CN100366328C - 改进渗透工艺的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种改进的渗透或反渗透工艺，其中向要净化的溶液中加入一种包合物形成客体物质。在要通过反渗透过滤的溶液中添加的包合物形成客体物质，导致了在较低压力下较高的渗透液流量。

Description

改进渗透工艺的装置和方法
技术领域
本发明总体而言涉及一种改进渗透工艺的装置和方法，并且特别是利用形成包合物，改进反渗透工艺以净化水的装置和方法。
发明背景
可用水的生产很快成为全世界的一个危急的问题。现在公认需要无污染水。无污染意味着当水在液态时，不包含对水的预定用途有害量的离子、分子、病毒、细菌等。例如，对于饮用水，无污染水被定义在一个充分净化的水平，从而使在饮用该水时，不会对生命***(如植物或动物)造成死亡或疾病，或者有难闻的气味或味道。在大多数情况下，每一生命***都对造成它死亡或疾病的污染程度有一特定的极限。又比如，当应用于工业的用途，例如应用于制药工业或芯片制造工业，作为无污染水其纯度必须相当高。
通常，污染物质通过将废液转换为固体或气态或通过过滤从液体水中去除。当固体或气相水转回液相水时，污染物质可以重新进入水循环。由于这些普通装置人工操作可能没有效果而且不经济，一种被称为渗透的机理、更特别的是反渗透已经得到了使用。
当在半渗透膜的两侧有化学势差时会发生渗透。在半渗透膜一侧的纯溶剂和在另一侧的溶液之间的这种化学势差，使溶液和溶剂寻求一种平衡状态。例如，在一种海水溶液中，钠和氯化物离子是主要的溶质粒子，通过半渗透膜将海水与纯净水隔离，海水的化学势与纯净水不同，部分是由于当固体溶解在液体中时，熵值产生增加。如由热力学定律所公知，所有的物质***都在寻求它们的最低能级，因此在一个简单的渗透反应中，水的净流量将从溶剂侧(在我们的实施例中的纯净水)穿过膜，并且溶液(海水)将变得更淡直到达到一个平衡状态。
图1举例说明了通常的渗透示意图。在图1中，含有溶解的溶质的一种溶液(101)与溶剂(102)通过半渗透膜(103)隔离。在这个***中，溶剂(102)的单个分子在通过膜(103)的两个方向上穿行，并且溶质离子或分子(104)被膜(103)阻挡。由于***寻求平衡，在膜(103)溶液侧(106)的水分子增加。由于在膜一侧水的数量增加，并且在另一侧减少，水柱(107和108)的高度将反映这种相关的差别，因此产生了一个压力差(109)，当压力差等于化学势差时，水的净流量接近零。膜两侧的压力差称为渗透压。
通过渗透工艺，单个水分子将从膜的纯净水侧透过膜而稀释污染水的浓度。通过使用纯净水稀释污染水而制造出可用水。因此，渗透本身不能去除污染物。相反地它只能减少污染物的浓度。
任何渗透***的平衡位置通过改变一个或多个涉及获得平衡位置的变量而变化。这些变量例如温度、外部压力、通过半渗透膜的溶液和溶剂的浓度差、以及膜的性质。这样，可强制水或溶剂的净流量与化学势反向而通过膜，这一过程被称为反渗透。用于产生反渗透的最常用的变量是外部压力和膜的性质。如果膜溶液侧外部压力升高到高于渗透压时，水或溶剂的净流量将从溶液通过膜进入含纯净水或渗透液(permeate)侧。
图2是反渗透工艺的示意图。溶液(101)又通过半渗透膜(103)与溶剂(102)隔离。压力(201)施加于溶液(101)，溶剂净流量从溶液中移出进入溶剂(105)。随着时间的推移，纯净水或溶剂的数量增加，并且溶液变得更浓。
在本领域完成类似渗透或反渗透工艺的商业上可用的设备是公知的。例如，DesalTM Membrane Products制造的Low Pressure Cell TestUnit，其应用反渗透工艺来净化水。另外，例如，WaymireEnvironmental Incorporated提供了家庭使用的反渗透***(即Waymire’s Undersink Reverse Osmosis Systems US-550、US-500P、US-650P)。净化水的流量和所获得的水的纯度依赖于对溶液施加的压力(相对于渗透压)以及和通过使用膜。
水净化领域已公认，需要在保持水流量和/或纯度的条件下，减小渗透和反渗透工艺所需的外部压力。例如，Glew的美国专利3,216,930披露了在低于1000psi的压力下使用反渗透工艺回收饮用水。然而，Glew描述的方法要求来自溶液中的水通过膜提取进入一个液体两相***(例如水溶解在液体二氧化硫萃取剂中和二氧化硫溶解于水中)。随着水从溶液中移出，在两相***中水的体积增加。另外Glew公开的方法需要一个附加的步骤例如闪蒸而从两相***中移出水，例如以生产饮用水。Glew公开的方法有若干缺点。它需要使用一种两相***，而其组分并不是很容易得到的。它还需要对标准的渗透设备进行重大的再设计，并且还需要一个附加的工艺步骤例如闪蒸，以从两相***中移出水。
因此，需要一个改进的渗透和反渗透工艺，其在降低的压力下保持流量和/或纯度，并且也容易适用于现有的渗透和反渗透***。还需要一个改进的渗透和反渗透工艺，其在渗透或反渗透工艺完成后不需要附加的分离***以进一步净化水。
此外，进行渗透和反渗透工艺的设备必须定期地清洁。由于半渗透膜表面被聚集的细菌堵塞，膜也必须定期更换。因此，需要一个改进的渗透和反渗透工艺，延长装置清洁期间和膜更换期间的时间。
发明概述
本发明内容是基于一种发现，即，通过将改进的包合物工艺与渗透和反渗透工艺相结合可除去水中的污染物、盐和其它杂质。包合物通常是一种固体络合物，其中一种物质的分子被完全封闭于其它物质的晶体结构内。当水分子环绕特殊的惰性或疏水性离子或分子排列时，这些结构统称为水包合物。水分子结合在一起形成笼型结构，被称为主体。惰性或疏水性离子或分子占据笼型结构的中心被称为客体。
在水包合物结构中可作为客体物质的实例列于下表1中。
表1
  空气   Kr   Xe
  Ar   N<sub>2</sub>   O<sub>2</sub>
  CH<sub>4</sub>   HBr   CH<sub>3</sub>OH
  HCl   C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>   C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>
  HCOOH   PH<sub>3</sub>   C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>
  N<sub>2</sub>O   季铵盐   甲基环戊烷
  CO<sub>2</sub>   CH<sub>3</sub>F   2，3-二甲基丁烷
  甲基环己烷   2-甲基丁烷   六甲基乙烷
  2，2-二甲基丁烷   2，2，3-三甲基丁烷   环庚烯
  2，2-二甲基戊烷   3，3-二甲基戊烷   金刚烷
  环辛烷   顺-环辛烯   2，3-二甲基-1-丁烯
  二环[2，2，2]辛-2-烯   2，3-二甲基-2-丁烯   顺-1，2-二甲基环己烷
  3，3-二甲基-1-丁烯   3，3-二甲基-1-丁炔   六氯乙烷
  异-丁基甲基醚   2-金刚烷酮(2-adamantanone)   苯
  四甲基硅烷   异戊醇   异丁烯
  环己烷   氧化环己烯   正-丁烷
  顺-2-丁烯   丙二烯   甲酸甲酯
  降冰片烷   二环庚二烯   碘
  乙腈   新戊烷   甲苯
  正-戊烷   正-己烷   反-1，2-二甲基环己烷
  异戊二烯   反-2-丁烯   2-甲基-2-丁烯
  二***   2，4-二甲基戊烷   2，2，4-三甲基戊烷
  2-甲基-1-丁烯   3-甲基-1-丁烯   环己酮
  乙酸甲酯   叔-丁基甲基丙酮
本发明利用一种改进的包合物工艺，因为在本发明之前，发明者不知道有使用包合物与渗透或反渗透工艺结合，以提高液体渗透物的质量或数量。相反地，在过去，其他一些人试图利用形成固体水包合物与冷冻工艺相结合，作为制造可用水的方法。举例来说，见McCormack的美国专利5,553,456和Max等的美国专利5,873,262。使用在这些专利中描述的固体包合物，试图利用水包合物相对于含水的非包合物的更高熔点，从而减少能耗，其使水溶液的冻结成为一种制造可用水的实用途径。
如在这里所公开的，包合物形成工艺包括向经历渗透工艺的溶液进料物流中注入一种包合物成型客体物质。该客体物质通常是一种气体，虽然它也可以是固体或液体，其被引入到渗透单元进口流动物流中。引入到要被净化的水中的客体物质的数量优选稍微大于可溶解在溶液中的气体的数量。
在不限定本发明于任何特别的理论原理的条件下，申请人确信本发明的水包合物的形成至少部分地依赖于客体物质的特性，以及溶液的温度和压力。任意地，并且如果需要，也可将第二种包合物客体形成物质引入进料物流中。该第二种客体物质可称为“助手”气体，因其看起来有助于包合物的形成和净水活性。
本发明人已发现向要通过反渗透净化的溶液中注入包合物形成客体物质(一种或多种)，导致获得比在没有使用包合物形成物质的条件下更多的净化水。使用包合物形成物质生产的水，比在同样条件下没有使用包合物形成物质得到的水含有更少的杂质。
本发明因此比传统的水净化方法具有一定的优点，传统的水净化方法即煮沸、冻结和反渗透，任何一个都需要更多的能量，并且在多数情况下，除反渗透外，在大规模商业应用上要花费更多的费用。本发明提供的优点在于可以更有效和更经济地去除水中的杂质。本发明提供的优点还在于在低压下操作，同时可以比传统的渗透和反渗透***生产出至少相同数量和质量的净化水。
本发明另外的优点是，在渗透和反渗透***的下游，于渗透和反渗透过程完成后，不需要附加的设备或过程以从例如水中分离杂质或第二种溶剂。在一些应用中，当客体物质昂贵或难以获得时，可能需要对包合物形成物质进行循环，例如，因此需要一些极小的下游设备。
本发明提供的另一个优点在于可以容易地与现有渗透设备结合，例如DesalTM Low Pressure Cell Test Units和Waymire’s UndersinkReverse Osmosis Systems，从而改进现有设备的性能。可以从海水或其它不洁的水源中去除的杂质，包括但不限于钠和氯化物离子，以及SO4-3，Mg+3，Ca+2，K+，HCO3 -，Br-，Sr+2和F-。本装置和方法也提供了更有效的手段以去除不能穿透半渗透膜的任何杂质，如重金属、分子或有机体污染物，包括除草剂、杀虫剂、病毒、原生生物和细菌。
本发明提供的另外的优点在于，其通过使结垢和集结最小化而减少了由于细菌的集结而在半渗透膜表面的结垢、以及管壁和管道的阻力。通过改变包合物形成客体物质使这种集结减少和/或消除。例如，空气和氮气两者中每一个都可以作为本发明的客体物质。一些细菌需要氧气生存(需氧细菌)；其它细菌在氧存在下不能生存(厌氧细菌)。通过从空气到氮气的转换以及转回空气，生物物质造成的膜的堵塞被推延或消除。这种细菌造成膜堵塞的推延和/或消除，缩短了停产时间，减少了其它问题以及相关的维护费用。
前面已经概述了本发明大致的特征和技术上的优点，以便更好地理解下面详细描述的发明。本发明另外的特征和优点将在下面更详细地描述。
附图简要说明
为了更全面地理解本发明和它的优点，现在结合附图参考下面的描述，其中：
图1是一个渗透工艺的示意图；
图2是一个反渗透工艺的示意图；
图3是按照本发明实施方案改进的反渗透装置的示例方框图；
图4是按照本发明实施方案的客体物质喷射器的示例方框图；
图5是反渗透工艺中包合物形成示意图；和
图6是按照本发明实施方案改进的反渗透装置的示例方框图；
图7是实施例12中表2数据的图解。
发明详述
在下面的描述中，将提出许多具体的细节以全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说，显然不需要这些细节也可以实现本发明。换句话说，为了使本发明不至于因不必要的细节而不清楚，公知的装置示于框图中。在很大程度上，细节及类似部分被省略，因为这样的细节对完全理解本发明没有必要，并且它们是相关领域技术人员的普通技术。
现在参考附图，这里描述的元件没有必要按比例示出，并且这里同样的或相似的元件在若干图中被标明相同的附图标记，图3举例说明一个改进的反渗透***的实施方案。准备净化的水(301)储存在进料罐(302)中。进料罐(302)的进料输出口(303)与泵(321)连接。例如，泵(321)可以是一个活塞泵，允许水在流量1.5加仑/分钟、压力200psig的范围内从进料罐流出。泵(321)可以人工控制。对于人工控制，水(301)的流量和压力将***作员通过控制器(320)预设置。
水(301)从泵(321)经过泵总管(304)泵出。泵总管(304)与客体物质喷射器(310)连接，后者更详细地描述于图4中。客体物质喷射器(310)与试验单元导管(test cell conduit)(305)连接。
任意地，如图3所示，试验单元导管(305)可以分支到旁路导管(306)。水可以流过旁路导管(306)，通过压力阀(309)，并且通过旁路导管(311)返回进料罐(302)。任意地，来自泵的水也可以分支到其它试验单元导管。例如，在图3中示出的第二试验单元导管(307)从试验单元导管(305)分支出来。虽然图3没有示出，一个客体物质喷射器(310)可以连接在旁路导管(305)的下游，或连接在通向任何备用试验单元的导管中(即307)。
通过试验单元导管(305)泵出的水进入试验单元(308)。水进入试验单元(308)在膜(313)溶液侧(309)。回路导管(314)连接在试验单元(308)的溶液侧(309)。没有净化的水或溶液可以通过回路导管(314)，经过止回阀(315)，再通过回路导管(316)返回进料罐(302)。
经过改进的反渗透工艺，净化的水分子通过在试验单元(308)中的膜(313)进入溶剂侧(317)。净化水也被称为渗透液(318)，流过出口(319)排出***并被收集。渗透液(318)不必进行其它处理。
图4是一个客体物质喷射器(310)的详图。客体物质喷射器(310)有一进口三通(402)可与泵的总管(304)相连。进口三通(402)连接一个供给线(403)，其中客体物质被供给(404)。客体物质供给源(404)可以是一个罐，客体物质以气态储存，例如压缩空气或氩气。换句话说，例如，如果空气用作客体物质，压缩机(未示出)可以用于压缩周围的空气或氮气塔可用于获得氮气以喷射进入进口三通(402)。客体物质的供给可以人工控制。对于人工控制，客体物质(404)的流量和压力将***作员通过控制器(401)预设置。客体物质混合控制器(401)也可以通过如计算机自动控制。在这种情况下，传感器(408)连接客体物质供给源(404)以监测并调整引入到供给线(403)的客体物质的压力和流量。
进口三通(402)也连接到室(405)，其中来自客体供给源(404)的客体物质与将被净化的水混合。在一些优选的实施方案中，混合室(405)是一个圆柱状的不锈钢容器。室(405)还与一个带螺纹的端口(406)连接，该端口通向一个出口端口(407)，通过该出口端口混合的水和客体物质被引导到试验单元导管(305)。
图5是一个试验单元(308)内部的示意图。水(301)和客体物质(510)的进料物流进入试验单元(308)的膜(313)的溶液侧(312)。随着水分子在客体物质(510)的周围自身排列形成水包合物(501)而形成包合物。虽然图5示出了水包合物(501)静态的形式，但水包合物(501)的形成是动态的，即包合物在极短的时间周期连续形成、分离，并且再重新形成。预期水包合物(501)在膜(313)顶部形成一层，并且这种机理导致了本方法的效率。但应懂得，理解这样的机理对实现本发明不是必须的，并且这种讨论和附图绝不是限制所附权利要求的范围。
申请人确信，在膜附近堆积的包合物将延迟或降低膜的堵塞。申请人还确信随着水包合物层(501)厚度(“表观厚度”)的增加，提高了渗透液(503)的纯度。包合物层(501)表观厚度看起来取决于在试验单元(308)溶液侧(312)水(301)和客体物质(510)穿过膜(313)的流速。流速越慢，在膜(313)上产生越厚的包合物层(501)。此流速的控制，部分取决干进入试验单元(308)的水流通过回路导管(314)和止回阀(315)返回进料罐(302)部分的百分比(“再循环速率”)。通过降低再循环速率(并保持所有其它条件不变)，原料通过试验单元(308)的流动时间增加，水包合物层(501)也增加。止回阀(315)能够调整改变再循环速率。注意再循环速率和旁路速率都与压力成反比，并且压力与包合物的生成成比例。还应注意当压力变得过高时，包合物可能结晶为固体形式。
图6示出了本发明的一个实施方案，其中***的控制是自动操作的。将传感器例如压力和流量传感器(601-606)与监控器相连并在传感点调节压力和流量。压力和流量传感器(601-606)有效地连接于控制器(620)。控制器(620)可以是一台计算机，任意地，其可为与用于如图4的客体物质喷射器控制器(401)相同的计算机。
现参照以下实施例对本发明优选的实施方案进行描述，它们的给出只为说明性的目的，并不意味着打算限制本发明的范围。
实施例1
一个反渗透工艺使用标准的Desal Low Pressure Cell Test Unit进行。在过程中使用一个单元的两个CPVC试验单元(面积为12.56平方英寸)。试验单元包括一个由Osmonics/Desal制造的12平方英寸的膜。这些膜在市场上出售，如AJ、AK、AE、AD、AG、AC或AF。被净化的水是一种盐水，导电率为270μS。
***压力设定在250psi，并且使盐水稳定地流动。5分钟后，收集了44ml渗透液，其导电率为22μS。
实施例2
重复实施例1，不同之处是，***压力设定在100psi。5分钟后，收集了17ml渗透液，其导电率为22μS。
实施例3
重复实施例1，不同之处是，***压力设定在50psi。5分钟后，收集了8ml渗透液，其导电率为21μS。
实施例4
一个反渗透工艺使用相同的Desal Low Pressure Cell Test Unit进行，其使用图5中所示的客体喷射器进行改进。客体喷射器的混合室是不锈钢圆柱筒，体积为1加仑。注入***中的客体是空气。
重复实施例1的条件。5分钟后，收集了50ml渗透液，其导电率为45μS。
实施例5
重复实施例4，不同之处是，***压力设定在100psi。5分钟后，收集了20ml渗透液，其导电率为22μS。
实施例6
重复实施例4，不同之处是，***压力设定在50psi。5分钟后，收集了12ml渗透液，其导电率为22μS。
实施例7
重复实施例4，不同之处是，客体使用的是氩气。5分钟后，收集了55ml渗透液，其导电率为21μS。
实施例8
重复实施例4，不同之处是，气体使用的是氮气。5分钟后，收集了48ml渗透液，其导电率为26μS。
实施例9
重复实施例8，不同之处是，***压力设定在100psi。5分钟后，收集了19ml渗透液，其导电率为21μS。
实施例10
本实施例的目的在于显示***超压的影响。使用实施例4的条件，采用季铵盐(QAS)和空气作为客体物质(空气被认为是“助手”气体)。在500psi压力下，渗透液流速非常慢。当压力减少50％(到250psi)时，保持所有其它条件不变，渗透液流速数倍增长。
实施例11
本实施例的目的在于说明本发明一个实施方案的瞬时反应特性。在图4的混合室(405)中充满盐水和客体物质，“先前的气体(formergases)”，以致于混合室中的压力大约1500-1800psi。然后，将供给侧密封并且调节进料压力在如250psi。这一运行的第一分钟的渗透效率大约是下面几分钟渗透效率的两倍。这种结果可能由于高压急骤冻结，或溶液中水合物结构部分结晶。基于这些观测结果，发明人认为在这里所披露的方法和装置比现有的净化方案有改进，现有方案中有固体水合物形成且要通过离心将其从溶液中去除。
实施例12
进行更进一步的研究，以确定在使用氩气作为客体物质的含有包合物的反渗透工艺中的最佳压力。这些研究的结果列于表2中，记录的渗透液体积为在5分钟内收集的毫升数。含氩气试样的每一数据点是六个试验的平均值，对于对照物，n＝3。在每一压力下渗透液百分比的增长用图表表示于图中。
表2
    包合物     对照物     包合物     对照物
    60psi     400psi
    体积     13.15     8.9     体积     64.83     56.20
    导电率     6.4     7.4     导电率     1.8     2.12
    温度     26.83     24.63     温度     23.08     22.40
    80psi     500psi
    体积     16.52     14.40     体积     93.88     82.60
    导电率     4.94     4.91     导电率     1.62     2.00
    温度     26.52     26.50     温度     24.45     23.73
    100psi     550psi
    体积     20.33     17.17     体积     82.17     70.97
    导电率     3.30     4.52     导电率     1.79     1.81
    温度     27.1     26.50     温度     23.62     23.13
    160psi     600psi
    体积     37.15     30.53     体积     97.05     81.37
    导电率     3.48     4.35     导电率     2.29     1.88
    温度     27.18     26.43     温度     24.93     24.27
    200psi     650psi
    体积     48.25     34.70     体积     116.75     105.77
    导电率     2.72     3.13     导电率     1.82     2.14
    温度     27.47     24.10     温度     26.10     25.67
    300psi
    体积     64.88     56.27
    导电率     2.26     2.44
    温度     25.08     24.30
图7是图解表示相对于对照物在每一压力下获得的渗透液的体积增长的百分数。

Claims (10)

1.一种脱除溶质制造净化水的方法，包括：
将含有溶质的水与一种或多种包合物客体物质相混合，使所述包合物客体物质有效地溶解或悬浮在所述水中；
使未净化的水与一半渗透膜接触，其中，水可透过所述膜，但所述溶质不能透过；和
收集通过所述半渗透膜的净化水。
2.一种通过反渗透除去水中杂质的方法，包括：
将含有溶质的水与一种或多种包合物客体物质相混合，使所述包合物客体物质有效地溶解或悬浮在所述水中；
使含有溶质和客体物质的水经受从4826到97kPa的压力；
使含有溶质和客体物质的水与一半渗透膜接触，其中，水可透过所述膜，但溶质不能透过；和
收集通过所述半渗透膜的净化水。
3.一种脱去水中盐分的方法，包括：
将含盐的水与一种或多种包合物客体物质相混合，所述包合物客体物质有效地溶解或悬浮在所述水中；
使含盐的水经受从4826到97kPa的压力；
使含盐的水与半渗透膜接触，其中，水可透过所述膜，但盐不能透过；和
收集通过所述半渗透膜的净化水。
4.如权利要求1的方法，还包括使水经受从4826到97kPa的压力。
5.如权利要求2-4任一项的方法，包括使水经受从1379到1724kPa的压力。
6.如权利要求1-3任一项的方法，其中所述包合物客体物质是空气，Kr，Xe，Ar，N2，O2，CH4，HBr，CH3OH，HCl，C2H2，C2H4，HCOOH，PH3，C2H6，N2O，季铵盐，甲基环戊烷，CO2，CH3F，2，3-二甲基丁烷，甲基环己烷，2-甲基丁烷，六甲基乙烷，2，2-二甲基丁烷，2，2，3-三甲基丁烷，环庚烯，2，2-二甲基戊烷，3，3-二甲基戊烷，金刚烷，环辛烷，顺-环辛烯，2，3-二甲基-1-丁烯，二环[2，2，2]辛-2-烯，2，3-二甲基-2-丁烯，顺-1，2-二甲基环己烷，3，3-二甲基-1-丁烯，3，3-二甲基-1-丁炔，六氯乙烷，异-丁基甲基醚，2-金刚烷酮，苯，四甲基硅烷，异戊醇，异丁烯，环己烷，氧化环己烯，正-丁烷，顺-2-丁烯，丙二烯，甲酸甲酯，降冰片烷，二环庚二烯，碘，乙腈，新戊烷，甲苯，正-戊烷，正-己烷，反-1，2-二甲基环己烷，异戊二烯，反-2-丁烯，2-甲基-2-丁烯，二***，2，4-二甲基戊烷，2，2，4-三甲基戊烷，2-甲基-1-丁烯，3-甲基-1-丁烯，环己酮，乙酸甲酯或叔-丁基甲基酮。
7.如权利要求1-3任一项的方法，其中所述包合物客体物质是呈一压缩气体来提供的。
8.如权利要求1-3任一项的方法，其中所述包合物客体物质是空气、氩气、氮气、一氧化二氮或季铵盐。
9.如权利要求1-3任一项的方法，其中溶液与半渗透膜在一定压力和温度下相接触，有效地促使存在于溶液中的至少一部分包合物结构结晶。
10.一种从水溶液中脱除盐或杂质的***，包括：
(a)包含一个半渗透膜的单元，该半渗透膜将所述单元内部分成一溶液侧和一渗透侧；
(b)一个与所述溶液源相连的连接件和在所述单元中使所述溶液移动通过一个半渗透膜的装置；
(c)混合所述溶液和一种包合物客体物质的装置；
(d)提供压力使部分所述溶液穿过所述半渗透膜的装置；和
一个收集穿过所述半渗透膜的渗透液的出口。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2004237785B2 (en) * 2002-05-08 2006-11-30 Marine Desalination Systems, L.L.C. Hydrate-based desalination/purification using permeable support member
US7008544B2 (en) 2002-05-08 2006-03-07 Marine Desalination Systems, L.L.C. Hydrate-based desalination/purification using permeable support member
US7485234B2 (en) 2006-06-08 2009-02-03 Marine Desalination Systems, Llc Hydrate-based desalination using compound permeable restraint panels and vaporization-based cooling
JP2011056345A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Toshiba Corp 淡水化システム
US10384167B2 (en) 2013-11-21 2019-08-20 Oasys Water LLC Systems and methods for improving performance of osmotically driven membrane systems
CN107207289B (zh) * 2015-02-09 2020-09-01 住友电气工业株式会社 水处理***以及水处理方法
CN105749882B (zh) * 2016-03-14 2018-02-16 广州振凌环保科技有限公司 一种基于碱渣制备重金属废水处理剂的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1370097A1 (ru) * 1985-12-17 1988-01-30 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Установка дл опреснени соленой воды
SU1535834A1 (ru) * 1988-04-12 1990-01-15 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Установка дл опреснени минерализованной воды
JPH0929252A (ja) * 1995-07-24 1997-02-04 Nippon Steel Corp 逆浸透膜処理方法
CN1204303A (zh) * 1995-12-13 1999-01-06 葛菲德国际投资公司 海水除盐

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3216930A (en) * 1963-01-04 1965-11-09 Dow Chemical Co Process for liquid recovery and solution concentration
US3992301A (en) * 1973-11-19 1976-11-16 Raypak, Inc. Automatic flushing system for membrane separation machines such as reverse osmosis machines
NL7604657A (en) * 1976-04-29 1977-11-01 Wafilin Bv Cleaning of filtration membranes - by releasing gas dissolved in a liquid under pressure
DD148859A3 (de) * 1978-10-16 1981-06-17 Eberhard Friedrich Verfahren zur membranfiltration und vorrichtung zu deren durchfuehrung
FR2655642B1 (fr) * 1989-12-11 1992-02-28 Anjou Rech Installation de traitement des eaux par une boucle de filtration tangentielle.
DE4008983A1 (de) * 1990-03-21 1991-09-26 Rehau Ag & Co Verwendung einer membran
DE19725096C2 (de) * 1997-06-13 2001-05-10 Saechsisches Textilforsch Inst Verfahren zur Eliminierung von Reaktivfarbstoffen und deren Hydrolysaten aus Abwässern

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1370097A1 (ru) * 1985-12-17 1988-01-30 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Установка дл опреснени соленой воды
SU1535834A1 (ru) * 1988-04-12 1990-01-15 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Установка дл опреснени минерализованной воды
JPH0929252A (ja) * 1995-07-24 1997-02-04 Nippon Steel Corp 逆浸透膜処理方法
CN1204303A (zh) * 1995-12-13 1999-01-06 葛菲德国际投资公司 海水除盐

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