[发明专利]用于利用堆叠隔膜及间隔件进行分离的分离系统、元件及方法

说明书

交叉参考

本申请案主张2012年12月21日申请的第61/745,300号美国临时申请案的早期申请日期的优先权，所述申请案的全文出于任何目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本文中描述的实例涉及分离系统、元件及方法，其可用于正向渗透(FO)、压力延缓渗透(PRO)或通常任何分离过程。

政府赞助

本发明是在美国国防部授予的第W911NF-09-C-0079号合约下由政府支持而实现。美国政府对本发明拥有特定权利。

背景技术

隔膜可用以执行渗透，所述渗透通常发生在不同浓度的两种溶液放置在可渗透或可半渗透隔膜的相对侧上时。所述两种溶液之间的渗透压力差驱使水跨隔膜从稀溶液渗透到浓溶液，同时隔膜的选择性质将溶质保留在其相应溶液中。

板及框架分离元件可通常包含用于围封隔膜板组合件的堆叠或阵列的板及框架。板及框架分离元件可包含平板隔膜、汲取通道间隔件、平板隔膜及进料.通道间隔件的组合。

发明内容

本文中描述了分离系统、隔膜板组合件、隔板及方法的实例。实例分离系统可包含多个隔膜板组合件。隔膜板组合件中的每一者可包含具有间隔区域的隔板。隔板可至少部分界定第一开口及第二开口。隔板可包含具有第一结合区域的第一表面及具有第二结合区域的相对第二表面。隔膜板组合件可各自包含第一隔膜，其在第一结合区域处结合到第一表面。隔膜板组合件可各自包含第二隔膜，其在第二结合区域处结合到第二表面。隔膜板组合件可形成堆叠，其中堆叠中的相邻隔膜板组合件具有交替定向。第一表面及第二表面可具有相对于彼此的交错位置。隔板的第一开口可与第一隔膜与第二隔膜之间的区域流体连通，从而界定第一流动路径。所述分离系统可进一步包含经耦合以固定堆叠中的隔膜元件的支撑板，其中所述支撑板中的至少一者界定至少一个流体端口。

在一些实例中，间隔区域可包含薄板，所述薄板包括两侧上的突出物、腔、纹路或其组合，其中所述突出物、腔、纹路或其组合与第一隔膜及第二隔膜接触，从而界定跨间隔区域的流动路径。

在一些实例中，间隔区域包括内隔膜组合件，其中所述内隔膜组合件包括在隔板的第一侧上的第三隔膜、在隔板的第二侧上的第四隔膜。

在一些实例中，所述分离系统可其进一步包含在至少两个相邻隔膜表面之间的垫片。

在一些实例中，所述分离系统可其进一步包含在第一结合区域处结合到第一表面且定位在第一隔膜与隔板相对的侧上的垫片，其中所述垫片与第一隔膜板组合件的第一隔膜相对的侧与第二隔膜板组合件的第二隔膜与第二隔膜板组合件的隔板相对的侧接触。

在一些实例中，第二开口与堆叠中的相邻隔膜板组合件之间的区域流体连通，从而界定第二流动路径。

在一些实例中，第二开口与堆叠中的相邻隔膜板组合件与第三隔膜及第四隔膜之间的区域流体连通，从而界定第二流动路径，且其中第一开口与第一隔膜与第三隔膜之间的区域及第二隔膜与第四隔膜之间的区域流体连通。

在一些实例中，第一流动路径经配置以促进流体以第一方向在第一隔膜与第三隔膜之间的区域及第二隔膜与第四隔膜之间的区域中流动，且第二流动路径经配置以促进流体以第二方向在第三隔膜与第四隔膜之间及堆叠中的相邻隔膜板组合件之间的区域中流动，从而界定第二流动路径，其中所述第一方向及所述第二方向是正交的。

在一些实例中，至少一个流体端口与至少一个隔膜板组合件的第一开口连通，且另一流体端口与至少一个隔膜板组合件的第二开口连通。

在一些实例中，第一开口及第二开口位于隔板的不同边沿上。

在一些实例中，第一流动路径经配置以促进流体以第一方向在第一隔膜与第二隔膜之间的区域中流动，且第二流动路径经配置以促进流体以第二方向在相邻板组合件之间的区域中流动，其中所述第一方向及所述第二方向是正交的。

在一些实例中，每一隔板的第一开口经配置以界定第一流体的平行、连续或连续平行流动路径中的任一者。

在一些实例中，每一隔板的第二开口经配置以界定第二流体的平行、连续或连续平行流动路径中的任一者。

在一些实例中，每一隔板的第一开口耦合到一或多个支撑板的流体端口中的一或多者。

在一些实例中，每一隔板的第二开口耦合到一或多个支撑板的流体端口中的一或多者。

在一些实例中，分离系统浸入在第一流体中，且其中第一开口中的每一者暴露于第一流体。