[发明专利]溶剂去除处理

说明书

本申请是申请号为200480027912.2、国际申请号为PCT/GB2004/003242、申请日为2004年7月28日、发明名称为“溶剂去除处理”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于从溶液中去除溶剂的处理。具体地，而非排他地，本发明涉及一种用于从诸如海水的水溶液中去除水的处理。

背景技术

已知各种用于从溶液中去除溶剂的方法。例如，可以通过诸如多级闪蒸馏（flash distillation）的蒸馏方法从海水中提取水。在多级闪蒸馏处理中，将海水引入一系列管子中，并将其加热到增高温度。随后将经加热的海水引入蒸发室，并使其经受低于其蒸汽压的压力。压力的骤降导致出现沸腾或闪蒸（flashing）。闪蒸汽在输入海水流的管子上通过冷凝与含盐残留物分离。采用了一系列蒸发室。因此，蒸发或闪蒸步骤发生在多级中。

还可以通过反渗透将水从海水中分离。在反渗透中，将海水置于半渗透隔膜的一侧，并使其经受5到8MPa的压力。隔膜的另一侧保持在大气压下。所产生的压差使得水流过该隔膜，而将含盐浓缩物留在隔膜的受压面上。典型地，半渗透隔膜具有例如1到5埃的平均孔隙尺寸（pore size）。

经过一段时间的操作，半渗透隔膜的孔径可能被海水中的淀积盐、生物污染物以及悬浮颗粒所堵塞。由此，可能需要更高的压力来维持流过隔膜的预期流量水平。增大的压差会促进发生进一步堵塞。由此，必需定期清洗并更换隔膜，这中断了处理的连续性并增加了操作成本。

已经进行了努力来降低隔膜的堵塞程度。例如，可对海水进行预处理以去除悬浮颗粒和生物物质。另选地或另外地，可以定期排放隔膜高压侧的剩余溶液以防止渗透压力超过预定阈值。

发明内容

根据本发明第一方面，提供一种用于从第一溶液中去除溶剂的处理，所述处理包括以下步骤：

将一选择性隔膜置于所述第一溶液与比所述第一溶液具有更高的渗透势的第二溶液之间，从而使得来自所述第一溶液的溶剂穿过所述隔膜来稀释所述第二溶液，以及

从所述第二溶液中提取溶剂，

其中所述隔膜具有至少10埃的平均孔隙尺寸，

其中，所述第二溶液包含太大而不能透过所述隔膜的孔隙的溶质物质。

优选地，所述隔膜具有10到80埃的平均孔隙尺寸，更优选地，具有15到50埃的平均孔隙尺寸。在优选实施例中，所述隔膜具有20到30埃的平均孔隙尺寸。可以根据要求分离的溶剂分子的大小来选择隔膜的孔隙尺寸。通常，孔隙尺寸越大，通过隔膜的流量就越大。

在本发明的处理中可以使用任何合适的选择性隔膜。可以采用隔膜阵列。合适的选择性隔膜包括一体式隔膜和复合隔膜。合适的隔膜的具体示例包括由醋酸纤维素（CA）形成的隔膜和由聚酰胺（PA）形成的隔膜。优选地，该隔膜为离子选择性隔膜。

所述隔膜可以是平面的或者采取管状或中空纤维的形式。如果希望，可以将所述隔膜支承在诸如网孔支承体的支承结构上。所述隔膜可以是波纹状的或具有曲折的结构。

在一个实施例中，可以在外壳或壳体内设置一个或更多个管状隔膜。可以将第一溶液引入该外壳内，同时将第二溶液引入管子中。由于第一溶液的渗透势低于第二溶液的渗透势，所以溶剂将穿过隔膜从第一溶液扩散到第二溶液中。因此，第二溶液将变得益加稀释，而第一溶液则益加浓缩。可以从管子内部来回收经稀释的第二溶液，同时可从外壳去除经浓缩的第一溶液。

当采用平面隔膜时，可以转动该片使得其在截面内限定一螺旋。

在各溶液中可以存在一种或更多种溶质。在优选实施例中，第一溶液包括多种溶质，而第二溶液通过在溶剂中溶解一种或更多种已知溶质而形成。

在本发明的处理中，第一溶液置于选择性隔膜的一侧。具有更高渗透势的第二溶液置于该隔膜的相对侧。典型地，而非排他地，第二溶液比第一溶液具有更高的溶质浓度（并因此具有更低的溶剂浓度）。

由于第一溶液与第二溶液之间的渗透势差，溶剂穿过隔膜从低渗透势侧到高渗透势侧。由于隔膜的大平均孔隙尺寸会出现大流量的流动。不需要高压来促使溶剂流动。然而，可以在隔膜上施加压差，例如来加强分离处理的速度。

尽管第一溶液中的溶质物质可能小到足以通过隔膜的孔隙，但是由于隔膜另一侧的高渗透压至少最初防止了第一溶液中的溶质物质通过隔膜的孔隙。仅当隔膜两侧的渗透势相等或第一溶液中的渗透压更高时，这些溶质物质才可能流过隔膜。