【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】渗透压辅助的反渗透膜和模块
本公开涉及使用适合于渗透压辅助的反渗透工艺的膜和过滤器模块对海水、半咸水、废水、工业用水、采出水和/或受污染水进行纯化、净化或脱盐。本公开还涉及使用渗透压辅助的反渗透膜和过滤器模块形成浓缩的原料溶液，并且产生作为副产物的纯化水。
技术介绍
某些膜允许溶剂分子穿过，但不允许溶质分子穿过。此类膜被称为半透性的。半透膜可以用于脱盐技术和水纯化技术。正渗透在本领域中是已知的，并且由于未来淡水短缺的可能性以及对节省成本的脱盐技术和水纯化技术的需求相应增加，而已成为近期研究的课题。海水、半咸水或其它受污染水可以通过将水(溶剂)提取穿过半透膜来纯化，该半透膜拒绝盐和其它污染物(溶质)通过。在正渗透工艺中，使用具有比进料更高的渗透压的提取溶液将水提取穿过半透膜。正渗透工艺不纯化水。正渗透只是将水从一组溶质移动到另一组溶质。反渗透工艺也已应用于水纯化技术。特别地，反渗透已被用于通过从水中除去盐来使海水、半咸水或其它受污染水脱盐，以制备可饮用的或其它工业上可用的水。在正渗透中，溶剂从稀溶液穿过半透膜流...
【技术保护点】
1.一种过滤模块，其包括：/n半透膜，所述半透膜包括第一侧和第二侧，其中所述第一侧被配置为接收来自第一进料溶液源的第一进料溶液流，并且所述第二侧被配置为接收来自第二进料溶液源的第二进料溶液流，/n其中所述半透膜被配置为在向所述膜的所述第一侧和所述第二侧施加液体静压时将所述第一进料溶液流的溶剂以渗透物溶液的形式从所述膜的所述第一侧传递到所述膜的所述第二侧，所述半透膜被配置为在所述第二侧上的液体静压为所述膜的所述第一侧上的液体静压的约1％至约40％的情况下操作。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种过滤模块，其包括：
半透膜，所述半透膜包括第一侧和第二侧，其中所述第一侧被配置为接收来自第一进料溶液源的第一进料溶液流，并且所述第二侧被配置为接收来自第二进料溶液源的第二进料溶液流，
其中所述半透膜被配置为在向所述膜的所述第一侧和所述第二侧施加液体静压时将所述第一进料溶液流的溶剂以渗透物溶液的形式从所述膜的所述第一侧传递到所述膜的所述第二侧，所述半透膜被配置为在所述第二侧上的液体静压为所述膜的所述第一侧上的液体静压的约1％至约40％的情况下操作。
2.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜被配置为在所述膜的所述第一侧上的压力为约10巴至约120巴并且所述膜的所述第二侧上的压力为约2巴至约20巴的情况下操作。
3.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜在脱盐、ZLD或近ZLD废水处理系统中操作期间表现出约60％至约90％的脱盐率。
4.根据权利要求1所述的模块，其中当所述膜的所述第一侧暴露于包含200,000ppm溶质、温度为25℃且液体静压为约70巴的第一进料溶液流时，所述膜表现出约60％至约90％的脱盐率。
5.根据权利要求1所述的模块，其中当所述膜的所述第一侧暴露于包含35,000ppm溶质、温度为25℃且液体静压为约40巴的第一进料溶液流时，所述膜表现出至少0.18升/平方米/小时的渗透物通量。
6.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜是具有内孔和外部壳体的管状中空纤维膜，所述膜的所述第一侧包括所述外部壳体的外表面，并且所述膜的所述第二侧包括所述内孔的内表面，其中在向所述膜的所述第一侧施加液体静压时，所述渗透物溶液传递到所述膜的所述内孔。
7.根据权利要求6所述的模块，其中所述膜能够在所述壳体侧上的压力为约10巴至约120巴并且所述膜的所述内孔侧上的压力为约2巴至约20巴的情况下操作。
8.根据权利要求6所述的模块，其中所述膜具有约63μm至约2000μm的内孔直径。
9.根据权利要求6所述的模块，其中所述膜具有约85μm至约230μm的内孔直径。
10.根据权利要求6所述的模块，其中所述膜具有约100μm至约150μm的内孔直径。
11.一种包括根据权利要求6所述的模块的设备，所述设备还包括：
第一进料溶液源；和
第二进料溶液源；
其中所述第一进料溶液流具有第一溶质浓度和第一渗透压，并且所述第二进料溶液流具有第二溶质浓度和第二渗透压，所述第一渗透压大于或等于所述第二渗透压，并且所述第二进料溶液流具有比所述渗透物溶液更大的渗透压，并且
其中所述第一进料溶液源被配置为在所述膜的所述壳体侧上提供约10巴至约120巴的液体静压，并且所述第二进料溶液源被配置为在所述膜的所述内孔侧上提供约2巴至约20巴的液体静压。
12.根据权利要求11所述的模块，其中所述膜被布置为形成围绕渗透物间隔件的膜包封件，所述膜包封件和所述渗透物间隔件构成小叶，所述膜的所述第一侧构成所述膜包封件的外侧，并且所述膜的所述第二侧构成所述膜包封件的内侧，并且其中在向所述膜的所述第一侧施加液体静压时，所述渗透物溶液传递到所述渗透物间隔件中的一个或多个渗透物通道。
13.根据权利要求12所述的过滤模块，其中所述膜包封件包括折叠的半透膜片。
14.根据权利要求12所述的过滤模块，其还包括与所述渗透物间隔件流体联接的渗透物管，其中所述小叶以卷的形式重复缠绕在所述渗透物管上。
15.根据权利要求12所述的模块，其中所述膜能够在所述膜包封件的所述外侧上的压力为约10巴至约120巴并且所述膜包封件的所述内侧上的压力为约2巴至约20巴的情况下操作。
16.一种包括根据权利要求12所述的模块的设备，所述设备还包括：
第一进料溶液源；
第二进料溶液源；并且
其中所述第一进料溶液流具有第一溶质浓度和第一渗透压，并且所述第二进料溶液流具有第二溶质浓度和第二渗透压，所述第一渗透压大于或等于所述第二渗透压，并且其中所述第二渗透压大于所述渗透物溶液的渗透压；并且
其中所述第一进料溶液源被配置为在所述膜包封件的所述外侧上提供约10巴至约120巴的液体静压，并且所述第二进料溶液源被配置为在所述膜包封件的所述内侧上提供约2巴至约20巴的液体静压。
17.一种脱盐、零液体排放(ZLD)或近ZLD废水处理系统，其包括根据权利要求1所述的模块。
18.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜包括呈一种选自由下列组成的组的形式的膜：平行叶片、动态膜、管状陶瓷膜、管状聚合物膜、振荡膜，以及盘加管。
19.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜包括平片膜，所述平片膜具有选自由下列组成的组的配置：螺旋缠绕、板框型、悬于进料溶液中的平片叶片，以及封装件中的折叠平片。
20.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜包括管状膜，所述管状膜具有选自由下列组成的组的配置：中空纤维、中空细纤维、管状、毛细管，以及没有壳体的双开口管状膜。
21.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜是聚合物膜、无机膜、生物膜、生物和无机复合膜、合成有机复合膜，或它们的任意组合。
22.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜是选自由陶瓷膜、玻璃膜、金属膜、碳膜、沸石膜以及它们的任意组合组成的组的无机膜。
23.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜是薄膜复合膜。
24.根据权利要求1所述的模块，其中所述膜是包括脂质双层和蛋白质的生物膜，其中所述蛋白质掺入到一个或多个脂质双层中并且能够选择性地跨所述膜运输溶质。
25.一种过滤模块，其包括：
第一室和第二室；
设置在所述第一室与所述第二室之间的界面处的半透膜，所述半透膜具有与所述第一室流体连通的第一侧和与所述第二室流体连通的第二侧；
其中所述第一室被配置为接收来自第一进料溶液源的第一进料溶液流，并且所述第二室被配置为接收来自第二进料溶液源的第二进料溶液流；并且
其中所述半透膜被配置为在向所述膜的所述第一侧和所述第二侧施加液体静压时将所述第一进料溶液流的溶剂以渗透物溶液的形式从所述膜的所述第一侧传递到所述膜的所述第二侧，所述半透膜被配置为在所述第二侧上的液体静压为所述膜的所述第一侧上的液体静压的约1％至约40％的情况下操作。
26.根据权利要求25所述的过滤模块，
其中所述第一室包括第一入口端口和第一出口端口，所述第一入口端口被配置为接收来自所述第一进料溶液源的第一进料溶液流，并且所述第一出口端口被配置为排出浓缩的第一进料溶液流；并且
其中所述第二室包括第二入口端口和第二出口端口，所述第二入口端口被配置为接收来自所述第二进料溶液源的第二进料溶液流，并且所述第二出口端口被配置为排出产生的渗透物溶液。
27.根据权利要求25所述的模块，其中所述膜在脱盐、ZLD或近ZLD废水处理系统中操作期间表现出约60％至约90％的脱盐率。
28.根据权利要求25所述的模块，其中当所述膜的所述第一侧暴露于包含200,000ppm溶质、温度为25℃且压力为约70巴的第一进料溶液流时，所述膜表现出约60％至约90％的脱盐率。
29.根据权利要求25所述的模块，其中当所述膜的所述第一侧暴露于包含35,000ppm溶质、温度为25℃且压力为约40巴的第一进料溶液流时，所述膜表现出至少0.18升/平方米/小时的渗透物通量。
30.根据权利要求25所述的模块，其中所述膜是具有内孔和外部壳体的管状中空纤维膜，所述膜的所述第一侧包括所述外部壳体的外表面，并且所述膜的所述第二侧包括所述内孔的内表面，其中在向所述膜的所述第一侧施加液体静压时，所述渗透物溶液传递到所述膜的所述内孔。
31.根据权利要求30所述的模块，其中所述膜能够在所述壳体侧上的压力为约10巴至约120巴并且所述膜的所述内孔侧上的压力为约2巴至约20巴的情况下操作。
32.根据权利要求30所述的模块，其中所述膜具有约63μm至约2000μm的内孔直径。
33.根据权利要求30所述的模块，其中所述膜具有约85μm至约230μm的内孔直径。
34.根据权利要求30所述的模块，其中所述膜具有约100μm至约150μm的内孔直径。
35.一种包括根据权利要求30所述的模块的设备，所述设备还包括：
第一进料溶液源；
第二进料溶液源；并且
其中所述第一进料溶液流具有第一溶质浓度和第一渗透压，并且所述第二进料溶液流具有第二溶质浓度和第二渗透压，所述第一渗透压大于或等于所述第二渗透压，并且其中所述第二渗透压大于所述渗透物溶液的渗透压；并且
其中所述第一进料溶液源被配置为在所述膜的所述壳体侧上提供约10巴至约120巴的液体静压，并且所述第二进料溶液源被配置为在所述膜的所述内孔侧上提供约2巴至约20巴的液体静压。
36.根据权利要求25所述的模块，其中所述膜被布置为形成围绕所述第二室的膜包封件，所述膜包封件和所述第二室构成小叶，所述膜的所述第一侧构成所述膜包封件的与所述第一室流体连通的外侧，并且所述膜的所述第二侧构成所述膜包封件的与所述第二室流体连通的内侧，并且其中在向所述膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：Q·魏，E·贝克，J·韦伯利，G·卡米格纳尼，
申请(专利权)人：特雷维系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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