[发明专利]渗透压辅助的反渗透膜和模块

说明书

本发明提供了用于在水纯化或废水处理系统中操作期间产生浓缩的进料流和稀释的进料流的膜和过滤模块。提供了包括半透膜的过滤模块，所述半透膜具有第一侧和第二侧，所述第一侧被配置为接收来自第一进料溶液源的第一进料溶液流，并且所述第二侧被配置为接收来自第二进料溶液源的第二进料溶液流。所述半透膜可以被配置为在所述膜的所述第二侧上的液体静压为所述膜的所述第一侧上的液体静压的约1％至约40％的情况下操作，并且在一些情况下在操作期间可以表现出约60％至约90％的脱盐率。

技术领域

本公开涉及使用适合于渗透压辅助的反渗透工艺的膜和过滤器模块对海水、半咸水、废水、工业用水、采出水和/或受污染水进行纯化、净化或脱盐。本公开还涉及使用渗透压辅助的反渗透膜和过滤器模块形成浓缩的原料溶液，并且产生作为副产物的纯化水。

背景技术

某些膜允许溶剂分子穿过，但不允许溶质分子穿过。此类膜被称为半透性的。半透膜可以用于脱盐技术和水纯化技术。

正渗透在本领域中是已知的，并且由于未来淡水短缺的可能性以及对节省成本的脱盐技术和水纯化技术的需求相应增加，而已成为近期研究的课题。海水、半咸水或其它受污染水可以通过将水(溶剂)提取穿过半透膜来纯化，该半透膜拒绝盐和其它污染物(溶质)通过。在正渗透工艺中，使用具有比进料更高的渗透压的提取溶液将水提取穿过半透膜。正渗透工艺不纯化水。正渗透只是将水从一组溶质移动到另一组溶质。

反渗透工艺也已应用于水纯化技术。特别地，反渗透已被用于通过从水中除去盐来使海水、半咸水或其它受污染水脱盐，以制备可饮用的或其它工业上可用的水。在正渗透中，溶剂从稀溶液穿过半透膜流到更浓的溶液。通过向更浓的溶液施加等于渗透压的压力，可以使渗透过程停止。通过施加甚至更大的压力，可以使渗透过程逆转。在这种情况下，溶剂从浓溶液(诸如海水)穿过半透膜流到更稀的溶液。反渗透的液体静压要求可使得反渗透的能量成本高昂。此外，用于浓缩溶质使其超过传统RO的浓缩程度的零液体排放(ZLD)系统中所涉及的蒸发工艺和结晶工艺也是成本高昂的。因此，需要适用于能够降低能量成本或提高反渗透系统和其它水纯化系统的效率的设备和系统的膜和过滤模块。

附图说明

本申请的实施方案仅以举例的方式参考附图加以描述，其中：

图1是根据本公开的一个示例实施方案的适用于渗透压辅助的反渗透(OsARO)系统的过滤模块和膜的图；

图2是根据本公开的一个示例实施方案的多阶段OsARO系统的图；

图3A至图3E是根据本公开的一个示例实施方案的将OsARO系统与反渗透(RO)系统、正渗透(FO)系统、压力延缓渗透(PRO)系统和压力辅助FO(PAFO)系统进行比较的一系列图；

图4是根据本公开的一个示例实施方案的具有密封元件的平片膜过滤模块的图，该密封元件分隔渗透物管并且特征在于适用于渗透压辅助的反渗透(OsARO)系统的渗透物间隔件内的U形流动型态；

图5是根据本公开的一个示例实施方案的平片膜过滤模块的图，该平片膜过滤模块在适用于渗透压辅助的反渗透(OsARO)系统的渗透物间隔件内具有接收和收集室；

图6是根据本公开的一个示例实施方案的适用于渗透压辅助的反渗透(OsARO)系统的平片膜过滤模块的图，该平片膜过滤模块具有第二管；

图7是根据本公开的一个示例实施方案的平片膜包封件的分解图；

图8是根据本公开的一个示例实施方案的具有进料间隔件的平片膜包封件的分解图；

图9是根据本公开的一个示例实施方案的螺旋缠绕平片膜模块的图；以及

图10是根据本公开的一个示例实施方案的管状中空纤维膜模块的图。

应当理解，各个方面不限于附图中示出的布置和手段。

具体实施方式