[发明专利]用于水提取的深水暴露薄膜

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张2007年2月14日提出申请的第60/889,839 号美国临时申请案及2007年4月27日提出申请的第60/914,690号美国临时申请案的 权益。上述申请案的揭示内容以全文引用的方式明确并入本文中。

技术领域

本发明提供用于淡化海水及净化地表与地下水的系统及方法。所述系统利用自然 或促使水柱的流体静压力来使水滤过反渗透、纳米过滤或其它薄膜，借此获得某一所 需的水质或饮用水。

背景技术

地球上超过97％的水为海水；剩余四分之三的水封闭在冰川冰中；且不足1％的 水处于含水层、湖泊及河流中，其可用于农业、工业、卫生及人类消耗。由于含水层、 湖泊及河流中的水是可再生资源，因此地球上的此小部分的水被不断地再使用。正是 此再使用的速率才使得常规水资源紧张。

在上个世纪中，这些水源因增长的人口及污染限制了容易接近的淡水的可用性而 变得紧张。近来，局部缺水需要开发用咸海水制取饮用水的淡化厂。常规淡化过程包 含三个主要步骤：预处理；淡化；及后处理。在所述预处理步骤中，将海水从海洋引 到淡化地点，并接着根据将要采用的淡化过程来对其进行调节。水通常取自含有必须 在脱盐过程之前滤除的悬浮(例如有机或无机)物质的浅的、近岸区域。在所述淡化 步骤中，采用例如多级闪急蒸馏(MSF)、多效蒸馏(MED)、电渗析(ED)或反渗 透(RO)的方法从水中移除盐。所述淡化过程通常需要呈各种形式(例如机械、电等) 的大量能量，且处置所述过程所产生的浓缩浓盐水可为重要环境问题。在所述预处理 步骤中，根据所述淡化过程的产品水的最终用途来对其进行调节。

多年来，多级闪急蒸馏或多效蒸馏是淡化工业的精选过程，但从二十世纪九十年 代以来，薄膜技术的改进及能量成本的增加已使反渗透成为新能力的明显领导者。

反渗透是薄膜过程，其充当分子过滤器以移除95到99％的溶解盐及无机分子以 及有机分子。渗透是当水或另一溶剂从不太浓缩的溶液自发地流过半渗透薄膜并进入 到更浓缩的溶液中时发生的自然过程。在反渗透中，通过向浓缩溶液(给水)施加外 部压力来克服自然渗透力。因此，使水的流动反向并从给水溶液中移除已淡化的水(渗 透物)，从而留下更浓缩的盐溶液(浓盐水)。可通过添加第二遍薄膜来进一步改进 产品水质，借此将来自第一遍的产品水馈送到第二遍。在如通常在商业上所采用的反 渗透过程中，在容器外壳(例如螺旋卷绕式反渗透薄膜)中将经预处理的海水加压到 介于850与1,200磅/每平方英寸(psi)(5,861到8,274kPa)之间。海水接触薄膜的 第一表面，且通过施加压力，饮用水穿透所述薄膜且收集于相对侧处。将所述过程中 所产生的浓缩浓盐水(其具有高达约两倍于海水的盐浓度的盐浓度)处置回到海洋中。

发明内容

本发明提供一种用于淡化海水及净化地表与地下水的高效及创新的过程。所述过 程使用水体的流体静压力来驱动用以移除例如溶解盐的反渗透过程或用以筛选出不需 要的成分(例如病毒及细菌)的淡水体过滤过程。所述过程有利于其免除对原本在常 规淡化厂中或在常规水处理厂中必不可少的系统的需要，因为其允许有效地使用流体 静压力来促进反渗透或其它过滤过程。在优选实施例中，提供一种用于水提取的深水 暴露的薄膜(DEMWAX^TM)模块，其可悬挂于浮动平台上、链系到底部或以其它方 式定位于其中压力足以经由反渗透从海水中产生降低的溶解盐含量的饮用水或水的深 度下。在其它优选实施例中，DEMWAX^TM模块可具备纳米过滤薄膜且用于从地表水 或地下水中筛选污染物。