薄膜蒸餾領域專利技術綜述

國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東 廣州 510600

1.膜蒸餾的技術概況

膜蒸餾技術兼具一般蒸餾與薄膜分離的優點，過程原理是利用只允許水蒸氣分子通過的多孔疏水性薄膜將兩種工作水體分隔開來，此種疏水性細小孔洞借由兩側液體表面張力的作用而防止兩側液體水相相互混合，若控制疏水性微孔膜兩側液體具有一定的溫度差，就將導致微孔道兩端具有不同的水蒸氣壓力，從而致使由高溫側的液體蒸發而形成的高的蒸汽壓力并流向低溫側進行冷凝，維持這種溫度差，則高溫側的液體將持續蒸發，微孔通道內的蒸汽將在低溫側的液體表面持續冷凝，從而持續得到蒸餾液體。要維持疏水性膜兩側的溫度差，就需要對原料液進行加熱，對蒸餾液進行冷卻，是否能夠有效獲取加熱原料液的熱源以及冷卻蒸餾液的冷源是膜蒸餾過程能否實現的關鍵問題。

2.膜蒸餾領域的專利技術演進

近年來，國內對于膜蒸餾技術的應用研已經經歷了近40年，但是2010年以后兩國在該方面的專利幾乎處于停滯階段。圖1可以看出，中、美、日三國在膜蒸餾領域的專利發展狀況。

2.1 中國膜蒸餾技術的發展

國內目前的專利申請主要集中在對于膜蒸餾組件的結構設計。

（1）利用太陽能或廢熱的膜蒸餾式水處理裝置。該裝置以非揮發性物質的水溶液（如海水、苦咸水等）為蒸餾處理對象，有效利用太陽能或者廢熱，使用疏水性膜，通過膜蒸餾過程，以獲取所需要的生活與飲用淡水。

（2）汽、水四級分離蒸餾水機。該發明提供一種汽、水四級分離蒸餾水機，這樣生產出來的純蒸汽十分干燥，制得的蒸餾水空前的純凈。

（3）復合裂隙蒸餾膜膜件及裝置。該發明旨在提高產水質量和產水量，如圖1所示，裝置由高分子材料熱傳導版1 和耐溫疏水膜2 組成，高分子材料熱傳導板1 一側為平面，另一側上設有若干個凸點，相鄰凸點的間距為1.0mm～1.5mm，凸點高度為0.3mm～0.5mm。

圖1 復合裂隙蒸餾膜膜件裝置

2.2 美國膜蒸餾技術的發展

（1）海水淡化的設備。如圖2所示，該專利利用平板微孔疏水膜制成的螺旋型膜組件，使原料液與蒸餾液反向流動，原料液可以有效吸收餾出液冷凝時放的冷凝熱，在實施例中，每產生1 千克餾出液僅僅消耗212 千焦的能量，獲得較高的能量利用率。

圖2 海水淡化的設備

3.膜蒸餾案例的實際審查

通過對膜蒸餾技術領域的專利技術進行系統的梳理，使審查員對于該領域技術的發展背景有了整體的了解，并掌握了該領域的常規技術知識和技術手段，可以幫助審查員更加接近本領域普通技術人員的技術水平。當需要審查該領域的專利申請時，對于該技術領域系統的了解將有助于審查員快速、正確的理解待審案件的技術方案，從而準確把握專利申請的發明點，并快速找到最接近的現有技術，提高檢索效率。以下的審查實例，說明了整體把握專利技術對于審查實踐的重要性。

【實際案例】

申請號：200710086618.4

發明名稱：海水淡化環形波節管降膜蒸發器

技術方案：本發明涉及一種利用環形波節管制做海水淡化用降膜蒸發器技術，該裝置充分利用環型球體狀體設計結構，改變了傳統直管降膜蒸發機理，進一步提高了蒸發效率，該蒸發器適用于多效蒸發海水淡化模式。

如圖3所示，該蒸發器主要由環形波節蒸發管、管頂板、冷凝器、淡水盤、海水噴淋器、折流板組成。其特別之處是：經噴淋的海水或其他需濃縮的液體經過球體結構設計的蒸發管時，在環形波節管球體表面均勻分布并凝結成膜，在高溫流體通過環形波節管蒸發管時，內傳熱流體在管內形成擾動，其熱能均勻分布到每一個波節，加快管外降膜蒸發。在新型環形波節管蒸發模塊中，蒸發氣體在冷凝器凝結成水，由下部的淡水盤收集送出蒸發器，經蒸發濃縮的海水經排出口排出。

圖3 海水淡化環形波節管降膜蒸發器

審查過程：審查員通過全面閱讀本申請的原始申請文件了解到，本申請的目的在于提高蒸發效率，進而進一步提高海水淡化產量。基于對本領域技術背景的完整了解，審查員可以迅速將本申請的發明點歸于環型球體狀設計結構的環形波節管，從而想到這種通過突起或波節擴大蒸發器的傳熱面積從而改善蒸發性能并提高傳熱效率的技術在日本已經被公開了。因此，審查員可以做出本申請不具備創造性的初步判斷。在此基礎上，找出更適合評價本申請創造性的申請文件。

檢索后，確定CN2539124Y 就是可以評價本申請創造性的一篇對比文件。該對比文件公開了一種新型波紋管換熱器，形狀為螺旋波紋性。其波峰與波谷之間的高度差，使管內外流體受到充分擾動，即在低流速下也能形成湍流狀態，換熱效率很高。而且螺紋管的管形決定了物料在隨螺紋管旋轉的同時實現了直線傳動，物料不會沉積。因此，該波紋管換熱器兼具換熱效率高和物料不沉積的特點。

4.結語

在專利審查的過程中，對于申請文件新穎性、創造性的審查都是基于對現有技術的全面、系統的掌握而進行的。因此，專利技術綜述不僅對審查員把握技術實質以提高檢索效率有很大幫助，更是提高審查員技術素養，對申請文件做出合理預判，提高審查質量的有效途徑。

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