溶剂去除处理制造技术

一种用于从第一溶液中去除溶剂的处理，所述处理包括以下步骤：将选择性隔膜置于第一溶液与比第一溶液具有更高渗透势的第二溶液之间，使得来自第一溶液的溶剂穿过隔膜来稀释第二溶液；和从第二溶液中提取溶剂，其中，隔膜具有至少１０埃的平均孔隙尺寸，并且其中，第二溶液包含太大而不能穿过隔膜的孔隙的溶质物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从溶液中去除溶剂的处理。具体地，而非排他地，本专利技术涉及一种用于从诸如海水的水溶液中去除水的处理。
技术介绍
已知各种用于从溶液中去除溶剂的方法。例如，可以通过诸如多级闪蒸馏(flash distillation)的蒸馏方法从海水中提取水。在多级闪蒸馏处理中，将海水引入一系列管子中，并将其加热到增高温度。随后将经加热的海水引入蒸发室，并使其经受低于其蒸汽压的压力。压力的骤降导致出现沸腾或闪蒸(flashing)。闪蒸汽在输入海水流的管子上通过冷凝与含盐残留物分离。采用了一系列蒸发室。因此，蒸发或闪蒸步骤发生在多级中。还可以通过反渗透将水从海水中分离。在反渗透中，将海水置于半渗透隔膜的一侧，并使其经受5到8MPa的压力。隔膜的另一侧保持在大气压下。所产生的压差使得水流过该隔膜，而将含盐浓缩物留在隔膜的受压面上。典型地，半渗透隔膜具有例如1到5埃的平均孔隙尺寸(poresize)。经过一段时间的操作，半渗透隔膜的孔径可能被海水中的淀积盐、生物污染物以及悬浮颗粒所堵塞。由此，可能需要更高的压力来维持流过隔膜的预期流量水平。增大的压差会促进发生进一步堵塞。由此，必需定期清洗并更换隔膜，这中断了处理的连续性并增加了操作成本。已经进行了努力来降低隔膜的堵塞程度。例如，可对海水进行预处理以去除悬浮颗粒和生物物质。另选地或另外地，可以定期排放隔膜高压侧的剩余溶液以防止渗透压力超过预定阈值。
技术实现思路
根据本专利技术第一方面，提供一种用于从第一溶液中去除溶剂的处理，所述处理包括以下步骤将一选择性隔膜置于所述第一溶液与比所述第一溶液具有更高的渗透势的第二溶液之间，从而使得来自所述第一溶液的溶剂穿过所述隔膜来稀释所述第二溶液，以及从所述第二溶液中提取溶剂，其中所述隔膜具有至少10埃的平均孔隙尺寸，其中，所述第二溶液包含太大而不能透过所述隔膜的孔隙的溶质物质。优选地，所述隔膜具有10到80埃的平均孔隙尺寸，更优选地，具有15到50埃的平均孔隙尺寸。在优选实施例中，所述隔膜具有20到30埃的平均孔隙尺寸。可以根据要求分离的溶剂分子的大小来选择隔膜的孔隙尺寸。通常，孔隙尺寸越大，通过隔膜的流量就越大。在本专利技术的处理中可以使用任何合适的选择性隔膜。可以采用隔膜阵列。合适的选择性隔膜包括一体式隔膜和复合隔膜。合适的隔膜的具体示例包括由醋酸纤维素(CA)形成的隔膜和由聚酰胺(PA)形成的隔膜。优选地，该隔膜为离子选择性隔膜。所述隔膜可以是平面的或者采取管状或中空纤维的形式。如果希望，可以将所述隔膜支承在诸如网孔支承体的支承结构上。所述隔膜可以是波纹状的或具有曲折的结构。在一个实施例中，可以在外壳或壳体内设置一个或更多个管状隔膜。可以将第一溶液引入该外壳内，同时将第二溶液引入管子中。由于第一溶液的渗透势低于第二溶液的渗透势，所以溶剂将穿过隔膜从第一溶液扩散到第二溶液中。因此，第二溶液将变得益加稀释，而第一溶液则益加浓缩。可以从管子内部来回收经稀释的第二溶液，同时可从外壳去除经浓缩的第一溶液。当采用平面隔膜时，可以转动该片使得其在截面内限定一螺旋。在各溶液中可以存在一种或更多种溶质。在优选实施例中，第一溶液包括多种溶质，而第二溶液通过在溶剂中溶解一种或更多种已知溶质而形成。在本专利技术的处理中，第一溶液置于选择性隔膜的一侧。具有更高渗透势的第二溶液置于该隔膜的相对侧。典型地，而非排他地，第二溶液比第一溶液具有更高的溶质浓度(并因此具有更低的溶剂浓度)。由于第一溶液与第二溶液之间的渗透势差，溶剂穿过隔膜从低渗透势侧到高渗透势侧。由于隔膜的大平均孔隙尺寸会出现大流量的流动。不需要高压来促使溶剂流动。然而，可以在隔膜上施加压差，例如来加强分离处理的速度。尽管第一溶液中的溶质物质可能小到足以通过隔膜的孔隙，但是由于隔膜另一侧的高渗透压至少最初防止了第一溶液中的溶质物质通过隔膜的孔隙。仅当隔膜两侧的渗透势相等或第一溶液中的渗透压更高时，这些溶质物质才可能流过隔膜。第二溶液包含太大而不能通过隔膜的孔隙的溶质物质。结果，来自第一溶液的溶剂将高速扩散到第二溶液中，同时限制或防止了两种溶液之间的溶质通过。可选地，第二溶液还可以包含小到足以通过隔膜的孔隙的溶质物质。如果这些小物质在第二溶液中的浓度低于其在第一溶液中的浓度，则这些小物质将不能穿过隔膜。因此，在优选实施例中，第二溶液可选地包含至少一种小到足以穿过隔膜的孔隙的溶质物质，该溶质物质的浓度小于第一溶液中的对应物质的浓度。因为溶剂从第一溶液进入第二溶液，所以第一溶液变得益加浓缩。一旦第一溶液的浓度达到一定阈值，则可以回收或排弃该溶液。因此，本专利技术的处理可用于将第一溶液转变成浓缩形式以进行处置。另选地，可以通过重复初始隔膜分离步骤，来从浓缩的第一溶液中去除另一溶剂。具体地，可以通过将浓缩的第一溶液置于半渗透隔膜的一侧来从该溶液中去除另一溶剂。可以将具有比浓缩的第一溶液的渗透势更高的渗透势的另一溶液置于隔膜的相对侧，从而使得来自浓缩的第一溶液的溶剂穿过该隔膜进入所述另一溶液中。所述另一溶液可以包含与第二溶液相同的溶质和溶剂。另选地，所述另一溶液可包含不同的成分。在来自第一溶液的溶剂已经进入第二溶液之后，可以回收第二溶液。即使没有施加压力来促使溶剂从第一溶液流入第二溶液，第二溶液也可以处于增高压力下。这是因为溶剂从第一溶液流入第二溶液是沿浓度梯度发生的。该压力可以用于辅助从第二溶液中提取溶剂的后续提取。例如，当通过诸如多级闪蒸馏(MSF)的热方法来从第二溶液中提取溶剂时，第二溶液的压力可以用于补充第二溶液到多级闪蒸馏单元的泵浦。当通过诸如纳米过滤和反渗透的隔膜方法来从第二溶液中提取溶剂时，第二溶液的压力可以用于补充施加到第二溶液中的压力，来促使溶剂从第二溶液中流过选择性渗透隔膜。从而可以采用阀门和其它的压力调节装置来控制压力。如果必要还可以使用一个或更多个泵来补充处理流的压力。即使没有在第一溶液中施加压力，穿过隔膜的溶剂的初始流量也可以为2到80lm-2hr-1，优选地为5到40lm-2hr-1，例如为15到20lm-2hr-1。然而，流量可以根据诸如隔膜两侧的两种溶液的浓度梯度的多个因素而改变。穿过隔膜的表面的流速可根据需要而改变以降低淤塞隔膜的风险。通常，穿过隔膜的表面的流速越大，淤塞的风险越低。可以利用任何合适的方法从第二溶液中提取出溶剂。例如，可以通过热/压力方法(例如结晶和蒸馏)或使用隔膜来提取溶剂。合适的隔膜方法包括反渗透、纳米过滤、电渗析反转(electrodialysis reversal)以及离子交换。当采用反渗透时，可以将与直接(direct)渗透步骤中采用的同一类型的隔膜用于反渗透步骤中。可利用结合例如热和隔膜方法进行分离的混合方法，来从第二溶液中提取溶剂。在优选实施例中，采用纳米过滤隔膜来从第二溶液中提取溶剂。纳米过滤尤其适合于将第二溶液中的大溶质物质与溶液的剩余物分离。合适的纳米过滤隔膜包括交联聚酰胺隔膜，例如交联芳香族聚酰胺隔膜。该隔膜可以在例如由微孔聚合物片形成的支承体顶部形成“表层”。所得隔膜具有复合结构(例如，薄膜复合结构)。典型地，由“表层”的孔隙尺寸和电荷来控制隔膜的分离特性。该隔膜可以适用于分离0.01到0.001微米大小且分子量为100gmo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从第一溶液中去除溶剂的处理，所述处理包括以下步骤：　　　　将选择性隔膜置于第一溶液与比第一溶液具有更高渗透势的第二溶液之间，使得来自第一溶液的溶剂穿过隔膜来稀释第二溶液，和　　　　从第二溶液中提取溶剂，　　　　其中，隔膜具有至少１０埃的平均孔隙尺寸，并且　　　　其中，第二溶液包含太大而不能穿过隔膜的孔隙的溶质物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德尔沙里夫，阿卜杜勒萨拉姆阿勒马亚齐，
申请(专利权)人：萨里大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]