一种蒸发含盐废水同步处理VOCs的蒸发器及装置的制作方法

本发明属于环境工程的废水处理领域，具体而言，涉及一种蒸发含盐废水同步处理vocs的蒸发器及装置。

背景技术：

1、太阳能是易于取得的清洁能源，太阳能驱动的蒸发技术(solar-drivenevaporation,se)是指利用吸光材料，原位将光能转化为热能并同步加热水体引起蒸发，在工业水脱盐处理中具有应用可能，在节能减排等方面具有优越性。在se技术中，界面蒸发水淡化、含盐废水处理、饮用水供应等多个领域具有广泛的应用前景。界面蒸发是指将热能限制在气液界面的小部分区域，也称热局域化，在蒸发中具有高效性。

2、然而，高盐工业废水往往含有一定的挥发性有机物(vocs)，废水经蒸发处理后，冷凝水一般回用，受vocs的影响，cod指标可能无法满足回用要求。因此，蒸发分盐工艺中vocs的去除值得关注。如上所述的，虽然通过太阳能驱动的蒸发技术可以实现对不易挥发物质和离子组分的净化和分离，但是在蒸发过程中，会因加热导致部分物质发生挥发，尤其是很多工业性废水中本身就存在大量的挥发性有机物(vocs)，而这些挥发的物质无法得到妥善且有效的处理，一并伴随水蒸气穿过膜孔到达冷侧，遇到冷却水或者冷空气凝结进入馏出液，导致无法得到高品质的冷凝水。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、基于现有太阳能驱动的蒸发技术无法得到高品质冷凝水的问题，本发明提供一种蒸发含盐废水同步处理vocs的蒸发器及装置。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明第一方面提供了一种蒸发含盐废水同步处理vocs的蒸发器，所述蒸发器包括：

6、位于顶部的多孔薄膜；

7、位于底部的三维多孔吸附膜；

8、位于周侧的透光侧壁；

9、所述多孔薄膜、三维多孔吸附膜与所述透光侧壁形成所述蒸发器的蒸发腔室；

10、其中，

11、所述三维多孔吸附膜的厚度大于所述多孔薄膜的厚度；

12、所述多孔薄膜包括朝向所述蒸发腔室的一侧，以及背向所述蒸发腔室的一侧；背向所述蒸发腔室的一侧具有吸光材料；

13、所述三维多孔吸附膜包括朝向所述蒸发腔室的一侧，以及背向所述蒸发腔室的一侧，朝向所述蒸发腔室的一侧呈亲水性，并具有光催化材料和吸光材料；背向所述蒸发腔室的一侧呈疏水性。

14、如在此所述的是，待处理水体蒸发形成的包含vocs的水蒸汽经由顶部的多孔薄膜进入所述蒸发器的蒸发腔室，在温度梯度作用下，在蒸发腔室的空间内形成紊流，水蒸汽流向位于底部的三维多孔吸附膜，在三维多孔吸附膜表面，vocs被牢固吸附并在光催化剂作用下分解，水蒸汽被三维多孔吸附膜表面的亲水组分捕集，随后在光热作用下再次蒸发排出所述蒸发器的蒸发腔室。

15、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述多孔薄膜的厚度为0.1-2mm。

16、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述多孔薄膜的孔径在0.2-1μm。

17、如在此所述的是，所述“多孔薄膜”优选具有相对理想的使用寿命，进一步考虑其具有高的吸光率，基于此所述多孔薄膜的材料可以举出例如ptfe高分子聚合物多孔薄膜、pvdf高分子聚合物多孔薄膜中的任意一种或者两种。

18、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，进一步地，为保证所述“多孔薄膜”的具有高的吸光率(其对光的吸收率大于80％)，可以在其表面(尤其是背向所述蒸发腔室的一侧)进行吸光材料的涂敷，基于此，所述吸光材料可以举出例如石墨粉、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或两种及以上。

19、实际上，所述多孔薄膜的朝向所述蒸发腔室的一侧是所述蒸发室与待处理水体进行接触的第一源头，为了降低待处理水体对于所述多孔薄膜带来的伤害，进一步希望所述多孔薄膜的朝向所述蒸发腔室的一侧还呈现疏水性，以尽量减少膜有可能受到的腐蚀、堵塞的可能性或者程度。

20、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述三维多孔吸附膜的厚度为0.5-3cm。

21、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，如前所述，为保证“三维多孔吸附膜”的具有高的吸光率(其对光的吸收率大于80％)，可以在其表面(尤其是朝向所述蒸发腔室的一侧)进行吸光材料的涂敷；基于此，所述吸光材料可以举出例如石墨粉、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任意一种或两种及以上。

22、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述“三维多孔吸附膜”首先具有“三维多孔的透水骨架结构”，如前所述，为保证“三维多孔吸附膜”的具有光催化降解能力，可以对所述“三维多孔吸附膜”进行光催化材料的负载处理，使所述“三维多孔吸附膜”的表面和/或内部负载有光催化剂，基于此，所述光催化材料可以举出例如tio2、ceo2、ws2中的任意一种或两种及以上。

23、此外，如在此所述的是，进一步考虑所述“三维多孔吸附膜”具有一定的吸水性，基于此，配合前述的厚度(0.5-3cm)要求，既能够增加包含vocs的水蒸汽的停留时间，保证所述vocs被牢固吸附并在光催化剂作用下被分解，又不会降低所述蒸发器的工作效率。基于此所述三维多孔吸附膜的材料可以举出例如密胺海绵、木质纤维素、聚丙烯纤维中的任意一种或两种及以上。

24、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述三维多孔吸附膜具有的光催化材料和吸光材料，二者的质量比为(1.5～4)：1。

25、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述多孔薄膜的工作面积，小于所述三维多孔吸附膜的工作面积。

26、如在此所述的是，在所述多孔薄膜的孔径(0.2-1μm)的基础上，控制所述多孔薄膜的过水面积小于所述三维多孔吸附膜的过水面积的意义在于，可以控制包含vocs的水蒸汽的紊流节奏，最终控制所述蒸发速率，保障对vocs的去除效果。在此基础上，优选所述三维多孔吸附膜的过水面积为所述多孔薄膜的过水面积的2～10倍。

27、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述多孔薄膜与所述三维多孔吸附膜的距离h满足公式(1)：

28、

29、式中：

30、h—所述多孔薄膜与所述三维多孔吸附膜的距离，m；

31、k1—经验系数，取值范围0.9～1.1；

32、s—三维多孔吸附膜的面积，m2；

33、k2—经验系数，取值范围0.5～1.5；

34、c—待处理水体的平均voc浓度，g/l；

35、e—补偿值，取值范围-1～1。

36、如在此所述的是，所述“距离h”在是控制包含vocs的水蒸汽的紊流节奏，最终控制所述蒸发速率，保障对vocs的去除效果的另一重要因素。

37、本发明第二方面提供了一种蒸发含盐废水同步处理vocs的装置，所述装置包括：

38、蒸发器，所述蒸发器如本发明目的的第一方面的任一实施方案所述的蒸发器；

39、冷凝器，所述冷凝器位于所述蒸发器的下方，并通过所述蒸发器底部的三维多孔吸附膜连通。

40、根据本发明目的的第二方面的任一实施方案，所述冷凝器包括散热片和风扇，所述风扇的设置位置靠近所述三维多孔吸附膜。