной дистилляции согласно изобретению;
на фиг. 2 показан вид сверху мембранного блока.
На фиг. 1 показано устройство для получения чистой воды, в котором вода, подлежащая очистке, подвергнута мембранной дистилляции с использованием одного или большего числа блоков 1, при этом каждый из блоков содержит пространство 2, которое с одной стороны содержит первую дискообразную стенку 4, а с другой стороны - мембрану 3, через которую может проходить вода только в газообразном состоянии, но не может проходить вода в жидком состоянии, а также вторую дискообразную стенку 5, причем стенки 4, 5 расположены на разных сторонах мембраны 3 и на расстоянии от нее, при этом вода выводится между первой стенкой 4 и мембраной 3, и при этом вторая стенка 5 выполнена более холодной, чем вода. Согласно изобретению первая дискообразная стенка 4 также является мембраной, через которую может проходить вода в газообразном состоянии, но не может проходить вода в жидком состоянии. Опора мембран 3, 4 обеспечена благодаря общей рамке 6. Пространство 2 между мембранами 3 4 имеет впускное отверстие для воды, подлежащей очистке, и выпускное отверстие для воды. На фиг. 1 впускное отверстие показано стрелкой 7, а выпускное отверстие - стрелкой 8.
На фиг. 1 соответствующий блок показан слева, при этом ссылочные позиции являются одинаковыми, но снабжены апострофами. Как показано на фиг. 1, рамки 6, 6' с мембранами расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что между рамками 6, 6' образовано пространство.
Вторая стенка 5 является частью камеры 9, образованной двумя параллельными стенками 5, 10. Камера 9 имеет впускное отверстие для воды более холодной, чем вода, подлежащая очистке, и обеспечена выпускным отверстием. На фиг. 1 впускное отверстие показано стрелкой 11, а выпускное отверстие показано стрелкой 12.
Камера 9 расположена в упомянутом пространстве между рамками 6, 6' параллельно мембранам 3, 3'.
Камера 15, изображенная пунктиром на фиг. 1, иллюстрирует то, что дополнительные камеры и дополнительные рамки с мембранами могут располагаться поочередно друг за другом, так что устройство мембранной дистилляции может включать в себя множество камер и рамок с мембранами.
Со ссылкой на рамку 6 справа на фиг. 1, вода, подлежащая очистке, в результате отводится между мембранами 3, 4. Кроме того, холодная вода отводится в камеру 9. Таким образом, поскольку стенка 10 камеры холоднее, чем вода, подлежащая очистке, вода в газообразном состоянии проходит через мембрану 3 и конденсируется на стенке 10 камеры. Конденсированная вода сливается вниз в сборный желоб 14 для очищенной воды, как показано стрелкой 13. Более холодная вода может охлаждаться и/или более теплая вода, подлежащая очистке, может нагреваться.
Благодаря расположению между двумя рамками 6, 6' с мембранами водяной пар, проходящий через мембрану 3', также сконденсируется на стенке камеры 9, показанной на фиг. 1 слева.
Для получения высокой теплопроводности камеры 9 предпочтительно выполняют из листового металла. Чтобы предотвратить охлаждение воды, подлежащей очистке, окружающей средой, каждая из рамок может быть выполнена из пластикового материала или любого другого подходящего материала с низкой теплопроводностью.
Камеры 9 и рамки 6 с мембранами соответствующим образом удерживаются вместе с помощью рамки 18, проходящей вокруг устройства мембранной дистилляции. Рамка 18 выполнена таким образом, что между каждой рамкой 6 и камерами 9, расположенными на каждой стороне рамки 6, имеется некоторый зазор. В результате, в случае повреждения мембраны рамку 6 можно отключить от подачи воды и легко извлечь из устройства мембранной дистилляции без затрагивания других рамок или камер 9.
На фиг. 2 показаны впускное отверстие 16 и выпускное отверстие 17, ведущие в пространство между мембранами 3,4. Соответствующим образом каждая камера снабжена соответствующими впускным и выпускным отверстиями.
Каждая камера может соединяться с водяным контуром по отдельности или с общим водяным контуром последовательно или параллельно. Рамки с мембранами также могут индивидуально соединяться с водяным контуром, содержащим воду, подлежащую очистке, или соединяться с общим водяным контуром последовательно или параллельно.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, опора для двух мембран 3, 4 осуществлена при помощи упомянутой рамки 6, к которой мембраны прикреплены таким образом, что образуется замкнутое пространство, в котором соединены упомянутое впускное отверстие 16 и выпускное отверстие 17.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, упомянутая камера 9 образована упомянутыми двумя параллельными стенками 5, 10, которые прикреплены одна к другой по их периферии, так что образуется замкнутое пространство, с которым соединены упомянутые впускное отверстие 11 и выпускное отверстие 12.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления две или большее количество камер 9 расположены параллельно друг к другу и на расстоянии друг от друга, соответствующем ширине упомянутой рамки 6, поддерживающей мембраны 3, 4.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления рамка 6 с мембранами вставлена с возможностью извлечения между двумя смежными камерами 9.
Очевидно, что настоящее изобретение решает упомянутую вначале проблему.
Выше описаны несколько вариантов осуществления. Однако камеры 9 и рамки 6 с мембранами могут быть выполнены иначе, без отступления от функционирования устройства.