[其他]关于利用两种液体之间存在的渗透压差浓缩液体及其相应的设备

说明书

本发明是关于利用两种流体之间存在的渗透压差浓缩液体及其相应的设备。

利用反渗透浓缩溶液，如流体食品，以及从海水制备饮用水，如与传统的蒸发和蒸馏方法相比较，在许多情况下使得生产成本昂贵。然而，通过排除因亲水的反渗透薄膜所造成的污垢问题，可以大大地降低成本。这种反渗透薄膜的湿润性具有牢固粘附如有机色素、各种无机盐、悬浮物及胶质的污垢的性质。在某些情况下，通过沉淀和过滤预处理方法，可以使污垢减轻。可是，由此而使得整个工艺的成本大大增加，降低了反渗透技术的吸引性。

为便于各种应用即所谓薄膜蒸馏和人工充氧，现在已经发展了多种孔径大小的疏水薄膜。

通常，疏水薄膜是用疏水聚合物如聚四氟乙烯（TEFLON）或聚丙烯制得，例如命名为…CELGARD的薄膜。

疏水薄膜也可以由经过特殊处理、使在表面具有氟代烃基的网状结构的亲水聚合物制得。

在医疗工业上，疏水薄膜广泛地用于血的人工充氧。该人工充氧装置用后即扔掉，而且，医院里用起来特别方便。

大家知道，薄膜蒸馏法取决于两种溶液之间的温度梯度。但是，迄今为止还无人论及，薄膜蒸馏或渗透蒸馏法取决于两种溶液之间的渗透压差。

本发明的目的是提供增加薄膜的疏水性的方法，并提供用所说的方法制备薄膜。

本发明进一步的目的是提供利用两种液体之间渗透压差（即渗透压力梯度）浓缩液体的方法及其所用的设备。

本发明的另一个目的是将该薄膜充氧装置循环用于薄膜分离工艺，利用两种液体之间渗透压差作为动力，以便使渗透压力较低的液体得到浓缩;或者回收因两种液体之间渗透压差而存在于两种潜能不同的液体之间的部分有用能量。

本发明还有一个进一步的目的是提供浓缩稀溶液的方法及其所用的设备，它是通过薄膜蒸发或薄膜蒸馏方法，使溶剂以汽态通过疏水性的（非润湿）薄膜，从稀溶液转移到渗透压较高的浓溶液中。

本发明还有一个目的是提供通过薄膜蒸馏和反渗透法相结合的方法，从溶液中分提或者回收溶剂的方法。

以上所说的本发明的目的，以及本发明的其它目的从发明的以下说明会更加清楚。

根据本发明的一个观点，要提供扩散膜，以便通过薄膜蒸馏来浓缩渗透压较低的稀溶液，扩散膜含有疏水微孔基体，其中稀溶液中的溶剂在渗透压力梯度作用下，以气态经过扩散膜，从一侧移到另一侧。

根据本发明，制作该扩散膜的方法包括，用试剂对微孔基体进行化学处理，以增加其疏水性能或非润湿性能。

根据本发明的另一个观点，提出用于浓缩渗透压较低的第一种液体的薄膜蒸馏的方法（所谓渗透蒸馏）该法是通过在微孔疏水薄膜的一侧循环所说的液体，同时，在薄膜的另一侧循环渗透压较高的第二液体，从而使所说的第一液体中的溶剂，以气态穿过薄膜，转移到第二液体中，而达到浓缩第一液体的目的。

根据本发明的另一个观点，提供了分馏渗透浓度较低的初级液体的设备，并从中回收溶剂，包括：

（ⅰ）用于薄膜蒸馏的扩散膜含有一种疏水微孔基体，其中，在渗透压力梯度作用下，使扩散膜一侧的初级液体中的溶剂以气态经过扩散膜，转移到扩散膜另一侧的渗透浓度较高的第二液体中;（ⅱ）用于反渗透的第二扩散膜，可以使来自前面步骤的稀释第二液体，不断分解而再生;以及循环第二溶液并回收从初级液体转移的溶剂。

根据本发明的另一个观点，提供了从渗透浓度较低的初级液体（如海水）中回收溶剂（例如饮用水）的方法，包括：

（ⅰ）用从渗透浓度较高的第二液体中分离初级液体的扩散膜，将初级液体进行薄膜蒸馏，其特征在于，所说的扩散膜含有疏水微孔基体，并且，在所说的初级液体和第二液体之间有蒸汽压梯度存在，从而使扩散膜一侧的初级液体中的溶剂以气态经过扩散膜，转移到扩散膜另一侧的第二液体中。

（ⅱ）用反渗透方法，使前面步骤中的稀释的第二液体进一步进行反渗透，从而回收溶剂（例如饮用水）。

薄膜蒸馏法可以将类似海水、果汁、牛奶及咖啡等稀溶液浓缩，即在渗透压作用下，使水以汽态经过疏水的（非润湿性的）、无污垢的薄膜，而进入无污垢物质的浓缩盐水（例如硫酸镁、硫酸镁溶液）。然后，可以用反渗透，处理浓缩溶液，以便再次浓缩，并且可以再循环到薄膜蒸馏装置中，当处理海水时便可以回收饮用水。用该方法，可以大大增加反渗透薄膜的预期寿命。

参考附图，进一步描述本发明，其中，

图1用示意图表示了依靠海水或者浓缩的盐水用渗透蒸馏法浓缩果汁。