[发明专利]使用具有可转换的离子强度的水的系统和方法

权利要求书

1.一种用于调节穿过半透性膜的渗透梯度的设备，所述设备包括：

半透性膜；

位于所述半透性膜一侧的可转换水组合物；所述可转换水组合物包括水和可在第一种形式和第二种形式之间转换的添加剂，其中所述添加剂的第二种形式为水可混溶的或水溶性的且包括至少一个离子化的官能团，所述至少一个离子化的官能团在所述添加剂的第一种形式中是中性的，使得所述添加剂从所述第一种形式向所述第二种形式的转换增加所述可转换水组合物的离子强度；

离子化触发因素源；

其中使所述可转换水组合物与所述离子化触发因素接触，以离子化所述添加剂中的至少一个官能团，由此增加所述可转换水组合物的离子强度，且从所述可转换水组合物中除去所述离子化触发因素减少了所述可转换水组合物的离子强度；

其中所述添加剂是聚合物，且所述聚合物具有至少一个含胺氮官能团，所述含胺氮官能团的碱性足以当所述聚合物在有离子化触发因素存在时被质子化，且具有共轭酸，所述共轭酸具有在6至14范围内的pK_a；

用于使所述半透性膜与在所述半透性膜的另一侧的水溶液进料流接触的装置；和

用于分别通过向所述可转换水组合物中添加所述离子化触发因素和从所述可转换水组合物中除去所述离子化触发因素来调节穿过所述膜的渗透梯度的装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述共轭酸具有在8至10范围内的pK_a。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述添加剂是聚胺。

4.根据权利要求1所述的设备，用于：

(i)从水中除去不希望的溶质或颗粒，其中所述设备是脱盐系统，或废水补救系统；或者

(ii)浓缩稀水溶液。

5.根据权利要求1所述的设备，其还包含非离子化触发因素源，其中所述离子化触发因素从所述可转换水组合物中除去，用非离子化触发因素中和被所述离子化触发因素离子化的至少一个官能团，并由此将所述添加剂从所述第二种形式转换为所述第一种形式；其中所述非离子化触发因素是：(i)热，(ii)冲刷气体，(iii)真空或部分真空，(iv)搅拌，(v)强碱，或(vi)它们的任意组合。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述离子化触发因素是布郎斯台德酸；或者当溶解在水中时与水反应以释放出氢离子的气体。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述离子化触发因素是CO₂。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述聚合物当处于第一种形式时不溶于水；或者当处于第一种形式时至少部分地可溶于水。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的设备，其中所述聚合物是：

生物聚合物或其衍生物；

官能化的支链或直链聚乙烯亚胺；

基于官能化的聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)的聚合物；

官能化的聚丙烯酸(“PAA”)聚合物；

含胺的聚丙烯酸盐；

官能化的甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(“PMMA/PS”)；

从含胺单体合成的聚合物；

或它们的任意组合。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括在所述可转换水组合物中的用于从所述水中分离出所述添加剂的装置；其中：

用于从所述水中分离出所述添加剂的装置包括反渗透系统；

所述第一种形式的可转换添加剂在水中不混溶，且所述设备另外包括用于从所述水中倾析所述第一种形式的添加剂的装置；或者

所述第一种形式的可转换添加剂不溶于水，且所述设备另外包括用于除去不溶性的第一种形式的添加剂的装置。