适合家用的超滤系统技术方案

一种用于处理水的超滤系统(10)和方法，其包括：具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；位于容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；连接至渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)与接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；在浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)；以及沿流动路径(60)定位并且适于改变在高值与低值之间的浓缩物流动的阻力的流量限制器(64)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括适合家用的那些的超滤系统。
技术介绍
逆渗透(RO)膜系统在各种工业、城市和住宅应用中用于处理液体。一种愈来愈风行的应用为给水或“自来”水在食用或使用(例如在家用电器中)之前的处理。在典型家用实施例中，加压的给水穿过包含至少一个螺旋卷绕的RO膜元件的容器并且产生饮用水“渗透物”和浓缩物或“卤水”。可连续或间歇地将渗透物收集在渗透物储存槽中，使其按需可用。浓缩物通常被引导到排水口。当系统不在使用中时，存在于在RO元件内的给水中的盐和其他杂质缓慢扩散穿过RO膜。因此，当系统再启动时，由RO膜产生的渗透物的初始来源具有相对高浓度的杂质。这种影响在具有其中此类盐被快速稀释的大型渗透物储存槽的系统中可较少检测到。US6190558描述了用于降低这种影响而无需使用渗透物储存槽的系统。该系统包括水龙头一打开就运行并且在水龙头关闭之后继续运行延长的一段时间的泵。在该延长时间段期间，建立了再循环回路，其中渗透通过RO膜的净化水与经再循环的浓缩物和少量新鲜给水混合，并且所得混合物再循环至RO膜元件的进料侧。不利的是，这种系统需要长再循环时间以便将盐和矿物质减小至可接受的低水平。在一些实施例中，回收的卤水可实际上导致膜结垢和积垢。
技术实现思路
在一个实施例中本专利技术包括用于处理水的超滤系统(10)，其包括：具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；位于容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；连接至渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)与接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；在浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)；以及沿流动路径(60)定位并且适于改变对在高值与低值之间的浓缩物流动的阻力的流量限制器(64)。本专利技术还包括操作此类系统的方法。附图说明附图并未按比例绘制并且包括理想化视图以便于描述。在可能的情况下，已在整个附图和书面描述中使用相同的编号来指代相同或相似的特征。图1是本专利技术的一实施例的示意图。图2是目标系统在渗透物产生阶段期间操作的示意图；图3是目标系统在元件冲洗阶段期间操作的示意图。具体实施方式本专利技术包括适用于逆渗透(RO)和纳米过滤(NF)的螺旋卷绕的模块(“元件”)。此类模块包括围绕渗透物收集管卷绕的一个或多个RO或NF包膜和进料间隔片。用于形成包封的RO膜几乎全部溶解盐相对不可渗透并且通常阻挡大于约95％的具有单价离子的盐，如氯化钠。RO膜还通常阻挡大于约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF膜比RO膜片更可渗透并且通常阻挡小于约95％的具有单价离子的盐，同时阻挡大于约50％(并且常常大于90％)的具有二价离子的盐，这取决于二价离子的种类。NF膜还通常阻挡在纳米范围内的粒子以及分子量大于约200道尔顿到500道尔顿的有机分子。出于本说明书的目的，NF和RO统称为“超滤”。螺旋卷绕膜元件可通过收集管将一个或多个包膜和任选的一个或多个进料通道间隔片(“进料间隔物”)围绕渗透物收集管卷绕形成。每一个包膜优选包含在渗透物通道间隔片(“渗透物间隔物”)周围的两个基本上矩形的膜片。这种夹层类型结构沿三个边固定在一起(例如通过密封剂)，而第四边临接渗透物收集管。渗透物间隔物与穿过渗透物收集管的开口处于流体接触。元件的外壳可由包括不锈钢、胶带和PVC材料的各种材料构建。关于螺旋卷绕的元件的各种部件和构造的额外细节提供于文献中，参见例如：US5538642(描述了用于将渗透物间隔物附接到渗透物收集管的技术)、US7875177(描述了用于形成插入点密封的UV粘合剂的整平操作和使用、US7951295(描述了可适用的叶片包)。膜片不受特定限制并且可使用多种材料，例如醋酸纤维素材料、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚偏二氟乙烯等。优选的膜片为具有通过界面聚合形成的区分层的复合结构。典型复合超滤膜包括非编织背衬网(例如购自阿波纸业公司(AwaPaperCompany)的非编织物如聚酯纤维织物)的背层(背侧)、包含约25μm至125μm典型厚度的多孔载体的中间层和包含厚度通常小于约1微米(例如0.01微米到1微米，但更通常约0.01μm到0.1μm)的薄膜聚酰胺层的顶区分层(前侧)。背层不受特定限制，但优选包含包括可取向的纤维的非编织物或纤维网垫。替代地，可使用如帆布等编织物。代表性示例描述于US4,214,994；US4,795,559；US5,435,957；US5,919,026；US6,156,680；US2008/0295951和US7,048,855中。多孔载体通常为聚合材料，其孔径具有足够大小以允许渗透物基本上不受限制通过，但并不足够大以便干扰形成于其上的薄膜聚酰胺层的桥接。举例来说，所述载体的孔径优选在约0.001μm到0.5μm范围内。多孔载体的非限制性示例包括由以下制成的那些多孔载体：聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯、聚丙烯和多种卤化聚合物如聚偏二氟乙烯。如在US4277344和US6878278中所述，区分层优选通过在微孔聚合物层的表面上多官能胺单体与多官能酰基卤单体之间的界面聚缩合反应形成。参照附图，目标超滤系统的实施例通常示出为10，其包括具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)。在本专利技术中使用的容器不受特定限制，但通常包括能够承受与操作条件相关的压力的外壳结构(例如塑料、金属、玻璃纤维、包封发泡材料)。对于家用应用，操作压力通常低于2MPa或甚至低于1MPa。容器结构优选包括具有对应于一个或多个螺旋卷绕的元件的外周边的内周边的腔室。腔室的长度优选对应于待连续(轴向)装载的元件的组合长度。对于家用应用，代表性元件为可购自陶氏化学公司(TheDowChemicalCompany)的型号TW30-1812-75。在优选实施例中，单个元件(28)位于容器(20)内。在替代实施例中，两个串联放置的螺旋卷绕的膜元件(28)位于容器(20)内。容器的方向不受特定限制，例如可使用水平方向和垂直方向两者。系统(10)进一步包括具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)。泵的选择不特别重要，但对于家用应用，通常期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理水的超滤系统(10)，其包含：具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；位于所述容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与所述进料口(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；连接至所述渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)与所述接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；在所述浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)；以及沿所述流动路径(60)定位并且适于施加在高值与低值之间的浓缩物流动的可变阻力的流量限制器(64)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.26 US 61/8826771.一种用于处理水的超滤系统(10)，其包含：
具有进料口(22)、渗透物出口(24)和浓缩物出口(26)的容器(20)；
位于所述容器(20)内的至少一个螺旋卷绕的膜元件(28)；
具有通过接合点(42)与给水源(40)流体连通的低压侧(32)和与所述进料口
(22)流体连通的高压侧(34)的泵(30)；
连接至所述渗透物出口(24)并且适于选择性引导渗透物在经处理的水出口(52)
与所述接合点(42)之间流动的渗透物阀(50)；
在所述浓缩物出口(26)与排出口(62)之间的流动路径(60)；以及
沿所述流动路径(60)定位并且适于施加在高值与低值之间的浓缩物流动的可变
阻力的流量限制器(64)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述螺旋卷绕的膜元件(28)为在所述进料口(22)与所述渗透物出口(24)之
间的液体流动提供阻力，以及
当在25℃下使用纯水测量时，由所述流量限制器(64)施加的对浓缩物流动的
阻力的所述高值与由螺旋卷绕的膜元件(28)提供的对液体流动的所述阻力的所述比
率大于3。
3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述螺旋卷绕的膜元件(28)为在所述进料口(22)与所述渗透物出口(24)之
间的液体流动提供阻力，以及
当在25℃下使用纯水测量时，由所述流量限制器(64)施加的浓缩物流动的阻
力的所述低值与由螺旋卷绕的膜元件(28)提供的液体流动的所述阻力的所述比率大
于1/3。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征进一步在于包括位于所述容器(20)内的两
个串联放置的螺旋卷绕的膜元件(28)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征进一步在于包括位于所述容器(20)内的单
个螺旋卷绕的膜元件(28)。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征进一步在于不包括渗透物储料槽。
7.一种用于处理给水源(40)的方法，其包含以下步骤：
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·琼斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US