一种脱盐装置以及使用该脱盐装置的方法，所述脱盐装置包括具有渗余物侧和渗透物侧的多孔无机分子筛膜和指引盐水进入多孔无机膜的渗余物侧的盐水入口，其中从渗余物侧至渗透物侧流经膜的水从膜的渗透物侧作为蒸汽除去，从而保持膜的渗透物侧在低的水蒸汽压力下。本发明专利技术的膜提供在相对较高的通量率下的水的脱盐而无需大的应用压力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于水的脱盐的方法和装置，其相比于目前的脱盐方法有利地具有较低的能量要求。特别地，本专利技术涉及一种用于将微咸水或海水转化为饮用水的方法和装置。
技术介绍
饮用水的可获量是当今世界的一个主要问题。世界上的水仅有1%是适于人类饮 用的淡水，97%作为盐水存在，其他2%为冻结的。对淡水的需求持续以惊人的速度增加，目 前的淡水需求有大约33%的水可得自降雨。工业污染对地下水(江河、湖和激浪)的可用 性具有负面影响。与增加的需求及污染的影响伴生的是全球气候变化，其改变了降雨模式， 导致大量区域面临严重的水缺乏。 饮用水的缺乏可通过很多方法加以解决，这些方法包括水保护(通过储存和循 环)和减少耗水量。这些方法仅仅保护可用的水，但并不增加可用的淡水量。增加可用的 饮用水量的最有希望的方法为海水脱盐。 全世界有成千上万的运转中的脱盐装置，但是它们仅贡献大约3%的世界的饮用 水。脱盐技术的更广泛使用的主要障碍是成本。脱盐能力只有在可用淡水降低至引起严重 不便的程度时或者在脱盐成本显著降低时才有可能增加。 可用的脱盐技术可以归类为两种主要技术热法和膜法。主要的膜法为反渗透和 电渗析。脱盐能力的显著且不断增加的部分来自反渗透。不幸的是，反渗透具有高的能量 需求(以产生驱动该方法所需的压差)，或者，如果使用较低的压力，该方法将遭受低通量 (因而需要大的膜表面积，以及大的装置投资)。膜积垢也是一个普遍的问题，其需要经常 的膜的更换和/或一个或多个预处理步骤。 可替代的膜技术为全蒸发。全蒸发可被看作是渗透与蒸发的结合。液体进料流过 膜的一侧。液体进料的一种组分有利地渗透通过膜，而进料的剩余部分作为渗余物通过。在 膜的渗透物侧上的较小真空可用于蒸发已通过膜的渗透物。随后冷凝渗透物蒸汽以回收所 需的组分。认为全蒸发比蒸馏更有效，因为分离并不受自由表面热力学的限制。 美国专利号6887385中描述了基于全蒸发的水净化装置。该专利主要涉及使用全 蒸发实现农业目的。全蒸发取决于膜的渗余物侧与渗透物侧之间的湿度差。所用膜具有高 度选择性，但是以非常低通量的渗透物为代价。此外，进料通常以蒸汽的形式在膜的渗余物 侧提供从而通过高选择性膜。 Zwinjnenberg等人[H. J. Zwijnenberg， G. H. Koops， M. Wessling ;J. Membrance Sci. 250(2005)235-246]描述了基于全蒸发的脱盐法，该方法利用太阳能加热进料液体。该 方法的关键特征在于使用与在反渗透中通常使用的那些类似的致密聚合物膜，因此所得通 量较低。该方法特定地使用聚醚酰胺基聚合物膜，且比全蒸发更类似于太阳能蒸馏法。 Meindersma等人[G. W. Meindersma， C. M. Guijt， A. B. de Haan ;Desalination 187(2006)291-300]描述了称作真空膜蒸馏的另一方法。在该方法中，含水进料流过膜，在经过气隙之后从膜的相对侧除去蒸汽，接着在结合至组件中的冷表面上冷凝。该方法采用 常规的气隙膜蒸馏装置，该装置利用疏水膜为水的蒸发仅提供自由表面。该方法主要用于 从水溶液中分离挥发性组分(例如氯仿)。 尽管迄今为止不断努力，但是已知的系统仍不能以足够低的成本获得适合的通量 从而成为可行的商业解决方案。此外，已知的脱盐法往往遭受积垢从而导致进一步降低的 通量，且需要更换膜。
技术实现思路
本专利技术的目的 本专利技术的一个目的是提供一种目前的脱盐方法的有用的替代方案。 进一步的目的将由如下的说明显而易见。在一个形式中，虽然不必是唯一或实际上最宽的形式，但本专利技术在于一种脱盐装置，该装置包括 包括渗余物侧和渗透物侧的多孔无机分子筛膜；禾口 指引盐水进入膜的渗余物侧的盐水入口 ， 其中，从渗余物侧至渗透物侧流经膜的水从膜的渗透物侧作为蒸汽除去，从而保 持膜的渗透物侧在低的水蒸汽压力下。 合适地，所述多孔无机分子筛膜包括直径为0. 2纳米至1. 0纳米的孔。 优选地，所述孔具有大约0. 30纳米的直径。 所述多孔无机分子筛膜选自甲基三乙氧基硅烷分子筛膜、碳化的模板分子筛二氧 化硅膜或沸石。 优选地，所述多孔无机分子筛膜为碳化的模板分子筛二氧化硅膜。 合适地，盐水在大气压以上的压力下提供。 所述脱盐装置可在多孔无机分子筛膜的渗透物侧进一步包括水冲洗器(water flush)。 在进一步的形式中，本专利技术在于一种将水脱盐的方法，该方法包括如下步骤 (a)提供盐水至多孔无机分子筛膜的渗余物侧； (b)除去在多孔无机分子筛膜的渗透物侧出现的水蒸汽以保持膜的渗透物侧在低 的水蒸汽压力下；以及 (c)收集自膜的渗透物侧出现的脱盐的水蒸汽。 水蒸汽能应用真空从多孔无机分子筛膜的渗透物侧除去。 如果需要的话，水蒸汽可通过气体流从多孔无机分子筛膜的渗透物侧除去。 合适地，盐水在大气压以上的压力下提供。 优选地，盐水在大约0. 4兆帕的压力下提供。 所述方法可以进一步包括使用水从多孔无机分子筛膜的渗透物侧冲洗盐的步骤。 附图说明 为了帮助理解本专利技术，现在将参照以下附图描述优选的具体实施方案，其中 图1为水脱盐装置的示意图； 图2为脱盐效率 图3为显示CTMSS膜在各种盐浓度下的流量对时间的图； 图4为显示CTMSS膜的通量和脱盐率随温度变化的行为的图；以及 图5为显示CTMSS膜的通量和脱盐率在不同的应用进料压力下的行为的图。具体实施例方式在描述本专利技术的不同具体实施方案时，使用共同的附图标记描述相同的特征。 在本专利技术中使用的膜为在负载a-氧化铝基材上形成的多孔无机分子筛膜，例如在申请人已授权的美国专利号6943123中描述的类型，所述膜可通过两步催化水解溶胶-凝胶法形成。这些膜的合成方法在所述专利中详细描述，在此引入其公开内容作为参考。 术语无机分子筛膜是本领域中用于指包含无机元素组分的膜的术语。因此，所述膜无需，且实际上经常不完全由无机元素组成。有机(即含碳)链等常常存在，并对于生成分子筛结构是必要的。 本文所指的多孔无机分子筛膜包括完全由无机元素组成的那些(例如某些沸石)以及包含无机和有机组分的混合物的那些。它们可以基本上由无机元素组成，并含有较少量的有机元素，或者，它们可以基本上为有机的，并含有较少量的无机元素，或者，它们包含可比量的无机和有机元素。 被认为特别适用于本专利技术的两种膜以下讨论。这两种膜都包含无机和有机元素。一种为甲基三乙氧基硅烷溶胶涂布的膜，标记为MTES，另一种为碳化的模板分子筛二氧化硅膜，标记为CTMSS 。 在防尘分层通风橱中使用自动浸渍涂布器通过浸涂法沉积膜。膜的煅烧以rc /分钟进行，对于氧化铝煅烧至600°C ，对于甲基模板煅烧至500°C 。分子筛二氧化硅层以0. 5t:上升至500°C。重复所有层以减少会影响过滤性能的缺陷的可能性。 CTMSS膜以相似的方式合成，但是在最终酸/水加入之后向二氧化硅溶胶中加入短链表面活性剂(这样的表面活性剂的一个非限制性的例子为3重量％三乙基己基溴化铵的夹杂物)。然后通过真空下的膜的煅烧原位碳化所述表面活性剂。 参见图1，其中显示了基于全蒸发膜单元2的脱盐装置1的示意图。膜3为在a -氧化铝基材上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种脱盐装置，其包括：包括渗余物侧和渗透物侧的多孔无机分子筛膜；和指引盐水进入膜的渗余物侧的盐水入口，其中，从渗余物侧至渗透物侧流经膜的水从膜的渗透物侧作为蒸汽除去，从而保持膜的渗透物侧在低的水蒸汽压力下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2007-5-8 2007902436;AU 2007-7-11 2007903758一种脱盐装置，其包括包括渗余物侧和渗透物侧的多孔无机分子筛膜；和指引盐水进入膜的渗余物侧的盐水入口，其中，从渗余物侧至渗透物侧流经膜的水从膜的渗透物侧作为蒸汽除去，从而保持膜的渗透物侧在低的水蒸汽压力下。2. 根据权利要求1所述的脱盐装置，其中多孔无机分子筛膜包括直径为0. 2纳米至`l.O纳米的孔。3. 根据权利要求2所述的脱盐装置，其中所述孔具有0. 25纳米至0. 6纳米的直径。4. 根据权利要求3所述的脱盐装置，其中所述孔具有大约0. 30纳米的直径。5. 根据前述权利要求任一项所述的脱盐装置，其中所述多孔无机分子筛膜为二氧化硅膜。6. 根据权利要求5所述的脱盐装置，其中所述多孔无机分子筛膜选自甲基三乙氧基硅烷分子筛膜、碳化的模板分子筛二氧化硅膜或沸石。7. 根据权利要求6所述的脱盐装置，其中所述多孔无机分子筛膜为碳化的模板分子筛二氧化硅膜。8. 根据权利要求1所述的脱盐装置，其进一步包括在多孔无机分子筛膜的渗透物侧上应用的真空。9. 根据权利要求1所述的脱盐装置，其进一步包括在多孔无机分子筛膜的渗透物侧上的气体流。10. 根据权利要求1所述的脱盐装置，其包括在大气压以上的压力下的盐水。11. 根据权利要求10所述的脱盐装置，其包括在0. 1兆帕至1.0兆帕的压力下的盐水。12. 根据权利要求11所述的脱盐装置，其包括在0.2兆帕至0.6兆帕的压力下的...
【专利技术属性】
技术研发人员：M杜克，
申请(专利权)人：昆士兰大学，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]
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