CN101287537A - 利用可控渗透剂的正向渗透 - Google Patents

Abstract

本发明公开了采用可控渗透剂建立或增强渗透正向偏向的正向渗透方法和设备。在常规渗透环境中，将可控渗透剂选择性地加入流出液中，以建立或增强有利于流入液溶剂至流出液的溶剂传递的渗透不平衡。在所需要的流入液溶剂至流出液的传递以后，将可控渗透剂例如通过磁力而离析、除去或中和，以便能够回收传递的溶剂和/或浓缩的流入液。该可控渗透剂包括一种对外部影响反应的成分，该外部影响不明显地影响流入液溶剂，例如磁力、电荷和过滤。本发明还公开了间歇和持续的处理方法和设备。

Description

利用可控渗透剂的正向渗透

技术领域

本发明属于至少部分地利用渗透压作为驱动力的流体传送领域。

背景技术

半透膜用作在两个不处于渗透平衡的溶液之间的分离障碍是众所周知的，并且最早于18世纪中叶，在法国科学文献中已有记述。这样的膜允许溶液的溶剂的通过，而非它的溶质。由某一溶质摩尔浓度组成的将要进行处理/过滤的起始溶液据认为是流入液。由某一溶质摩尔浓度组成的处理/过滤后的最终溶液据认为是流出液。当流出液的摩尔浓度与流入液的摩尔浓度不同时，在两个溶液之间就存在了渗透差别(differential)。为了为流入液溶剂创造正向渗透偏向(bias)，流出液溶质的摩尔浓度或渗透势必须大于流入液溶质的摩尔浓度或渗透势。

摩尔浓度意指每升溶液中溶质分子的数目。通常，在溶液中溶质分子的数目越大，它的渗透压相对于不含该溶质的溶液就越大。这种溶质的差别造成了渗透不平衡，并且渗透压的自然力驱使溶剂穿过将流入液与流出液分开的半透膜，直至在这两个溶液之间达到渗透平衡。以流入液为淡水和流出液为海水的情况为例；溶质为海盐和溶剂为淡水。由于该流出液具有更高的溶质的摩尔浓度，因此淡水会穿过膜而到流出液，直至达到渗透平衡。

尽管前述的实例，但是大多数的工作寻求获得一种比该流入液“更干净的”流出液。在上面的实例中，流出液变成“搀水的”海水，通常不能够被认为是一种有利方法的终产物。在一般的条件下，希望的是将流入液溶剂从溶液中分离。

反渗透通过下面的方法实现了这个目标：强制地努力将含溶质的溶液穿过半透膜，由此通过膜将溶质(例如，海盐等)“滤出”，并且让溶剂通过，以产生只有溶剂的流出液(例如，淡水)。然而，反渗透具有许多不足，包括：高能量需求、膜在使用和保存过程中的完整性，以及复杂性。

为了正向渗透发生，流出液溶质的摩尔浓度或渗透势必须大于流入液溶质的摩尔浓度或渗透势。然而，问题是，流出液通常为具有异常低的溶质摩尔浓度的淡水(普通溶剂)。在前期努力中所采用的一种解决方法通过有益溶质例如碳水化合物和电解质的引入，以温和地增加流出液溶质的摩尔浓度。从而，虽然实现正向渗透的目的，例如，从非饮用水生成可饮用水而没有反渗透的不足，但流出液并基本上不是纯净的淡水，它仍然包含溶质附属物或渗透副产物。

自从至少20世纪30年代，认识到作为实用商业方法的正向或直接渗透的概念。例如，参见美国专利2,116,920。该专利公开了采用浓糖和CaCl₂水溶液将水从果汁“抽出”的应用。从至少那个时候，这种通常的方法持续地就被商业用于制造浓缩果汁。

在正向渗透驱动分离中的可除去的“驱动溶质”的概念由CharlesMoody在他的1977专题论述中阐明。他概述了溶解的SO₂作为渗透剂的应用，该渗透剂会提高流出液的摩尔浓度以超过海水的摩尔浓度，从而产生正向渗透偏向，该偏向会导致淡水从海水流入液迁移穿过半透膜。然后，可以通过提高流出液的温度除去SO₂，以将它作为气体驱出。就本发明人所知，这个方法从来没有被商业地复制过，大概是由于SO₂形成对膜和其它处理设备高度腐蚀的亚硫酸。另外，该方案需要加热和冷却所有的渗透水的能耗大的步骤。

在美国专利3,617,547中，Albert Halff和Allen Reid采用了与美国专利6,391,205中的途径类似的途径。在这两种情况下，采用了一种由盐组成的，其溶解度是非常热变的渗透剂以将流出液的摩尔浓度提高到高于海水的摩尔浓度，因而产生了可以致使淡水从海水流入液迁移穿过半透膜的正向渗透偏向。通过降低溶液温度以将溶质从溶液中沉淀出来，来除去渗透剂。将沉淀除去，在加热的帮助下重新溶解于水中，然后再循环。从过滤的沉淀溶液所得到的水能够进一步被净化，或原样使用。这些方法受到了对于需要冷却所有渗透和再循环液流的能量效率能量无效需要，以及需要对于再加热所述的再循环流的需要的阻碍。

Keith Lampi等在美国专利6,849,184中描述了一种通过结合正向渗透和反渗透而从不纯水或海水获得淡水的新途径。将盐和海水引入具有两个半透膜的室中，然后密封；因此，所引入溶液的摩尔浓度高于普通海水的摩尔浓度。然后使普通海水接触这两个半透膜的第一个，这引起海水溶剂，也就是淡水，穿过第一膜。当淡水穿过第一膜并且进入密封室时，密封室的内压增大。构造该容器使得：第二膜在密封室仍然包含有很大程度上未与所引入的盐混合的海水的区域中。随着密封室的内压增大至超出海水的渗透压，通过反渗透迫使淡水溶剂穿过第二膜。然后，排除在密封室中的盐/海水溶液。尽管作为救生设备可能是实用的，但该发明需要盐或高度浓缩的盐溶液的连续再补给，并且经不起持续过程途径的检验。

考虑到前述内容，希望获得一种正向渗透的方法和相关的设备，以生产的溶质浓度小于在渗透过程中所采用的溶质的浓度的流出液。还希望减小或消除对与获得可用的流出液溶剂相联系的能量需求的热力学限制：根据现有技术，在真实的正向渗透中，用于生产可用的流出液溶剂的能量消耗发生于溶质分离步骤。因而，相对于现有技术正向渗透的能量消耗改进将发生在该方法的这个阶段，并且与对全部流出液溶液起作用相反，理想的是任何这样的步骤将会将能量消耗仅指向溶质。

发明概述

本发明涉及采用至少一种可控渗透剂的正向渗透方法和设备。实施本发明的基本设备包含至少一个半渗透的亲水或疏水膜，以作为在包含第一溶剂的第一流体溶液(流入液)和包含第二溶剂的第二流体溶液(流出液)之间的分离障碍。为了产生从流入液至流出液的正向渗透偏向，实施本发明的设备包括添加至流出液中的至少一种可控渗透剂，以产生有利于第一流体溶液溶剂至第二流体溶液的迁移的渗透不平衡。所获得的渗透不平衡允许渗透压的自然力驱使流入液的第一溶剂穿过所述的至少一个半透膜而进入流出液，直至在两个流体溶液达到渗透平衡，或者流入液的供给中止。根据本发明的基本设备可以进一步包括用于从流出液中分离、除去或中和所述的至少一种可控渗透剂的装置。

根据本发明的附加设备实施方案可以进一步包括：用于在从流出液分离和/或除去以后，回收所述至少一种可控渗透剂的装置，并且可以进一步包括：用于将所回收的至少一种可控渗透剂进再次引入到流出液中的装置，其操作性地接近所述的至少一个半透膜，以重建或者另外地有助于用于建立正向渗透偏向所必须的渗透不平衡。

实施本发明的基本方法包括：通过至少一个半渗透的亲水或疏水膜，将具有第一溶剂的第一流体溶液(流入液)与具有第二溶剂的第二流体溶剂(流出液)离析；向流出液中引入至少一种可控渗透剂，引入的量足以在流入液和流出液之间产生渗透不平衡；并且允许溶剂从流入液穿过所述的至少一个半透膜至流出液。根据本发明的进一步的方法包括：部分地或基本上全部地离析、除去或中和在流出液中的所述至少一种可控渗透剂。

实施本发明的另外的方法可以包括：在从流出液离析和/或除去以后，回收至少一种可控渗透剂，并且可以进一步包括：向流出液中再次引入所回收的至少一种可控渗透剂，所述的流出液操作性地接近所述的至少一个半透膜，以重建或者另外地有助于用于建立正向渗透偏向所必须的渗透不平衡。

于此公开的方法和设备的一个成分为可控渗透剂。如此处所采用，将术语“可控渗透剂”定义为改变在接触溶剂半透膜的一侧的第一流体溶液和接触该膜的另一侧的第二流体溶液之间的渗透势的物质，其中该物质对于跨过膜的渗透势的影响是可以操控的。因而，根据本发明的可控渗透剂是这样一种物质，其a)溶解或可悬浮于第二流体溶液中，以使它能够建立或增强相对于接触该膜的另一侧的第一流体溶液的跨过该膜的渗透驱动力；并且b)拥有化学或物理性质，或两种性质结合的至少一种性质，这种性质允许该渗透剂通过不明显地影响第二流体溶液的溶剂的方式从第二流体溶液的除去、中和或分离。因此，候选可控渗透剂并不实质性地依赖于用于从其中除去、中和或分离该渗透剂的第二流体溶液溶剂的压力或温度的变化。

虽然将许多预期的可控渗透剂作为第二流体溶液溶剂中的溶质(离子化合物或低溶解的分子)，但是这个特征并不是本发明的实施方案的功能性所必须的。本发明还在通过在第二流体溶液中使用大分子以建立或增强正向渗透偏向而是可操作的。具有大数目的正、负或它们结合的表面电荷的大分子施加了显著的渗透压，因为在溶液中电荷是高摩尔浓度的，并且因此，从建立和增强正向渗透偏向，以及从不采用压力或温度技术而易于从第二流体溶液中除去、中和或分离的观点两方面考虑，大分子据认为是适当的可控渗透剂。

在本发明的许多实施方案中列出的可控渗透剂是一种对磁力和/或电场响应的试剂，从而允许它可以受磁和/或电的影响，因而通过对第二流体溶剂另外没有明显的效果的标准磁分离技术而从第二流体中分离。其它实例包括但不局限于：通过过滤、化学沉积、螯合、氧化/还原反应、蒸馏、蒸发、压力调节/操控、温度调节/操控、电化学方式、电容性去离子化和本领域技术人员已知的其它方式而除去/减少的渗透剂。

本发明的一个特征是它稀释或浓缩流体溶液的能力。如上所述，本发明的实施方案通过利用加入到流出液或第二流体溶液中的一种或结合的可控渗透剂，建立了或增强了正向渗透偏向。一旦足够的流入液溶剂已经穿过所述的至少一个半透膜至流出液以满足目标溶液需求时，就可以将该渗透剂除去、减少和/或中和至最终流入液或流出液溶液的需要水平。流入液或流出液都可以代表所需要的最终溶液。在从非饮用水源获得饮用水的情况下，改变流出液，使得基本上将所有不需要的一种或多种可控渗透剂除去。在浓缩例如果汁或过程溶液的情况下，将流入液在适宜的地方回收，而流出液代表便利的非热能浓缩液。依赖于该流出液的任何确定的应用，被引入流出液以驱动过程的一种或多种试剂能够被回收，或简单地处置。

用于产生或增强渗透驱动力的至少一种可控渗透剂的应用并不是唯一的。可以将它与以下联合使用：其它渗透压增强成分和/或方法如向流入液加压，如下增加可透性膜的通量率(flux rate)，例如，通过增大膜的面积，或通过如下改变流入液的化学性质：沉淀、螯合、pH调节、螯合剂、清洁和防污剂、温度改变，和本领域技术人员已知的其它方式。

考虑到上一段落，第一实施方案的一种变化包括：对流出液中所存在的一种或多种溶质和/或一种或多种可控渗透剂部分的(与基本上全部的相反)除去和/或中和。例如，可能出现需要在流出液中留下一定量的溶质的情形。一个实例将是：对用于农作物灌溉的海水或稍咸的地下水脱盐。可以将肥料(溶质)和一种或多种可控渗透剂都加入流出液中，以制备相对于含水溶剂的流入液，合并的高摩尔浓度的流出液溶液，从而建立或增强向流出液的渗透偏向。一旦流出液达到它需要的水浓度水平，就可以将一种或多种可控渗透剂除去和/或中和，而将肥料留在流出液(灌溉水)中。对于在流出液中的溶解营养物代替肥料的情况下，从非饮用水源产生饮用水，可以采用类似的方法。

在利用一种或多种磁性或电化学可控渗透剂的实施方案中，所控制的并非试剂的溶解度本身，而是通过电化学或磁性的物理方法更加地控制它的存在。一系列实施方案采用包括结合到蛋白例如铁蛋白上的磁铁矿，从而产生称作磁铁蛋白(Magnetoferritin)的物质。这样的物质可以获自例如在英国Bristol的NanoMagnetics，Ltd.。NanoMagnetics的磁铁蛋白为由约12nm直径的均匀中空蛋白球体所包围的磁性粒子。有利地，这些蛋白球是水溶性的，因此具有在水溶液中作为溶质的适当品质。通过拥有便利和常规的有效传送溶液溶质的方式，就具有了使用更强的剂量(渗透剂的浓度)以从而增加渗透通量的能力，同时可以在没有复杂的化学方法或重要的手段例如过滤的情况下而可以完全除去。此外，这种形式的可控渗透剂是完全可回收和可生物降解的。

无机磁性物质与另一种有机或无机载体物质相结合使得全部可以通过磁性或电化学方式除去的许多其它组合是可能的并因此包括于本发明中。因而，可以采用载体物质例如胶体脂质粒子或贝壳，以负载磁性或磁反应性的有效载荷，并且适宜地拥有低的溶剂溶解性质，以辅助溶质的回收和再应用。

与本领域技术人员所知的多级蒸馏和其它多级实例相类似，此处所公开的方法能够连续地用于多级方法中：来自一个操作的流出液可以成为下一个操作流入液等。另外，这个发明还有助于间歇或连续的方法，其实例包括：过滤膜袋(间歇)，或以连续方式运行的螺旋卷绕或中空的纤维膜筒。

虽然所述的方法在流出液中需要高的溶剂浓度的几乎所有应用中得到了广泛的应用，但是本发明对于常规的反渗透具有不利条件的那些应用获得了特别的应用。例如，在很少或没有电可用的情况下或反渗透设备用备件不能获得的情况下，可饮用的、没有掺杂的水从海水或稍咸的水的回收将示例为本发明将会获得相对于现有技术特别应用的环境。在远离陆上的位置、通过帆船的越海洋长途旅行，或者个人登山中可以发现这样的环境。在每一个这些环境中，能源以及部件可获得性可能受到限制。

附图简述

图1a-c描述了在野外本发明用于水的净化的一个间歇实施方案；

图2是用于水的净化或海水的脱盐的连续方法的示意性工艺流程图；

图3为用于海水的脱盐或水的净化的多级方法的示意性工艺流程图；

图4a和4b示意性地说明了使磁响应性渗透剂非常接近半透膜定位的磁体或电磁体的应用；并且

图5a和5b示意性地说明了使电场响应性的渗透剂非常接近半透膜定位的电场的应用。

具体实施方式

下面的论述是为了使本领域的技术人员实施并且应用本发明而列出的。对所述实施方案的各种更改对于本领域的技术人员是容易明白的，并且在不离开本发明如所附权利要求所定义的精神和范围的情况下，可以将本文的普通原理应用于其它实施方案和应用。因而，本发明并非意欲局限于所示的实施方案，而是将符合与本文公开的原理和特征相一致的最宽范围。

首先参考图1a-c，其中同样的数字表示同样的部分。现在将描述本发明的一个简单的“间歇”实施方案，以提供容易而便宜地制造的可饮用的，没有掺杂的水。可密封的塑料袋10优选是由食品级聚氨酯构成的，具有约12英寸高×10英寸宽×1/8英寸厚的尺寸(在尺寸、形状和本质方面与典型的药物静脉滴注袋相类似)。在袋10的相对面上形成一对“窗口”，具有约10英寸高×8英寸宽的尺寸。熟练的从业者将会容易地同意，通过使在流入液和流出液之间的半透膜的表面积最大化，可以渗透通量最大化；因而，采用了两个半透膜14a和14b。每个膜14为10.25英寸×8.25英寸的不对称亲水性乙酸纤维素纳米过滤膜的平板(从Hydration Technologies，Inc.of Albany，Oregon获得)。优选将每个膜14附着于具有0.125英寸重叠接缝的袋10的内表面上，这种附着由通过本领域中的技术人员所知的标准方式包括化学粘附或RF熔结来确保。本领域中的技术人员将会意识到，任何这样开口的和开窗的流体储蓄器将足够达到本发明的目标。

另外，通过RF熔结或类似的方法，将倾注口16添加至塑料袋的上部接缝处，从而允许从环境到袋10内部的直接开口。再次，熟练的从业者将会意识到，优选可密封的但是并不必须密封的，足以通向袋10内部的任何进入口将会满足这个要求。将200克粒子的蛋白/纳米磁性复合体例如Nanomagnetics，Bristol，UK所提供的干燥、粉状磁铁蛋白引入袋10中并且通过倾注口16。之后将螺帽18向下拧紧，从而切断流体至袋10内部的直接通道。一旦将袋10放入将通过过滤处理的水(或其它流体)源中，任何流体此时必须渗透穿过在袋10中的半透膜14a和14b而进入袋10的内部。

然后，将所制备的袋10放置于流入液20的源中，在这个实例中该源为接近野营地的池塘，其每升具有1000mg/L的总溶解固体水平，2000mg/L的总悬浮固体水平，3000CFU/L的细菌数和50个隐孢子虫(crytosporidium)卵囊的原生动物数。当将袋10浸入到流入液20中时，亲水性膜14a和14b允许足够的流入液溶剂22，也就是水，溶解进入袋10的内部，以开始浸湿和溶解磁铁蛋白粒子40。随着浓缩的磁铁蛋白的流出液溶液30开始形成，它引起跨过半透膜14的渗透势差提高，从而引起跨过膜14的流入液溶剂22的通量率提高。当最后的磁铁蛋白粒子40溶解进入溶液时，该通量率到达峰值，然后随着通过引入的水稳定地稀释含磁铁蛋白的流出液溶液30，而逐渐和稳定地慢下来，从而降低了它的渗透势。基于这些参数，依赖于流入液的温度和pH，一升袋将在约8至10小时填满。该膜将基本上过滤所有的细菌、隐孢子虫、总悬浮固体，和70％至95％的总溶解固体，从而使该池塘水对于饮用是足够安全的。

其次转到图1b，一旦袋10充满过滤的水，使用者将从池塘中移走，将倾注口16揭开，并且缓慢地将流出液溶液30倾注通过与袋一起的磁性分离器50，进入饮用水容纳储蓄器中。磁性分离器50包含了敞口漏斗52，该漏斗填充有类似于钢丝绒或黑色金属粉末的易磁化的金属纤维“绒”54。将强力手提式永磁体，例如从Ana International，Inc.，Portland，Oregon获得的钕铁硼磁体，达到非常近物理接近金属绒54，例如，将漏斗52放下进入“面包圈”形状的环磁体56中，从而磁化金属绒54。当将含磁铁蛋白的流出液溶液30倾倒通过分液漏斗50时，磁铁蛋白粒子40就被吸引到磁化的金属绒54并且粘附其上，从而有效将基本上所有的磁铁蛋白粒子40从最终流出液溶液32中分离，仅留下清澈的、过滤过的、安全的饮用水。

如果希望，无数次的重新利用磁铁蛋白粒子40的选择是可以的。一旦将磁体56物理地从分液漏斗52和金属绒54的中间附近移走，磁铁蛋白粒子40就能够自由地从金属绒54脱离并且可以再利用。这是通过将非常少量的最终流出液溶液32倾倒入分液漏斗52中，通过金属棉54，冲洗掉磁铁蛋白粒子40来实现的，如图1c中所示。可以将该粒子洗回重新使用的袋10中，进入新袋，或简单地收集用于随后重新使用。

如图2中示意性地表示，另一个实施方案是一种连续方法。将要净化的海水、受污染的水，以及其它形式的流入液溶液表示为给水120，将其供给该方法。将给水120过滤(未表示)，并且进入正向渗透(FO)单元110。FO单元110优选包括半透膜114。包含高浓度的磁铁蛋白粒子140的流出液溶液在膜114的侧112b进入FO单元110。磁铁蛋白粒子140是表面充分带电的，并且处于高浓度下，以致流出液溶液130的渗透势高于给水120的渗透势。正如本领域的技术人员所意识到的，FO单元110可以是许多设计构造中的任意一个，包括但不局限于螺旋卷绕的中空纤维，或平板。

水122(流入液的溶剂)穿过膜114进入流出液130中，所述的流出液130持续具有比给水120高的渗透势。然后，通过重力或机械辅助将所获得的稀磁铁蛋白溶液136移动到磁性分离器150。此处，将磁铁蛋白粒子140浓缩并且再循环142。此时可以将补充溶质供给到系统中。同样，可以偶尔需要的是通过管线128来清除全部或部分的流出液溶液130。其间，浓缩的给水可以通过管线128返回大海。不管过程的回收，最终的流出液溶液132离开磁性分离器150供出售或应用。

在给水溶质浓度(摩尔浓度)过高的情况下，或在磁铁蛋白粒子并未充分地表面带电以克服给水的渗透势的情况下，该方法可以如图3中所示进行分级。如上所述，给水120(第一流入液)进入第一FO单元110中，在此接触第一半透膜114a。在膜114a另一侧的第一流出液130a包括水(溶剂)、可控渗透剂，例如磁铁蛋白粒子140，以及“非可除去的”溶质，例如海盐。如上，由扩散穿过膜114a的水，使得第一流出液溶液130a变成稀释的。部分净化的溶液132a可以通过将第一流出液130通过如先前所述基本上将磁铁蛋白粒子140除去的第一磁性分离器150来获得；然后将部分净化的溶液132a供给第二FO单元110b，在此处它成为第二流入液120b。离开第一磁性分离器150a的磁铁蛋白粒子140优选地循环通过管线152至第一FO单元110a。离开第一FO单元110a的第一流入液120a，倘若它的盐(溶质)浓度至少如给水120a中的浓度一样低时，可以循环通过管线116至给水流121。如果在管线116中的溶质浓度大于在给水流121中的浓度，就将其废弃。

将已经被供给第二FO单元110b的，来自第一磁性分离器150a的部分净化的溶液132a浓缩，并且该浓缩溶液成为第二流入液120b。将来自第二FO单元110b的第二流出液130b净化，以除去磁铁蛋白粒子140，并且可以作为第二流入液120b而再循环至第二FO单元110b。净化水132b离开第二磁性分离器150b，并且随时可以使用。因而，为了获得所需要纯度的最终流出液溶液，需要时，在该方法中可以采用任何数目的净化阶段。

正如熟练的从业者将会意识到的，浓差极化成为了正向渗透或者反渗透中的限制因素。实质上，邻近于半透膜的边界层对于流入液侧的溶质变得过于浓缩，并且在流出液侧被驱动溶剂所过于稀释，从而不利地影响了正向渗透的驱动力。通常将高的流体粘度和混合用于减轻这个内在的问题。

为了解决这个问题，可以将可控渗透剂分离过程放置得与膜非常接近，因而增加靠近膜的可控渗透剂的局部浓度。图4a表示了将电磁铁250放置于在FO单元210的流入液侧212a，与半透膜214非常接近。在靠近膜214有些稀释以后，示出了磁铁蛋白粒子240或其它磁响应性渗透驱动物质。图4b中，在电磁体250处建立了磁场，从而将磁铁蛋白粒子240拉至更接近膜214，并且增加了它的局部浓度，因而有助于提高半透性膜的扩散速率。另外，在流出液侧212b的流出液230具有至少部分地从其中除去的磁铁蛋白240，因而完成了至少部分的分离过程。电磁铁250能够间歇地通电，从而使磁铁蛋白粒子在脉冲中脱水。现在可以将流出液流238传到另一个磁性分离器，用于附加的磁铁蛋白粒子除去“抛光”，或原样使用。

由于该磁铁蛋白粒子具有带电的表面(负的)，所以可以采用电场作为类似于上面实施方案的分离装置。图5a表示了放置在FO单元310的流出侧312b的不带电的电极350。再次，通常将磁铁蛋白粒子340(此处所示带有负电荷)在膜314的区域中稀释。在图5b中，在电极352处产生了负电荷，从而强迫磁铁蛋白粒子140朝向膜314，因而提高了局部浓度。作为这个局部浓度的结果，渗透驱动力增加，并且渗透总体流动变得更纯。在进一步的精制中，当膜边界层的浓度变得过低时，电极开始脉冲启动，这可以通过适当感应器的使用来辨别。同样，如上，可以将这个实施方案与另一个分离步骤；磁性、电或物理过滤结合使用。

Claims (20)

1.一种用于生产净化的流出液溶液或浓缩流入液溶液的方法，所述方法包括：

采用至少一个半透膜，将包含第一溶剂的第一流体溶液与包含第二溶剂的第二流体溶液离析；

向第二流体溶液引入至少一种可控渗透剂，引入的量足以产生在第一和第二流体溶液之间的渗透不平衡，该渗透不平衡有助于第一溶液溶剂至第二流体溶液的迁移；并且

允许溶剂从第一溶液穿过所述的至少一个半透膜而到达第二溶液。

2.权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：至少部分地离析在第二溶液溶剂中的可控渗透剂，以允许基本上无可控渗透剂的第二溶液溶剂的回收。

3.权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：至少部分地除去在第二溶液溶剂中的可控渗透剂，以允许基本上无可控渗透剂的第二溶液溶剂的回收。

4.权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：至少部分地中和在第二溶液溶剂中的可控渗透剂，以允许基本上无可控渗透剂的第二溶液溶剂的回收。

5.权利要求3所述的方法，该方法进一步包括：回收至少部分的第二溶液溶剂，并且向保留的至少那部分第二溶液溶剂中，再次引入至少部分所除去的可控渗透剂。

6.权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：向第二溶液加入第二渗透剂，以增加通过所述的至少一个半透膜的渗透通量率。

7.权利要求6所述的方法，其中所述第二渗透剂为需要的第二溶液溶质，并且在所述第二溶液溶剂的回收之前，将所述可控渗透剂从第二溶液中基本上除去。

8.权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：引入渗透压增强成分或进行渗透压增强方法中的一种。

9.权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：重复至少部分地除去在第二溶液溶剂中的可控渗透剂，至少回收部分基本上没有可控渗透剂的第二溶液溶剂，并且向保留的至少那部分第二溶液溶剂中，再次引入至少部分所除去的可控渗透剂。

10.权利要求1-9中任何一项所述的方法，其中所述可控渗透剂响应于磁力、电荷、或过滤的至少一种。

11.一种生产净化的流出液溶液或浓缩流入液溶液的设备，该设备包括：

定义内部空间的第一流体储蓄器，该储蓄器包括

在内部空间和环境之间的至少一个膜，所述膜对于第一流体溶液溶剂是半渗透的；并且

处于所述内部空间内的可控渗透剂，

由此通过接触所述的至少一个膜，第一流体溶液溶剂将会穿过所述的至少一个膜，并且与所述的至少一种可控渗透剂结合建立第二流体溶液。

12.按照权利要求11所述的设备，由此在第一和第二流体溶液达到渗透平衡之前，建立了从第一流体溶液至第二流体溶液的正向渗透偏向。

13.权利要求11所述的设备，其中第一流体储蓄器是可密封的，以便于第一流体溶液溶剂的间歇传递。

14.权利要求11所述的设备，其中第一流体储蓄器具有至少一个排出口，以便于在所述设备的操作过程中第一流体溶液溶剂的持续传递。

15.权利要求11所述的设备，该设备进一步包括：用于所述可控渗透剂的离析、除去或中和中的一种的装置。

16.权利要求15所述的设备，该设备进一步包括：用于回收至少部分第二溶液溶剂的装置，和向保留的至少那部分第二溶液溶剂中再次引入至少部分所除去的可控渗透剂的装置。

17.权利要求11所述的设备，该设备进一步包括：在所述内部空间内的第二渗透剂，以增强在设备的操作过程中穿过所述的至少一个半透膜的渗透通量率。

18.权利要求11所述的设备，该设备进一步包括：用于引入渗透压增强成分的装置或用于进行渗透压增强方法的装置中的一种。

19.权利要求11所述的设备，进一步包括过滤器元件。

20.权利要求11-19中任何一项所述的设备，其中所述的可控渗透剂对磁力、电荷或过滤中的至少一种是反应的。

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