正渗透性能改进的膜装置和使用其分离溶液的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种膜装置，包括壳体；正渗透膜，其将所述壳体的内部空间分成进入区域和混合区域；和渗透蒸发膜，其将所述壳体的内部空间分成所述混合区域和排出区域。所述正渗透膜将供给到所述进入区域的初级过滤液与进入液分离，并将分离的初级过滤液供给到所述混合区域，所述初级过滤液与所述混合区域中的正渗透汲取溶液混合以制备混合溶液，所述渗透蒸发膜将最终过滤液与所述混合溶液分离，并将分离的最终过滤液供给到所述排出区域，和所述最终过滤液在所述排出区域中蒸发以产生蒸汽。

Membrane device with improved forward osmosis performance and method of using it to separate solution

【技术实现步骤摘要】
正渗透性能改进的膜装置和使用其分离溶液的方法
本专利技术涉及一种膜分离装置和分离溶液的方法。
技术介绍
通常，用于分离化学物质或水的膜是具有诸如正渗透、反渗透、选择性气体分离和渗透蒸发等功能的半渗透膜，例如，用于石油、炼油厂、化学物质、精细化学物质、页岩气处理、有毒气体处理、废水处理和海水淡化。膜具有诸如亲水性、疏水性、亲有机性和疏有机性等性质，因此，由于性质的差异，例如，由于浓度差异、电荷排斥的差异和分子大小的差异引起的分子间扩散性，被用于选择性地分离各种化学物质。使用膜分离化学物质的方法是使用具有特定功能的膜装置。例如，如果使用正渗透膜，则可以使用独立组装的正渗透膜装置和反渗透膜装置将渗透物与进料溶液分离。如果使用上述独立的膜装置，则存在装置昂贵且需要大空间的问题。正渗透膜装置包括进给部，其中供应含有待分离物质的液体；和汲取溶液部或渗透部，其中供应汲取溶液并且通过正渗透膜的物质与汲取溶液混合。在这种情况下，选择性地通过正渗透膜的化学物质(渗透物)通过渗透溶液中的分子的扩散而缓慢扩散，并且在正渗透膜附近它影响来自正渗透膜的缓慢的化学扩散速率。结果，降低了与膜相邻的两侧之间的渗透压差，从而降低了通过正渗透膜的分离性能。为了解决这个问题，可以通过提高能够增加物质渗透到正渗透膜的汲取溶液部的膜性能来提高扩散速度，但是由于扩散速度没有显著增加，所以还不足以有效地改进正渗透性能。另外，为了增加化学物质的扩散效果，可以使用在高速循环下使汲取溶液通过的方法，使得汲取溶液可以在汲取溶液部的空间中形成湍流。然而，存在为此目的必须使汲取溶液循环的问题，并且即使汲取溶液以高速通过装置，汲取溶液的浓度也不可避免地随着化学物质通过该装置而降低，因此，没有解决正渗透性能降低的问题。图17示出了根据作为汲取溶液的NaCl浓度而变化的淡水通量。在正渗透膜装置中使用NaCl溶液作为汲取溶液，以使NaCl浓度为0.6mol/L的海水淡化。从理论上讲，渗透液的NaCl浓度越高，淡水通量就越高，但在实际操作中，从海水中通过正渗透膜的水与渗透溶液混合，不会在渗透膜附近快速扩散，因此淡水通量显著降低。为了解决这个问题，可以通过将正渗透膜与膜蒸馏膜结合来构造正渗透-膜蒸馏单元。然而，膜蒸馏膜具有孔并蒸发渗透溶液以通过膜蒸馏膜中的孔排出气相材料，从而导致高能耗。另外，如果由于水堵塞孔而使膜蒸馏膜处于湿润状态，则必须通过蒸发分离的材料不能通过孔逸出。因此，如果由于分离膜的亲水性而必须使用疏水性膜来分离材料，则使用受到限制。因此，难以始终维持由通过正渗透膜的过滤液稀释的正渗透汲取溶液的浓度。该问题的另一个解决方案是通过将正渗透膜与微过滤器、纳米过滤器或超滤器结合来构造正渗透-过滤器单元。然而，如果使用具有小分子的物质作为汲取溶液以通过使用过滤器来过滤水，则通过过滤器的汲取溶液可能会损失，因此，存在仅必须使用高分子物质溶液作为汲取溶液的限制。然而，如果使用高分子物质溶液作为汲取溶液，则渗透压差减小，因此存在通过正渗透膜的水量减少的问题。引用文献列表专利文献(专利文献1)韩国专利公开No.10-2017-0047090：使用大尺寸高分子汲取溶质的节能正渗透-过滤混合水处理/海水淡化系统和使用它的水处理/海水淡化方法(专利文献2)美国专利公开No.2010/0224476：组合的膜-蒸馏-正渗透系统和使用方法
技术实现思路
技术问题要解决的目的是提供一种具有改进的正渗透性能的膜装置。另一个要解决的目的是提供一种具有小占地面积的膜装置。另一个要解决的目的是提供一种分离溶液的方法，其中正渗透性能得到改进。然而，目的不限于上述公开内容。问题的解决方案在一个方面，提供了一种膜装置，包括壳体；正渗透膜，其将所述壳体的内部空间分成进入区域和混合区域；和渗透蒸发膜，其将所述壳体的内部空间分成所述混合区域和排出区域，其中所述正渗透膜将供给到所述进入区域的初级过滤液与进入液分离，并将分离的初级过滤液供给到所述混合区域，其中所述初级过滤液与所述混合区域中的正渗透汲取溶液混合以制备混合溶液，其中所述渗透蒸发膜将最终过滤液与所述混合溶液分离，并将分离的最终过滤液供给到所述排出区域，和其中所述最终过滤液在所述排出区域中蒸发以产生蒸汽。所述膜装置还可以包括控制部，其调节所述混合溶液的温度和所述排出区域的真空度中的至少一个。可以通过所述混合溶液的温度和所述排出区域的真空度中的至少一个来调节蒸汽量。所述正渗透汲取溶液可以含有无机盐，和所述无机盐可以包括氯化钠(NaCl)溶液。可以对应于所述混合溶液的溶质浓度来调节所述排出区域的真空度和所述混合溶液的温度。所述膜装置还可以包括：进入液供应部，其将进入液供应到所述进入区域；冷凝器，其冷凝所述蒸汽以再生所述最终过滤液；和真空泵，其调节所述排出区域的真空度。所述正渗透膜可以具有平板形状，和所述渗透蒸发膜可以具有平板形状并且与所述正渗透膜平行布置。所述正渗透膜和所述渗透蒸发膜可以具有管形状或中空纤维形状。可以设置多个正渗透膜或多个渗透蒸发膜。膜室还可以包括反渗透膜，其将所述混合区域分成第一混合区域和第二混合区域。在另一个方面，提供了一种使用膜装置分离溶液的方法，所述方法包括：准备膜室，其包括壳体、将所述壳体的内部空间分成进入区域和混合区域的正渗透膜以及将所述壳体的内部空间分成所述混合区域和排出区域的渗透蒸发膜；分别向所述进入区域和所述混合区域供给进入液和正渗透汲取溶液；将与所述进入液分离的初级过滤液与所述正渗透汲取溶液混合以制备混合溶液；和将从所述混合溶液分离的最终过滤液供给到所述排出区域，以在所述排出区域中蒸发所述最终过滤液。所述的使用膜装置分离溶液的方法还可以包括：对应于所述混合溶液的溶质浓度来控制所述混合溶液的温度和所述排出区域的真空度中的至少一个，其中可以通过所述混合溶液的温度和所述排出区域的真空度中的至少一个来调节所述最终过滤液的蒸发量。所述的使用膜装置分离溶液的方法还可以包括：冷凝所述蒸汽以再生所述最终过滤液。在所述的使用膜装置分离溶液的方法中，可以恒定地维持所述混合溶液的渗透压。专利技术的有益效果可以提供具有改进的正渗透性能的膜装置。可以提供小占地面积的膜装置。可以提供一种分离溶液的方法，其中正渗透性能得到改进。然而，效果不限于上述公开内容。附图说明图1是根据示例性实施方案的膜装置的框图。图2是说明图1的膜装置的操作的流程图。图3是根据示例性实施方案的膜装置的框图。图4是图3的膜室的截面图。图5是根据示例性实施方案的膜装置的框图。图6是根据示例性实施方案的膜装置的框图。图7是图6的膜室的截面图。图8是根据示例性实施方案的膜装置的框图。图9是根据示例性实施方案的膜装置的框图。图10是图9的膜室的截面图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜装置，包括：/n壳体；/n正渗透膜，其将所述壳体的内部空间分成进入区域和混合区域；和渗透蒸发膜，其将所述壳体的内部空间分成所述混合区域和排出区域，/n其中所述正渗透膜将供给到所述进入区域的初级过滤液与进入液分离，并将分离的初级过滤液供给到所述混合区域，/n其中所述初级过滤液与所述混合区域中的正渗透汲取溶液混合以制备混合溶液，/n其中所述渗透蒸发膜将最终过滤液与所述混合溶液分离，并将分离的最终过滤液供给到所述排出区域，和/n其中所述最终过滤液在所述排出区域中蒸发以产生蒸汽。/n

【技术特征摘要】
20180720 KR 10-2018-00849591.一种膜装置，包括：
壳体；
正渗透膜，其将所述壳体的内部空间分成进入区域和混合区域；和渗透蒸发膜，其将所述壳体的内部空间分成所述混合区域和排出区域，
其中所述正渗透膜将供给到所述进入区域的初级过滤液与进入液分离，并将分离的初级过滤液供给到所述混合区域，
其中所述初级过滤液与所述混合区域中的正渗透汲取溶液混合以制备混合溶液，
其中所述渗透蒸发膜将最终过滤液与所述混合溶液分离，并将分离的最终过滤液供给到所述排出区域，和
其中所述最终过滤液在所述排出区域中蒸发以产生蒸汽。


2.根据权利要求1所述的膜装置，还包括：
控制部，其调节所述混合溶液的温度和所述排出区域的真空度中的至少一个，
其中通过所述混合溶液的温度和所述排出区域的真空度中的至少一个来调节蒸汽量。


3.根据权利要求1所述的膜装置，
其中所述正渗透汲取溶液含有无机盐，和
其中所述无机盐包括氯化钠溶液。


4.根据权利要求2所述的膜装置，
其中对应于所述混合溶液的溶质浓度来调节所述排出区域的真空度和所述混合溶液的温度。


5.根据权利要求2所述的膜装置，还包括：
进入液供应部，其将进入液供应到所述进入区域；
冷凝器，其冷凝所述蒸汽以再生所述最终过滤液；和
真空泵，其调节所述排出区域的真空度。


6.根据权利要求1所述的膜装置，
其中所述正渗透膜具有平板形...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜淇俊，里奥诺格罗霍·哈维安托·格雷戈里乌斯，金光贤，
申请(专利权)人：贝内特M有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR