[发明专利]信号响应性溶质

说明书

相关申请

本专利申请要求2012年12月4日提交的名为“信号响应性溶质”的美国临时专利申请第61/733,115号的优先权益，所述美国临时专利申请的全部内容特此以引用的方式并入。

技术领域

本发明大体上涉及使用对溶液的信号输入以控制在所述溶液中的溶质的溶解度，并且更确切地说涉及在脱盐工艺中再循环并且再浓缩提取溶液。

背景技术

膜分离技术，例如渗透驱动膜工艺(osmotically drive membrane process，ODMP)近年来进展迅速用于各种脱盐系统。

在一些类型的ODMP(例如正向渗透(forward osmosis，FO)和直接渗透浓缩(direct osmotic concentration，DOC))中，在进料溶液与含有可再循环溶质的溶液(即提取溶液)之间的半透膜产生用于分离进料溶液中的溶剂与溶质的渗透压。接着将膜系统耦合到提取溶液溶质回收和再浓缩构件上以产生实质上不含进料溶质的水。以这种方式，溶质浓度的变化被转化成用于水处理(在FO系统中)或进料溶质浓缩(在DOC系统中)的分离功。在另一类型的ODMP，即压力延迟渗透(pressure retarded osmosis，PRO)中，将低盐度、不加压的进料溶液穿过半透膜提取到加压的高盐度提取溶液中，从而扩展提取溶液的体积。电力可以通过由涡轮机释放提取溶液中的压力而产生。以这种方式，溶质浓度的变化被转化成功，并且从而转化成电能。另一膜分离工艺是反向电渗析(reverse electrodialysis，RED)，其中允许溶质跨过离子选择性膜从浓缩溶液流动到稀释溶液。离子流以在系统中的阴极与阳极之间的电流形式被捕获以产生电。以这种方式，RED系统将溶质浓度变化转化成电能。

在包括ODMP和RED的各种膜分离系统中，提取溶液可以包括能够被例如反渗透(reverse osmosis，RO)的系统再浓缩的溶质，以及可以从溶液热汽提、可以通过施加磁场分离、可以通过添加酸或碱分离或通过生物手段再循环的溶质。

发明内容

各种实施例提供在膜分离工艺中控制溶质溶解度的方法，包括将信号输入引入到至少一种用于膜分离工艺的溶液中，其中信号输入改变在至少一种溶液中的至少一种溶质的溶解度，其中引入信号输入是选自以下各者的群组：向至少一种溶液施加电磁辐射、向至少一种溶液施加机械输入、向至少一种溶液施加振动输入、改变至少一种溶液的磁场、向至少一种溶液引入次要溶质以及从至少一种溶液去除物质。

各种实施例还提供使用渗透驱动膜工艺(ODMP)来分离进料溶液中的溶剂与溶质的方法，其包括在半透膜的第一侧上以流的形式提供进料溶液、在半透膜的相对侧上提供包括凝胶的提取溶液流，其中来自提取溶液流的渗透压梯度导致进料溶液中的溶剂穿过半透膜并且稀释提取溶液流，以及向所述稀释的提取溶液流引入信号输入，其中所述信号输入使得能够再使用提取溶液流中的凝胶。

附图说明

并入本文中并且构成本说明书一部分的随附图式说明本发明的示例性实施例，并且连同上文给出的一般描述和下文给出的详细描述一起用以解释本发明的特征。

图1是实施渗透驱动膜工艺的膜分离系统的示意图。

图2是图解，其表示通过输入紫外线辐射将不溶形式螺吡喃转化成可溶形式。

图3是表示靛蓝到隐色靛蓝的还原的图解。

图4是表示由信号响应性溶质驱动的输入效应的图解，其是根据一实施例。

图5A是根据一实施例的ODMP系统的示意图，其使用信号响应性水凝胶提取溶质以产生跨膜渗透压。

图5B是根据另一实施例的ODMP系统的示意图，在所述ODMP系统中信号响应性聚合物系统在溶胶与凝胶态之间转化以产生跨膜渗透压。

图6是表示由信号响应性组合物驱动的输入效应的图解，所述信号响应性组合物可以包括于图5B中示出的聚合物系统的聚合物中，其是根据另一实施例。

图7是表示由信号响应性溶质驱动的输入效应的图解，其是根据另一实施例。

图8是表示由信号响应性溶质驱动的输入效应的图解，其是根据另一实施例。

图9是表示由信号响应性溶质驱动的输入效应的图解，其是根据另一实施例。

图10是表示由信号响应性溶质驱动的输入效应的图解，其是根据另一实施例。

具体实施方式