本发明专利技术公开了使用设计的渗透的分离工艺，大体而言，所述分离工艺涉及使用第二浓溶液以驱动第一溶液中的溶剂穿过半透膜，从而自第一溶液中提取溶剂以浓缩溶质。使用来自工业或商业来源的低品位废热可使效率提高。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的ー个或多个方面大体涉及渗透分离。更具体地，本专利技术的ー个或多个方面涉及利用设计的滲透エ艺(例如正向滲透)将溶质从水溶液中分离出来的用途。
技术介绍
正向渗透已被用于脱盐。通常，正向滲透脱盐エ艺涉及具有被半透膜分隔开的两个室的容器。ー个室包含海水，另ー个室包含浓溶液，由此在海水和浓溶液之间产生浓度梯度。该梯度驱动海水中的水穿过膜进入到浓溶液中，所述膜选择性地允许水通过而不允许盐通过。逐渐地，进入浓溶液中的水将该溶液稀释。然后将溶质从该稀释的溶液中移除，以产生适饮水(potable water)o
技术实现思路
本专利技术的数个方面大体上涉及设计的渗透系统和方法，包括正向滲透分离、直接渗透浓缩、压カ辅助正向渗透(pressure assisted forward osmosis)和压カ延缓渗透!,pressure retarded osmosis)。根据ー种或多种实施方式，用于从第一溶液中渗透提取溶剂的系统可包括第一室，所述第一室具有与第一溶液源流体连接的入ロ ；第二室，所述第二室具有与浓驱动溶液源流体连接的入口，所述浓驱动溶液包含摩尔比至少为1:1的氨和ニ氧化碳；半透膜系统，所述半透膜系统将所述第一室与所述第二室隔开；分离系统，所述分离系统流体连接到所述第二室的下游，所述分离系统包括蒸馏塔，所述分离系统被设置为接收来自所述第二室的稀驱动溶液以及回收驱动溶质和溶剂流；再循环系统，所述再循环系统包括吸收器，所述再循环系统被设置为便于将所述驱动溶质再引入到所述第二室，以维持所需的摩尔比；以及低品位热源(source of low grade heat),所述低品位热源与所述分离系统进行热交換。在一些实施方式中，所述系统可进ー步包括驱动溶液储存系统，所述驱动溶液储存系统与所述浓驱动溶液源流体连通。所述驱动溶液储存系统可包括至少ー个囊(bladder)。所述驱动溶液储存系统可包含在容器(vessel)中，所述容器进ー步包括第一溶液储存囊和稀驱动溶液储存囊中的至少ー个。在至少ー种实施方式中，所述蒸馏塔可位于地平面以下。所述半透膜系统可包括浸于槽中的膜组件。所述槽可包括第一浓度区和第二浓度区。所述膜组件可包括多个平片膜(flat sheet membranes)。在一些实施方式中，所述系统可进ー步包括气体冲洗系统(gas scour system)。所述系统可进ー步包括预处理系统，所述预处理系统与所述第一溶液流体连通，所述预处理系统选自于由离子交換、化学软化、纳米过滤、阻垢剂(anti-scalants)和沉淀单元操作装置组成的组。在至少ー种实施方式中，所述系统可进ー步包括与所述分离系统协作的盐结晶器。所述系统可进ー步包括PH计、离子探针、傅立叶变换红外光谱仪和流速计探针(flow rate meter probe)中的至少ー种。根据ー种或多种实施方式，正向渗透分离エ艺可包括在半透膜的第一侧上引入第一溶液；在所述半透膜的第二侧上引入包含摩尔比至少为1:1的氨和ニ氧化碳的浓驱动溶液，以维持穿过所述半透膜所需的渗透浓度梯度；促使所述第一溶液的至少一部分的流(flow)穿过所述半透膜，以在该半透膜的第一侧上形成第二溶液，并在该半透膜的第ニ侧上形成稀驱动溶液；将至少一部分所述稀驱动溶液引入分离操作装置，以回收驱动溶质和溶剂流(Stream);将所述驱动溶质再引入所述半透膜的第二侧，以维持所述浓驱动溶液中所期望的氨对ニ氧化碳的摩尔比；收集所述溶剂流；以及控制所述半透膜的生物积垢(biological fouling)。在一些实施方式中，控制生物积垢涉及使所述第一溶液脱气。控制生物积垢也可涉及调节所述半透膜环境中的滲透压。在至少ー种实施方式中，控制生物积垢涉及亚硫酸盐还原、生物处理、渗透震扰(osmotic shock)、曝气(aeration)、产物水的通量和添加亚硫酸氢盐中的至少ー种。以下详细讨论这些示例性方面和实施方式的其它方面、实施方式和优点。此外，应理解上述信息和以下详细描述都仅为各个方面和实施方式的解释性实例，g在提供用于理解要求保护的方面和实施方式的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供各个方面和实 施方式的阐述和进ー步理解，将其并入并构成该申请文件的一部分。附图以及该申请文件的剰余部分用来解释所描述和要求保护的方面和实施方式的原理和操作。附图说明以下參考附图讨论至少ー种实施方式的多个方面。在没有意图按比例绘制的附图中，各图中所示的各个相同或几乎相同的部件用相同数字表示。为清楚起见，可能并未在每个图中标记出每个部件。提供附图以阐述和解释本专利技术，并非用于限制本专利技术。在附图中图I是根据一种或多种实施方式的溶液储存系统的示意图；图2是根据一种或多种实施方式的正向渗透组件的示意图；图3是根据一种或多种实施方式的正向渗透池(basins)的流程示意图；图4A-图4D是根据一种或多种实施方式的膜框架(frames)的示意图；图5是根据一种或多种实施方式的组件阵列的示意图；图6和图7是根据一种或多种实施方式的液压剖面(hydraulic profile)的示意图；图8是根据一种或多种实施方式的系统集成体的示意图；图9是根据一种或多种实施方式的结晶器集成体的示意图；图10是根据一种或多种实施方式的ニ氧化硅过滤集成体的示意图；图11是根据一种或多种实施方式的移动的设计的渗透エ艺的示意图；以及图12和图13是根据一种或多种实施方式的压カ延缓渗透接触器的示意图。具体实施例方式根据ー种或多种实施方式，用于从水溶液中提取水的滲透方法通常涉及使该水溶液接触正向渗透膜的第一表面。可以使与该水溶液相比具有提高的溶质浓度的第二溶液(或驱动溶液)接触所述正向滲透膜的(与第一表面相対的)第二表面。然后水可被驱动而从水溶液穿过所述正向滲透膜并进入到第二溶液中，从而经由正向滲透生成富水的溶液，正向滲透通常利用涉及流体从较稀溶液移向较浓溶液的流体转移性质。可以在第一出口收集富水的溶液(也称作稀驱动溶液)，并进行进ー步的分离エ艺以生产纯净水。可以在第二出ロ收集第二产物流，即贫化(depleted)或浓缩的エ艺水溶液，以便排放或进ー步处理。液压压カ通常可促使通过膜组件沿第一溶液和第二溶液各自的流道纵轴运送(transport)所述第一溶液和第二溶液，而渗透压通常可促使水穿过组件中的正向滲透膜，由进料溶液运送到驱动溶液中。或者，液压压カ可作用于进料溶液，帮助水流由进料溶液进入驱动溶液中，或者，液压压カ可施加于驱动溶液上，以使得因驱动溶液的体积膨胀产生动力，所述体积膨胀由两种溶液间的渗透压差驱动的进料溶液的水的膜通量产生(压カ延缓滲透(PRO))。通常，将组件内的流道设计成能使引起经过这些流道的流(横流)所必需的液压压カ最小，但这经常与希望在流道中产生湍流(产生湍流对在两种溶液间有效产生渗透压差有利)不相符，因为产生湍流具有増加流阻的倾向。较高的渗透压差通常可増加跨膜通量，但可能同时也具有增加从稀驱动溶液中分离驱动溶质以生产稀释的水产物(dilutewater product)和再变浓的驱动溶液所需热量的倾向。 根据ー种或多种实施方式，正向渗透分离膜组件可包括ー个或多个正向渗透膜。正向渗透膜通常是半透的，例如允许水通过，但挡住其中溶解的溶质(例如氯化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：罗伯特·L·麦金尼斯，约瑟夫·E·组贝克，
申请(专利权)人：OASYS水有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。