[发明专利]一种新型全热交换膜的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于空气除湿与热回收领域，具体涉及一种新型全热交换膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着流行性疾病SARS，H1N1等威胁到人们的生命，改善室内空气品质受到人们极大的 关注。新风流通仍然是一种有效而经济的方法改善室内空气品质。然而，处理新风的能耗占 到空调总能耗的20-40％，在我国南方热湿的夏天这个甚至还要大很多。为了能够有效地节约 能量，数十年来暖通科研工作者们不断寻求一种低能耗的新风热湿回收过程。膜法除湿和膜 法热湿回收由于无腐蚀问题，无需阀门切换、无运动部件，系统可靠性高，易维护，能耗小 等优点引起了科研工作者的极大兴趣。

全热换热器是新风全热回收的一个关键的技术。这个装置就像在新风通道与室内排风风 道之间安装了一个平板式空空换热器。夏天室外新风往往湿且热，而室内排风干且凉，新风 与排风在全热交换器内交换热量与水分后新风能达到接近于室内空气的状态，节约了新风除 湿制冷所需负荷；冬天新风干且冷，而室内排风暖且湿润，经过全热交换器后，新风变暖变 湿，也达到接近于室内空气的状态，节约加热加湿耗能，同样节约新风负荷，使空调处理新 风的能耗节约了70％～80％。与传统的金属换热器的最大优点是：这种膜不仅能够回收显热， 而且能够在保证室内排风中的污浊气体不渗透的同时能够有效回收潜热。

目前全热回收技术国际上采用的是全热转轮(Energywheel)，也有人尝试采用以纸为交换 媒介的换热器。这两种技术的优点是可以同时回收显热和一部分潜热，提高了回收效率，但 是，转轮造价很高，且含有运动部件，可靠性差，新风和排风容易相互掺杂，而采用纸为媒 介的焓回收器不仅回收效率低，而且容易发生新风和排风之间的混合和泄漏，更为致命的是 在冬天运行时，凝结水对纸具有破坏性，这些缺点都限制了它们的发展。最近清华大学的江 亿院士采用类似液体吸收除湿的方法来进行热湿回收，依靠吸湿性盐溶液在新风与排风之间 循环，进行连续吸湿与再生实现新风热湿回收，取得较好效果。不过液体吸收除湿最大的麻 烦是它对管道、换热器的腐蚀性问题，即所谓飞沫问题。

随着膜技术的发展，利用膜进行空气除湿与热湿回收的技术也日渐引起人们的重视。用 于空气除湿与热湿回收的膜一般是亲水性膜，膜的种类可以是有机膜、无机膜和液膜。

2003年5月22日公告的专利号为WO03041844的美国专利说明书提出采用蒸汽膜对空 气进行除湿，这种蒸汽膜具有很高的选择透过性，当含有水蒸汽的空气流以对流或逆流的方 式通过该蒸汽膜时，水蒸汽将会透过该膜，由于存在水蒸汽的部分压力差，水蒸汽将会随着 一股清除气流而被排出，该清除气流与进口空气流相比具有较低的水蒸汽部分压力差。1999 年4月6日公告的专利号为JP11090194的日本专利说明书提出采用聚醚酰亚胺膜对空气进行 除湿，该聚醚酰亚胺除湿膜是一种中空纤维膜，该中空纤维膜是由聚醚、酰亚胺-聚醚酰亚胺、 酰亚胺混合而成，该膜的内表面最好涂上一层聚乙烯吡咯烷酮或涂一层保湿剂，该膜能够有 效地抑制空穴的形成，并且能够提高耐久力，1997年1月15日公告的CN2245205Y的中国 实用新型专利说明书提出采用热交换薄膜换热器进行空气的除湿与热湿回收，热交换薄膜的 材料可采用金属或非金属材料(如塑料薄膜)，但这种换热器只能回收显热部分，不能进行全 热回收。

由于溶质在固体中的扩散系数(<10-8cm2/s)很小，现有膜最大的缺点是难以协调高渗透性 与高选择性这对矛盾，而且制备成本太高。而且现有膜机械强度不高，容易出现掉粉掉渣的 情况，这在全热交换器里是十分不利的。

中国专利(申请号：200610033076.X)公开了一种复合支撑液膜及其制备方法。其制备 的复合支撑液膜具有三层结构的膜，中间为多孔支撑体层，两侧为超薄皮层；多孔支撑体层里 面固定了液膜相，液膜相是质量分数为20％～45％的LiCl溶液，具有强吸湿能力和难挥发性； 超薄皮层是聚偏氟乙烯膜，是一种疏水性膜，对复合支撑液膜起保护作用。但三层膜结构的 缺点是流量较小，且因为膜层较厚，膨胀后液体在膜内停留时间较长，导热性较差，无法满 足国际上对全热交换器的最新要求。

发明内容