通过正渗透进行液体处理的设备及方法技术

一种在正渗透膜单元中使用的回收汲取剂的方法，所述方法包含以下步骤：将稀释的汲取剂输送至气

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过正渗透进行液体处理的设备及方法


[0001]本专利技术涉及正渗透设备领域。

技术介绍

[0002]正渗透法使用放置在含有溶解的溶质的进料水(例如废水或海水)和汲取液(draw solution)之间的半透膜。所述的汲取液包含汲取剂，所述汲取剂造成了进料水和汲取液之间的渗透压差。所述的渗透压差反过来使得水从进料水透过膜进入汲取液，在膜的进料水侧留下溶质，从而从这些溶质中净化出水。净化的水随后从稀释的汲取液中分离出来。所述的分离过程产生了浓缩的汲取剂，然后可以重新用在后续的正渗透中。
[0003]WO 2015/087063 A1公开了所述技术的一个实施例，其引入了DME(二甲醚)作为汲取剂。DME在标准温度和压力下是气体，在室温下可以通过施加足够的压力使其溶解在水中，从而形成浓缩的汲取剂。WO 2015/087063 A1教导了所述的DME作为汲取剂使用之后，可以通过对所产生的稀释汲取剂进行减压释放气态DME，从而实现DME的回收再利用。然而，对DME重新加压需要压缩机，压缩机是耗能且需要维护的后续装置。
[0004]文件US 2009/0297431公开了一种使用多个蒸馏塔从汲取液中分离汲取液溶质和产物溶剂的方法和设备。所述汲取剂是溶液中的铵盐。
[0005]文件CN 204 661 347 U公开了一种包括太阳能加热设备的低能耗正渗透海水脱盐系统。所述的汲取液是一种铵盐溶液。
[0006]Chanhee Boo等人的文章(Journal of Membrane Science 473(2015)302
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309)公开了用于工程渗透的三甲胺
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二氧化碳热分解汲取液的性能评估。
[0007]在现有技术的分离过程中，在进入分离器之前，来自膜单元的汲取液一侧的稀释的汲取剂流使用例如压力交换装置或者压力调节器进行减压。所述做法有双重目的，一是消除被视为废压的压力，二是为在汽提分离装置中的分离准备所述稀释的汲取液。通过所述方法消除的多余压力，可以在流体回路中的其他地方得到利用。因此，现有技术中的汲取液流体回路分为剂流入膜单元的高压部分和流入汲取剂回收装置的低压部分。这一安排对实现汲取回收的现有技术方法的功能是必要的。然而，因为压力不能完全有效地交换，所以其缺点是能量会损失。
[0008]本专利技术旨在提供一种带有可回收的汲取剂的改进的正渗透设备和方法，其所述的设备和方法在一些实施方式中更具能效，需要的外部能量输入更少或者更可行地由可再生能源驱动。
[0009]专利技术概述
[0010]本专利技术的第一方面提供了一种用在正渗透膜单元(membrance cell)中的汲取剂的回收方法，所述的方法包含以下步骤：
[0011]将稀释的汲取剂输送至气
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液分离器中；
[0012]使用所述的气
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液分离器来分离汲取剂蒸气和溶剂；
[0013]然后冷凝汲取剂蒸气。
[0014]本专利技术的第二方面提供了一种允许汲取剂的回收和再利用的正渗透设备，所述的设备包含：
[0015]用于正渗透(通常是错流)的膜单元，在所述单元中，膜将进料液侧和汲取液侧分隔开；
[0016]用于分离汲取剂和溶剂的气
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液分离器；
[0017]提供了所述膜单元的所述汲取液侧和所述气
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液分离器的进料管线之间的流体连接的汲取液出口管线；
[0018]用于将被气
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液分离器分离出来的汲取剂再循环到膜单元的所述汲取液侧的进口管道的流体连接；
[0019]其中，所述汲取液侧，所述气
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液分离器，所述汲取液出口管线，所述进料管线，所述流体连接和所述进口管线一起组成了汲取剂流体回路；
[0020]其中，所述汲取剂流体回路支持升高的流体压力。
[0021]正渗透膜单元是适合进行正渗透的膜单元。膜单元包含通过半渗透膜与汲取液侧隔开的进料液侧。进料至汲取液侧的汲取剂造成了所述汲取液和包含可溶性杂质的进料液之间的渗透压差。该渗透压差使得水从进料液透过膜渗透到汲取液中。由此，稀释的汲取剂从正渗透膜单元的汲取液侧流出。本公开通过将其与溶剂(可以是水)分离，从所述稀释的形式中回收汲取剂。由此促进了在所述正渗透过程中汲取剂的重新利用。
[0022]首先用气
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液分离器将汲取剂蒸气从所述溶剂中分离。所述汲取剂蒸气随后被冷凝。
[0023]所述汲取剂蒸气可以用气
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液分离器冷凝。
[0024]优选地，在标准温度下，需要补充的压力来使得汲取剂溶解在溶剂中。通常情况下，在使用过程中，汲取剂流体回路中的压力(即液压和/或静态压力)被提升到大于环境压力，通常大于1.1倍大气压，或大于1.5倍大气压，者大于2倍大气压，或大于4倍大气压。优选地，所述汲取液是经过加压的。通常所述汲取液储存在加压储罐(tank)中。所述汲取剂在常温常压(20℃，1个大气压)下通常是气体，使其易于回收。所述汲取剂在常温常压(20℃，1个大气压)下通常是流体，且溶于溶剂(例如溶于水，溶剂是水)。通常情况下，所述汲取剂充分溶于溶剂，以提供具有足够高渗透压的汲取液，促使纯溶剂(如水)从进料液汲取到汲取液中。通常情况下，所述汲取剂的沸点小于0℃。通常情况下，所述汲取液加压到大气压以上的同时，汲取剂在溶剂中的溶解度提高。合适的汲取剂的例子有二甲醚(DME)、单甲胺(MMA)或氨，或其混合物。DME的低毒性对于水处理是一个优势。例如，在大约4
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5bar的压力下，DME从大约30℃开始从水中分离，一直到大约150℃时，水中不再有DME残留。
[0025]进行正渗透的目标通常是净化水。水通过渗透方法提取出来，进入包含汲取剂的汲取液，在膜的进料液侧留下不需要的溶解的成分。然而，为了提取净化的水，需要从稀释的汲取液中回收汲取剂。因此，使用通常情况下是气态的汲取剂的优势就变得明显了。在大气压或者接近大气压的压力下加热稀释的汲取液，就足以去除目前所不需要的气态汲取剂。
[0026]正渗透法被发现在脱水和浓缩方面也有应用，包括污泥脱水和污泥浓缩。所述技术还可用于厌氧或好氧消化工艺中消化液(digestate)的脱水和浓缩。除了正渗透(FO)和压力延迟渗透(PRO)，本技术还可以在直接渗透浓缩(DOC)，渗透稀释(OD)和压力辅助正渗
透(PAFO)上发掘进一步的用途。
[0027]在本专利技术中，不需要使用压缩机来重新压缩气相的汲取剂。所述的压缩机是指通过减小气体的体积来增加其压力的机械设备。
[0028]因此，通常情况下，本专利技术的方法不使用压缩机来压缩回收的汲取剂，尤其是气相的汲取剂。通常情况下，所述的汲取剂流体回路不包含用于压缩回收的汲取剂蒸气的压缩机。
[0029]所述的气
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液分离器可以是蒸发器。
[0030]所述的气
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液分离器可以包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用在正渗透膜单元中的汲取剂的回收方法，所述方法包含以下步骤：把稀释的汲取剂输送至气
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液分离器中；使用所述的气
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液分离器来分离汲取剂蒸气和溶剂；然后冷凝汲取剂蒸气。2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述汲取液流体回路维持在升高的压力下，使得汲取剂可以直接以液体的形式从稀释的汲取剂中回收。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述冷凝的汲取剂液体与溶剂在混合器中混合，其中所述汲取剂蒸气和溶剂都以液相的形式接收至混合器并以液相的形式混合，或者在冷凝器中被稀释。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，不使用压缩机来压缩回收的气相汲取剂。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，使用热能来分离汲取剂和溶剂，其中，通常需要输入足够的热能来避免压缩气态汲取剂的需要。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述稀释的汲取剂在输送到气
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液分离器之前被加热。7.如权利要求6所述的方法，其中，来自在气
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液分离器中分离出来的溶剂的热量，被用于对输送到气
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液分离器之前的稀释的汲取剂进行加热。8.如权利要求7所述的方法，其中，加热后的稀释的汲取剂由使用外部热源或电源的额外的加热器进一步加热。9.一种允许回收和再利用汲取剂的正渗透设备，所述的设备包含：用于正渗透(通常是错流)的膜单元，在所述单元中，膜将进料液侧和汲取...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：沃特威尔姆有限公司，
类型：发明
国别省市：