薄膜分离流程的监测方法技术

本发明专利技术提供监测和／或控制薄膜分离系统或流程的方法和系统。本发明专利技术是利用加入到原料流中惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的可测量来评测和／或控制薄膜分离所特有的一个或多个参数，这样就使其性能够最优化。本发明专利技术的方法和系统可以用于包括原料水处理和污水处理在内的多种不同的工业应用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及薄膜分离，和更具体地是，涉及监测和/或控制薄膜分离流程的方法。
技术介绍
使用选择性膜的薄膜分离技术是一种相当新的处理液流的工业分离技术的附加方法，例如水净化。在薄膜分离中，作为驱动力的结果，进液流中的组分一般通过膜而进入到出液流中，这样就会把原始成分中的一部分留在次级液流中。通常用于水净化或其它液体处理的薄膜分离方法包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析、电去电离、全蒸发、膜萃取、膜蒸馏、膜提馏、膜曝气及其它方法。分离的驱动力取决于薄膜分离的类型。压力驱动式膜过滤也被称作“膜滤”，包括微滤、超滤、纳滤和反渗透，其使用压力作为驱动力，而在电渗析和电去电离中使用电驱动力。由于膜结水垢、膜淤塞、膜老化等对从水流中除去溶质的效率产生的负面影响，历来薄膜分离方法或系统都认为水处理成本效率低下。然而技术的发展现在已使薄膜分离成为一种更为经济可行的适于工业方法使用的水原料流处理技术。另外，薄膜分离流程已经在工业使用方面更为实际可行，特别是在原料和污水净化中。这是通过使用增强型诊断工具或技术进行评估薄膜分离性能而获得的。薄膜分离性能，诸如效率(例如通量和膜渗透性)和效果(例如滤去性或选择性)，一般会受到流程操作条件相关的各种参数的影响。因此，希望监测这些和其它类型的薄膜分离所特有的流程参数，以此来评估流程性能和/或操作条件。在这点上，各种不同的监测薄膜分离流程的诊断技术已经作为常规技术被采用，并且现在其作为工业可行性和实用性的基础已被理解和接受。然而监测一般是在间歇原理的指导下进行的，例如，一个工作轮次进行一次或低频率间歇地进行一次。已知使用的监测技术也可以被实施并且进行时间密集化。这样，为增强基于典型监测的性能对薄膜分离流程所做的调节可以不必用快速方式进行。另外，当前可用的监测技术经常不能提供有关监测各种流程参数的最佳灵敏度和选择性，所述参数一般依赖于评估和/或控制薄膜分离流程的指示器。例如应用于反渗透和纳滤流程的监测技术一般包括导电性测定和流量测定。为了确定实际被膜滤去的溶质的回收率，电导测定法本身的准确性稍差。在这点上，在导电测定过程中一般作为指示物的导电盐可以透过膜。因为穿过膜的盐作为盐总浓度的一个百分比，所以因浓度梯度或此类情况而导致的局部浓度发生的变化会在非必要指明膜损坏的情况下，改变产生的水的电导率。特别是在多阶段跨膜系统的最后阶段，此类情况会真实地发生，此时盐浓度达到最大(并且，因此通过的盐作为此浓度的百分比)。在这点上，盐透过/滤去百分比参数通常被认为是基于膜系统所有阶段测得值的平均值。并且，这些系统中所采用的流量计应进行不准确性校正，这就需要经常校正，而且，反渗透和其它薄膜分离的典型监测方式会在常规方面需要添加大量不同技术，或联合使用这些技术，这些都会增加监测的复杂性与费用。因此，有必要对能够处理适用于工业流程使用的原料液流，例如含水原料液流的薄膜分离流程进行监测和/或控制，而在此问题上传统的监测技术通常是复杂的，和/或是缺乏对评测薄膜分离性能重要的一个或多个流程参数进行正确监测所必需的灵敏度和选择性，所述流程是薄膜分离流程特有的。专利技术概述本专利技术提供能够对适用于工业流程使用的原料液流的薄膜分离流程进行监测和/或控制的方法和系统。在这点上，使用对惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的检测来评测和/或控制薄膜分离特有的大量不同流程参数，诸如操作参数、化学参数、惰性荧光示踪剂与标记荧光剂的比率、机械参数，及这些参数之间的组合。关于监测薄膜分离特有的参数，本专利技术的惰性荧光示踪剂/标记荧光剂监测技术可以高灵敏和高选择地完成。在这点上，本专利技术的方法和系统可以被有效地利用，以此来最优化薄膜分离流程的性能。此类经最优化的性能包括清洗膜的时间间隔延长、膜使用寿命延长、系统处理的化学确认、化学消耗的跟踪、在最佳回收率下进行操作的能力、和因较好地控制水垢、淤塞、和其它系统参数而产生的能耗方面的减小。最后，在本专利技术的一个一个实施例中，监测薄膜分离流程的方法包括一种能够将原料液流分离为初级液流和次级液流，以此将溶质从原料液流中除去的膜。此方法包括下列步骤提供惰性荧光示踪剂和标记荧光剂；将惰性荧光示踪剂和标记荧光剂加入到原料液流中；提供荧光计来检测原料液流、初级液流和次级液流中至少一个中的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的荧光信号；和使用荧光计来确定原料液流、初级液流和次级液流中至少一个中的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的量。在另一个实施例中，提供一种对适用于工业流程使用的水净化处理薄膜分离系统进行监测的方法，所述水净化处理薄膜分离系统含有能够将溶质从原料液流中移走的膜。此方法包括进行下述步骤将惰性荧光示踪剂和标记荧光剂加入到原料液流中；使膜与原料液流接触；将原料液流分离为渗透流与浓缩液，以此将溶质从原料液流中除去；提供荧光计来检测原料液流、渗透液和浓缩液中至少一个中的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的荧光信号；使用荧光计来确定原料液流、渗透液和浓缩液至少一个中的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的量，并根据惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的可测数量来确定惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的比率。另一个实施例中，提供一种能够净化适于工业处理的原料液流的薄膜分离系统。此薄膜分离系统包括能够将含有惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的原料液流分离为渗透液和浓缩液，以便将一种或多种溶质从原料液流中移走的半透膜；能够利用荧光光度计测量原料液流、渗透液及浓缩液其中至少一个的，范围在约兆(“ppt”)之5到百分(“ppm”)之1000的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂数量的检测设备，其中此检测设备能够产生被测惰性荧光示踪剂和标记荧光剂数量的信号；和一个控制器，其能够处理监测和/或控制原料液流净化的信号。这些监测或控制可以包括化学剂量控制、检查标准设备的准确性/标度(例如流量传感器)。在另一个实施例中，提供一种监测和控制适于工业流程使用的薄膜分离流程的方法，所述薄膜分离流程含有能够将溶质从原料液流中除去的膜。此方法包括下述步骤将惰性荧光示踪剂和标记荧光剂加入到原料液流中；使膜与原料液流接触；将原料液流分离为初级流出液与次级流出液，以此将溶质从原料液流中除去；提供荧光计来检测原料液流、初级流出液和次级流出液中至少一个中的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的荧光信号；使用荧光计测量原料液流、初级流出液和次级流出液中至少一个中的，范围在约5ppt到约1000ppm的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的量；根据惰性荧光示踪剂和标记荧光剂可测量评测薄膜分离特有的至少一个流程参数。因此，本专利技术的一个优点是提供利用惰性荧光示踪剂和标记荧光剂联合监测和/或控制薄膜分离流程或系统的方法和系统。本专利技术的另一个优点是提供利用惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的可测数量来提高薄膜分离流程或系统操作效率的方法和系统。本专利技术的另外一个优点就是提供根据加入到薄膜分离系统中的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂的可测数量，灵敏、特异、准确的监测薄膜分离流程的特定参数的方法和系统。本专利技术还有另外一个优点，就是提供用于监测和/或控制适用于工业水系统使用的净化含水原料液流的薄膜分离流程的方法和系统。本专利技术仍有另外一个优点，就是增强利用横向流动/或纵向(dead-end)流动分离除去原料液流中溶质的薄膜分离流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对包括能够将原料液分离为初级液流和次级液流，从原料液中除去溶剂的膜的薄膜分离流程进行监测的方法，其包括下列步骤：提供惰性荧光示踪剂和标记荧光剂；将惰性荧光示踪剂和标记荧光剂加入到原料液中；提供荧光计来检测原料液、 初级液流、次级液流中至少其一内的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂产生的荧光信号；和使用荧光计确定原料液、初级液流、次级液流中至少其一内的惰性荧光示踪剂和标记荧光剂数量。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：EHK泽赫，BP霍，JE胡特斯，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]