[发明专利]用于正向渗透用途的螺旋卷绕的膜模块

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

发明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。