用于正向渗透用途的螺旋卷绕的膜模块制造技术

公开一种用于正向渗透用途的螺旋卷绕的膜模块。该膜模块一般可包括处于螺旋卷绕构型的正向渗透膜。该模块可包括两个入口和两个出口，并可限定出第一流体流路和第二流体流路。通向各流体流路的入口可大致隔离以防止混合。在一些实施例中，膜模块可包括分配区域和收集区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于正向渗透用途的螺旋卷绕的膜模块相关申请本申请要求2008年3月20日提交的美国临时专利申请序号61/070,087的优先 权；在此通过参引的方式将其全文结合入本文中。
一个或多个方面总体上涉及渗透分离。更具体而言，一个或多个方面涉及用于 工程渗透(engineered osmosis)的膜模块，如压力延迟渗透或任何通过例如正向渗透来从 水溶液渗透分离溶质和水，例如海水脱盐、含盐水脱盐、废水净化和污水修复。
技术介绍
已使用正向渗透进行脱盐。一般而言，正向渗透脱盐过程涉及具有两个腔室的 容器，所述两个腔室由半透膜分隔开。一个腔室容纳海水。另一个腔室容纳浓缩溶液， 这产生海水与浓缩溶液之间的浓度梯度。该梯度穿过所述膜从海水汲取水而进入浓缩溶 液，该膜选择性地容许水但不容许盐通过。进入浓缩溶液的水逐渐稀释溶液。然后从稀 释溶液中除去溶质以产生饮用水。
技术实现思路
专利技术方面总体上涉及用于渗透分离的系统和方法。按照一个或多个实施方式，螺旋卷绕的正向渗透膜模块可包括螺旋卷绕的正向 渗透膜，该膜限定出具有内部区域和外部区域的膜袋(pocket)，该螺旋卷绕的正向渗透 膜具有第一端和第二端。该模块还可包括处于第一端的分配区域，该分配区域包括与膜 袋的内部区域流体连通的第一入口和与膜袋的外部区域流体连通的第二入口。该模块又 可包括处于第二端的收集区域，该收集区域包括与膜袋的内部区域流体连通的第一出口 和与膜袋的外部区域流体连通的第二出口。在一些实施例中，第一入口可与第二入口流体隔离。第一出口可与第二出口流 体隔离。分配区域可包括端盖，该端盖可构造和布置成流体隔离第一入口和第二入口。 在一个实施例中，端盖可包括至少一个管，该至少一个管具有与膜袋的内部区域流体连 接的内腔和与膜袋的外部区域流体连通的外部区域。第一入口可与该至少一个管的内腔 流体连接。第二入口可与该至少一个管的外部区域流体连通。在一些实施例中，螺旋卷绕的正向渗透膜的第一端和第二端之一的至少一部分 可被罐封/密封(pot)。在其它实施例中，螺旋卷绕的正向渗透膜的第一端和第二端中之 一的至少一部分可被安装在板中。该模块还可包括至少一个间隔件，该至少一个间隔件 沿由膜袋的内部区域限定的、从第一入口至第一出口的流体流路设置。该模块也可包括 至少一个间隔件，该至少一个间隔件沿由膜袋的外部区域限定的、从第二入口至第二出 口的流体流路设置。在一些实施例中，该至少一个间隔件的厚度可沿着膜模块的纵向轴 线变化。在至少一个实施例中，该模块可包括与螺旋卷绕的正向渗透膜机械配合的中心支撑件。在一些实施例中，螺旋卷绕的正向渗透膜是不对称的。膜袋的外部区域可由螺 旋卷绕的正向渗透膜的分离机能层(rejecting layer)限定。在一些实施例中，该模块可被 集成在压力延迟渗透系统中。按照一个或多个实施例，一种水处理系统可包括螺旋卷绕的正向渗透膜模块， 该模块包括螺旋卷绕的正向渗透膜，该膜构造和布置成沿模块的纵向轴线限定出隔离 且大致平行的第一流体流路和第二流体流路；与第一流体流路流体连接的第一入口和第 一出口；以及与第二流体流路流体连接的第二入口和第二出口。该水处理系统还可包括 与第一入口流体连接的第一溶液源，以及与第二入口流体连接的第二溶液源。在一些实施例中，第一入口和第二入口可设置在螺旋卷绕的正向渗透膜的第一 端。第一溶液源可为盐溶液源。在一些实施例中，盐溶液包括海水。第二溶液源可包 括汲取溶液源。在至少一个实施例中，汲取溶液中的氨和二氧化碳的摩尔每升比可大于 约 1 1。在一些实施例中，水处理系统还可包括第二正向渗透螺旋卷绕的膜模块。该系 统还可包括控制系统，该控制系统构造成控制第一溶液在第一入口处的流速和第二溶液 在第二入口处的流速中的至少一个。在至少一个实施例中，该系统可包括与第一出口和 第二出口之一流体连接的分离系统。在一些实施例中，分离系统的出口可与第一入口和 第二入口之一流体连接。在至少一个实施例中，该系统为压力延迟渗透系统，压力延迟 渗透系统还包括流体连接在第一出口和第二出口之一的下游的涡轮机。按照一个或多个实施例，一种促进脱盐过程的方法可包括提供螺旋卷绕的正向 渗透膜模块，该模块包括限定出具有内部区域和外部区域的膜袋的螺旋卷绕的正向渗 透膜，该螺旋卷绕的正向渗透膜具有第一端和第二端；处于第一端的分配区域，其包括 与膜袋的内部区域流体连通的第一入口和与膜袋的外部区域流体连通的第二入口；以及 处于第二端的收集区域，其包括与膜袋的内部区域流体连通的第一出口和与膜袋的外部 区域流体连通的第二出口。该促进方法还可包括使汲取溶液源与第一入口流体连接，以 及使盐水溶液源与第二入口流体连接。在一些实施例中，使汲取溶液的源与第一入口流体连接的步骤可包括流体连接 其中氨和二氧化碳的摩尔每升比大于约11的汲取溶液源。该方法还可包括使第一出 口与蒸馏塔流体连接。在至少一个实施例中，该方法还可包括使蒸馏塔的出口与第一入 口流体连接。所提供的模块的螺旋卷绕的正向渗透膜可构造和布置成沿模块的纵向轴线 限定出隔离且大致平行的第一流体流路和第二流体流路。在至少一个实施例中，该方法 为压力延迟渗透过程，该压力延迟渗透过程还包括使膜模块的收集区域与涡轮机流体连 接。下面详细说明这些示例性方面和实施例的再其它方面、实施例和优点。此外， 应该理解的是，前面的信息和以下详细描述仅为各个方面和实施例的说明性实例，且旨 在提供用于理解所要求保护权利的方面和实施例的性质和特征的总结或构架。包括了附 图以便提供图示以及对各个方面和实施例的进一步的理解，且结合在本说明书中并构成 本说明书的一部分。附图及说明书的余下部分用来解释所述和所要求保护的权利要求的 各方面和实施例的原理和操作。附图说明附图中示出了至少一个实施例的各个方面。提供附图以用于图示和说明，而并 非旨在作为对本专利技术的限制性定义。在附图中图1示出按照一个或多个实施例的螺旋卷绕的正向渗透膜模块的示意图2示出按照一个或多个实施例的带端盖的螺旋卷绕的正向渗透膜模块构件的 示意图3示出按照一个或多个实施例的端盖的示意图4示出按照一个或多个实施例的端盖的示意性侧视图5示出按照一个或多个实施例的端盖的示意性剖视图6示出按照一个或多个实施例的螺旋卷绕的正向渗透膜模块的端部的示意 图；以及图7示出按照一个或多个实施例的通过螺旋卷绕的正向渗透膜模块构件的流型 示意图。具体实施方式按照一个或多个实施例，用于从水溶液提取水的渗透方法一般可包括将水溶液 暴露于正向渗透膜的第一表面。浓度与水溶液的浓度相比增加的第二溶液或汲取溶液可 暴露于正向渗透膜的相对的第二表面。然后可经由正向渗透穿过正向渗透膜从水溶液汲 取水并进入第二溶液中而产生富含水的溶液，该正向渗透利用了涉及从浓度较低的溶液 运动至浓度较高的溶液的流体迁移特性。富含水的溶液——也称为稀汲取溶液——可在 第一出口处收集并经历又一分离过程以产生净化水。第二产品流——即被消耗或浓缩的 水处理溶液——可在第二出口处收集以便排放或进一步处理。液压压力一般可促进第一溶液和第二溶液沿它们相应通道的纵向轴线输送通过 膜模块，而渗透压一般可促进水从进给溶液往汲取溶液的穿过模块内正向渗透膜的输 送。可选地，可在进给溶液上施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋卷绕的正向渗透膜模块，包括：　　螺旋卷绕的正向渗透膜，其限定出具有内部区域和外部区域的膜袋，所述螺旋卷绕的正向渗透膜具有第一端和第二端；　　处于所述第一端的分配区域，所述分配区域包括与所述膜袋的所述内部区域流体连通的第一入口和与所述膜袋的所述外部区域流体连通的第二入口；以及　　处于所述第二端的收集区域，所述收集区域包括与所述膜袋的所述内部区域流体连通的第一出口和与所述膜袋的所述外部区域流体连通的第二出口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RL麦金尼斯，
申请(专利权)人：耶鲁大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]