CN103492038B - 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收 - Google Patents

用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收 Download PDF

Info

Publication number
CN103492038B
CN103492038B CN201280017645.5A CN201280017645A CN103492038B CN 103492038 B CN103492038 B CN 103492038B CN 201280017645 A CN201280017645 A CN 201280017645A CN 103492038 B CN103492038 B CN 103492038B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solute
water
stream
draw
rich
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280017645.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103492038A (zh
Inventor
G·卡米格纳尼
S·塞基维兹
J·W·维布雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Special Thunder Maintains System Co
Original Assignee
Special Thunder Maintains System Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Special Thunder Maintains System Co filed Critical Special Thunder Maintains System Co
Priority to CN201510852070.4A priority Critical patent/CN105712436B/zh
Publication of CN103492038A publication Critical patent/CN103492038A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103492038B publication Critical patent/CN103492038B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/26—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force
    • B01D21/262—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force by using a centrifuge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/26—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force
    • B01D21/267—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force by using a cyclone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/0024—Controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/007—Separation by stereostructure, steric separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/38—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/009—Heating or cooling mechanisms specially adapted for settling tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/30—Control equipment
    • B01D21/34—Controlling the feed distribution; Controlling the liquid level ; Control of process parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/10—Temperature control
    • B01D2311/103—Heating
    • B01D2311/1032—Heating or reheating between serial separation steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/10—Temperature control
    • B01D2311/106—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14—Pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2642—Aggregation, sedimentation, flocculation, precipitation or coagulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

本发明公开了用于正渗透水净化或脱盐的改进的系统和方法。根据一种实施方式，提供用于净化受污染水的方法，其中包含水且具有第一渗透压的受污染原料溶液物流经过半透膜到达具有汲取溶液物流的汲取侧，该汲取溶液物流在半透膜的汲取侧上具有第二渗透压。稀释的汲取溶解物流被加热、聚结和冷却以产生冷却的单相富水物流，其被净化而产生水产品流。

Description

用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年4月25日提交的名称为“REGENERATIONOFRETROGRADESOLUBLESOLUTESFORFORWARDOSMOSISWATERTREATMENT(用于正渗透水处理的反向可溶溶质的再生)”的美国临时申请no.61/517,687以及2011年7月15日提交的名称为“RETROGRADESOLUBLESOLUTEFORFORWARDOSMOSISWATERTREATMENT(用于正渗透水处理的反向可溶溶质)”的美国临时申请no.61/572,394的权益，这二者的全部内容出于全部目的在此通过引用而被引入本文。
技术领域
本发明涉及海水、微咸水(brackishwater)、废水和/或受污染水的脱盐。更特别地，本发明涉及正渗透脱盐。
背景技术
正渗透在现有技术中是已知的并且由于未来淡水短缺的可能性和对成本效益脱盐和水净化技术的需求相应提高的原因而已经成为最近研究的主题。海水、微咸水或者受污染水可通过半透膜汲取水(或溶剂)而进行净化，该半透膜截留盐和其它污染物(溶质)。这种自然或正渗透方法不同于被广泛使用的反渗透法，在该反渗透法中，在压力下使水强制经过类似起作用的半透膜。在正渗透法中，使用汲取溶液通过半透膜汲取水。该正渗透法并不净化水。正渗透只是将水从一组溶质转移到另一组溶质。
正渗透的回顾和概述由Miller和Evens在下文中提供：Forwardosmosis:Anewapproachtowaterpurificationanddesalination(正渗透：水净化和脱盐的新方法)，SandiaReportSAND2006-4634，2006年7月，其中讨论了使用反向可溶聚合物汲取溶质的概念。用于实现溶质与水分离的方法并未被描述。
基于氨-二氧化碳的正渗透系统描述于McGinnis的美国专利No.7,560,029和6,393,295中，其中溶质的温度依赖性溶解度被用于溶质与水的部分分离。公开的沉淀溶质是固体盐并且分离的平衡利用蒸馏实现。Collins的美国专利申请序列号11/632,994也描述了使用盐的温度依赖性溶解度以将汲取溶质与水分离。
美国公开No.2007/0278153描述了另一种正渗透系统，其使用经涂布的磁性纳米粒子作为汲取溶质。PCTWO/2010/107804描述了使用磁性粒子作为可控渗透剂。
Chakrabarti的美国专利No.5,679,254描述了使用在水中的聚合物的温度依赖性溶解度以实现脱盐，不过不是通过正渗透。
Iyer的美国专利No.8,021,553描述了一种系统，该系统使用反向可溶聚合物溶质和纳滤器用于从产品水分离和回收所产生的溶质胶束。Iyer详细说明了具有既疏水性又亲水性的组分的汲取溶质。Iyer还公开了通过在纳滤器上收集沉淀的(或相分离的)汲取溶质并且通过反冲纳滤器回收溶质来半批量回收溶质。
在此公开了用于正渗透水净化或脱盐的改进的系统和方法。
发明内容
在此公开了用于正渗透水净化或脱盐的改进的系统和方法。根据一种实施方式，提供用于净化受污染水的方法。该方法包括在半透膜的原料侧上提供包含水且具有第一渗透压的受污染原料溶液物流并且在半透膜的汲取侧上提供包含汲取溶质且具有第二渗透压的汲取溶液物流。水经过半透膜到汲取侧而产生稀释的汲取溶液物流。使该稀释的汲取溶液物流中的汲取溶质产生两相流出物流。在该两相流出物流中的汲取溶质聚结而产生聚结的流出物流。聚结的汲取溶质与聚结的流出物流分离而产生包含水和残余汲取溶质的富水物流以及包含聚结的汲取溶质和水的富溶质物流。该富水物流被冷却以溶解残余汲取溶质并且产生冷却的单相富水物流。该残余汲取溶质与该冷却的单相富水物流分离而产生残余汲取溶质物流和净化的水产品流。
本发明前述的和其它的目标、特征和益处通过本文公开的示例性实施方式的以下详细描述而变得更加明显。
附图说明
参考附图仅以实例的方式描述本发明的实施方式，其中：
图1示出了根据一种实施方式的示例性正渗透方法；
图2示出了根据另一种实施方式的示例性正渗透方法；
图3示出了根据另一种实施方式的示例性正渗透方法，并且
图4示出了根据一种实施方式的示例性正渗透系统的示例性方法流程图。
具体实施方式
应当理解，为了说明的简化和清楚，当认为合适时，附图标记在附图中可被重复以指代相应或类似的元件。另外，大量的特定细节被阐明以提供对在本文描述的示例性实施方式的彻底理解。不过，对于本领域技术人员而言可理解的是，在此描述的示例性实施方式可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况下，方法、程序和组成部分没有进行详细的描述，以便不会模糊在此描述的实施方式。
本公开针对用于正渗透水净化或脱盐的改进的汲取溶液系统和方法。该汲取溶液系统和方法包括作为正渗透水净化系统的一部分的用于将汲取溶液溶质与水溶剂分离并且将汲取溶液溶质浓缩的装置。
在此公开的汲取溶质具有反向(retrograde)溶解度。在此公开的汲取溶质的溶解度随着温度而显著降低但在环境条件下具有足够的溶解度以提供有用的工作渗透压。在此公开的汲取溶质优选是专门设计用在反向可溶正渗透水净化系统和方法中的聚合物。
在一种示例性实施方式中，该汲取溶质是低分子量二醇如1,2丙二醇、1,3丙二醇和/或1,2乙二醇的无规或序列共聚物。该汲取溶质具有对于所考虑的特定净化应用来说可接受的渗透压，具有40℃-90℃的浊点温度以及足够高以至能够使用纳滤器和/或反渗透膜精炼过滤溶解的聚合物的分子量。
在一种示例性实施方式中，该汲取溶质是与汲取溶质回收工艺一起使用的聚二醇(polyglycol)共聚物，该汲取溶质回收工艺包括用于大量溶质回收的聚结器(coalescer)/分离器和用于再溶解溶质的最终回收的纳滤器。
在此公开的汲取溶质共聚物由各种数目和顺序的二醇构成，其赋予了所要求的溶液性能。渗透压、浊点温度、分子量和分子结构通过增加或减去各种单体单元来调节。
在一种示例性实施方式中，1,2乙二醇单元被添加到该汲取溶质共聚物中以提高所产生的汲取溶质聚合物的分子量和浊点温度。相反，在该汲取溶质聚合物中增加1,2丙二醇单元导致所产生的汲取溶质聚合物具有较低的浊点温度和较高的分子量。
在另一种示例性实施方式中，1,3丙二醇或1,2乙二醇单体被一部分的较高分子量聚丙二醇聚合物的1,2丙二醇单体代替以提高所产生的聚合物的溶解度并降低浊点温度。
该示例性汲取溶质的渗透压取决于应用和所希望的回收。该示例性汲取溶质对于在利用包含较高浓度溶解固体的工艺流的应用中的高回收来说要求较高的渗透压。用于海水正渗透水脱盐的示例性系统和方法所需的汲取溶液渗透压通常大于最小～30atm，大于～40atm是优选的以允许合理的产品通量和回收。在一种示例性实施方式中，汲取溶质的溶解度在足够(～10℃)高于环境温度并且在足够(～10℃)低于泡点温度的温度下降低。换句话说，在40℃-90℃的温度之间，汲取溶质溶解度显著变化并且溶解度对温度的依赖性增加。在较低温度范围下(例如更接近40℃)具有强溶解度依赖性的示例性汲取溶质是优选的，以最小化该方法中的再生步骤的操作温度并且最小化所产生的能量损失。
在渗透压和浊点温度的限制中，示例性汲取溶质聚合物的化学被选择以控制聚合物的分子量和/或物理结构，导致通过过滤的汲取溶质的高(>90％且优选>99％)截留(rejection)。另外，示例性汲取溶质聚合物的化学被选择以最小化通过正渗透膜的溶质的反扩散。优选地，对于盐水脱盐，在水中包含40％汲取溶质共聚物的示例性汲取溶液的渗透压大于30atm，优选大于40atm，并且更优选大于50atm，而该汲取溶质共聚物的分子量大于500，优选大于1000并且更优选大于2000。
实例汲取溶质组合物
下面的非限制性实施例是提供来说明示例性实施方式的并且并不意图限制本公开的范围。
包含聚氧基(polyoxy)无规共聚物的汲取溶质聚合物组合物以溶解的30-70％重量汲取溶质的浓度配制。表1示出了在典型正渗透操作温度25℃下汲取溶液浓度对渗透压的影响。使用平衡透析直接针对NaCl参考标准测量渗透压。
表1：汲取溶质浓度vs.渗透压
汲取溶质浓度(％) 渗透压(atm)
30 40
40 45
50 60
70 95
图1示出了根据一种实施方式的示例性正渗透方法。微咸水源物流1被供应到正渗透模块3中半透膜的原料侧。汲取溶液物流18被供应到正渗透模块3中半透膜的汲取侧。微咸水源物流1的渗透压小于汲取溶液物流18的渗透压。这种压差驱动微咸水源物流1的水渗透经过半透膜，导致产生稀释的汲取溶液物流5和盐水物流2。
稀释的汲取溶液物流5经过换热器网络4，在该处温度被升高到足以引发相分离。换热器网络4可包括一个或多个串联或并联配置的换热器以用于提高稀释的汲取溶液5的温度。作为离开换热器网络4的流出物的稀释的汲取溶液物流19的温度足以产生两相流出物。
离开换热器网络4的两相汲取溶液流出物流19被供应到温度控制的聚结器6以聚结在换热器网络4中的富含小溶质的小液滴。聚结器6被设计为聚结富溶质液滴足够大以便在随后的相分离工艺8中分离。在一种示例性实施方式中，聚结器6被设计为聚结富溶质液滴至大于10μm，优选大于25μm并且更优选大于50μm。由经过聚结器6的两相流动物流所引起的压降显著小于由经过纳滤器的两相流动物流所引起的压降。聚结器6的使用消除了额外的复杂性和在半批量操作中所需的反冲。
聚结器6还可被分隔成包含疏水性聚结成分用于聚集汲取溶质的顶部部分以及包含亲水性聚结成分用于水聚集的底部部分。选择疏水性聚结成分的疏水性程度和亲水性聚结成分的亲水性程度以实现大于10μm的汲取溶质的特定聚结程度。在一种示例性实施方式中，选择疏水性聚结成分的疏水性程度和亲水性聚结成分的亲水性程度以聚结汲取溶质到大于10μm。
聚结器流出物流7被供应到温度控制的重力分离器8，离心机，水力旋流器或类似装置，在其中累积来自聚结器的富溶质液滴。重力相分离器8被设计为将溶质与水分离并且产生连续富溶质物流10和连续富水物流9。在一种示例性实施方式中，聚结器6和重力相分离器8的操作温度被保持在小于150℃，优选小于100℃并且更优选小于80℃，以实现作为从分离器8排出的流出物的富水物流9的特定的溶质浓度和渗透压。在一种示例性实施方式中，聚结器6和重力相分离器8的操作温度被选择以实现富水物流9中溶质浓度为小于5％，优选小于2％并且更优选小于1％重量溶解的溶质。
在一种示例性实施方式中，重力相分离器8被设计为将富溶质物流10中的溶质浓缩到大于60％，优选大于80％并且更优选大于90％重量溶解的溶质的浓度。作为流出物离开相分离器8的富溶质物流10在换热器16中被冷却。作为流出物离开相分离器8的富水物流9也通过换热器11冷却以允许残余的溶质再溶解并且产生单相冷却的富水物流12。冷却的富水物流12是单相物流，被供应到纳滤器13，超滤器或反渗透模块(包含半透膜)或者类似装置，其用于将残余溶质与产品水分离。纳滤器13被选择为根据尺寸或结构截留溶质分子并且理想地通过大部分的溶解的盐。在纳滤器13、超滤器、反渗透模块或类似装置中的最终过滤步骤仅用于回收单相冷却的富水物流12中的残余溶质。溶质再溶解在单相冷却的富水物流12中以最小化跨越纳滤器13的压降并且简化操作。无溶质水过滤器渗透物14是该方法产品。
离开纳滤器13的富溶质物流15在混合器17中与离开换热器16的冷却的富溶质物流10合并以产生合并的富溶质物流18。混合器17被用来在所产生的合并的富溶质物流18中完全溶解溶质。合并的富溶质物流18被供应到正渗透模块3以便以连续方式对源物流1进行净化或者脱盐。作为流出物离开相分离器8的富溶质物流10在换热器16中被冷却至特定温度，以保持合并的富溶质物流18的温度足够低并且提供在进入正渗透模块3的合并的富溶质物流18中溶质的完全溶解。
在图1的一种示例性实施方式中，聚结器6和/或相分离器8可利用另外的外部热源(未示出)加热到操作温度。
在图1的另一种示例性实施方式中，聚结器6和相分离器8被合并成一个物理装置。可选地，换热器网络4内的表面区域和换热器网络4与相分离器8之间的管道可被用来替代聚结器6。
在图1的另一种示例性实施方式中，并不根据溶质浓度保持温度，而是控制聚结器6和相分离器8的温度以保持富水物流9的渗透压在小于50mOsm，优选小于25mOsm并且更优选小于15mOsm。
在图1的另一种示例性实施方式中，稀释的汲取溶液物流5中的溶质浓度使用稀释的汲取溶液物流5或合并的富溶质物流18的流速来控制。稀释的汲取溶液5中的目标浓度被控制以保持至少4L/(m2*hr)的在正渗透模块3中的最小流量。
在图1的另一种示例性实施方式中，在稀释的汲取溶液物流5中的微生物浓度通过使用UV消毒器或者添加生物杀灭剂来控制。
在图1的另一种示例性实施方式中，先进的氧化方法或者吸附系统被用来从过滤器渗透物14中除去残余汲取溶质。
在图1的另一种示例性实施方式中，选择纳滤器13、超滤器或反渗透过滤器以获得小于2000，优选小于1000并且更优选小于500的分子量截止(cutoff)；小于50％，优选小于25％并且更优选小于10％的NaCl截留；以及大于95％，优选大于99％并且更优选大于99.9％重量溶解的溶质的溶质截留。
实例聚结器操作条件
研究图1中所示正渗透工艺中聚结器操作温度对工艺物流浓度和渗透压的影响。在该工艺中使用包含聚氧基无规共聚物的优选汲取溶液。当在聚结器6中加热时，稀释的汲取溶液物流5的渗透压降低并且溶解分离成富溶质相和富水相。聚结器流出物7被供应到温度控制的重力分离器8，在其中重力相分离器8将溶质与水分离以产生连续富溶质物流10和连续富水物流9。随着聚结器操作温度的变化测量富水物流9的渗透压(其设定或限制最终过滤器13的功率消耗)和富溶质物流10的溶质组成(其设定或限制在正渗透模块中处理的最大盐水浓度和膜流量)。结果在表2中示出。
表2：聚结器操作温度的影响
控制聚结器6的操作温度以实现作为流出物从分离器8离开的富水物流9中的特定渗透压。还控制聚结器6的操作温度以实现富溶质物流10中的溶质浓度。如表2所示出的，聚结器6的操作温度的提高降低了富水物流9的渗透压，由此降低了在最终过滤步骤13中过滤所需的功率。聚结器6的操作温度的提高还导致富溶质聚结器流出物中溶质浓度的提高，从而允许在正渗透模块3中处理的最大盐水浓度和膜流量的提高。
图2示出了根据另一实施方式的示例性正渗透方法。海水源物流200被供应到正渗透模块202中半透膜的原料侧。汲取溶液物流240被供应到正渗透模块202中半透膜的汲取侧。海水源物流200的渗透压小于汲取溶液物流240的渗透压。这种压差驱动海水源物流200的水渗透经过半透膜，导致产生稀释的汲取溶液物流206和盐水物流204。
稀释的汲取溶液物流206可被分成两个稀释的汲取溶液物流206并且被供应到包含两个或更多个换热器208、210、214的换热器网络。一个稀释的汲取溶液物流206被供应到富溶质换热器208并且另一稀释的汲取溶液物流206被供应到富水换热器210。两个稀释的汲取溶液物流206在各自的换热器208、210中被加热并且所产生的加热的汲取溶液物流被再合并而形成合并的稀释的汲取溶液物流212。调节稀释的汲取溶液物流206的流速比率以便从换热器网络中的换热器208、210离开的两个稀释的汲取溶液物流206之间的温度差小于5℃，优选小于3℃并且更优选小于1℃。合并的稀释的汲取溶液物流212可经过另外的补充换热器214，在该处增加来自废热源、太阳热源或者燃料燃烧热源(未示出)的外部热，以调节温度并且补偿工艺热损失。
稀释的汲取溶液物流206和合并的汲取溶液物流212在换热器网络208、210、214中被加热到足以引发相分离。作为从补充换热器214离开的流出物的合并的稀释的汲取溶液物流212的温度足以产生两相流出物212。
离开补充换热器214的两相汲取溶液流出物流212被供应到温度控制的聚结器216，以聚结在换热器网络208、210、214中的富含小溶质的小液滴。聚结器216被设计为聚结富溶质液滴足够大以便在随后的相分离工艺218中分离。在一种示例性实施方式中，聚结器216被设计为聚结富溶质液滴至大于10μm，优选大于25μm并且更优选大于50μm。由经过聚结器216的两相流动物流所引起的压降显著小于由经过纳滤器的两相流动物流所引起的压降。聚结器216的使用消除了额外的复杂性和在半批量操作中所需的反冲。
聚结器216还可被分隔成包含疏水性聚结成分用于聚集汲取溶质的顶部部分以及包含亲水性聚结成分用于水聚集的底部部分。选择疏水性聚结成分的疏水性程度和亲水性聚结成分的亲水性程度以实现大于10μm的汲取溶质的特定聚结程度。在一种示例性实施方式中，选择疏水性聚结成分的疏水性程度和亲水性聚结成分的亲水性程度以聚结汲取溶质到大于10μm。
聚结器流出物流220被供应到温度控制的重力分离器218，离心机，水力旋流器或类似装置，在其中累积来自聚结器的富溶质液滴。重力相分离器218被设计为将溶质与水分离并且产生连续富水物流222和连续富溶质物流224。在一种示例性实施方式中，聚结器216和重力相分离器218的操作温度被保持在小于150℃，优选小于100℃并且更优选小于80℃，以实现作为离开分离器218的流出物的富水物流222的特定的溶质浓度和渗透压。在一种示例性实施方式中，聚结器216和重力相分离器218的操作温度被选择以实现富水物流222中溶质浓度为小于5％，优选小于2％并且更优选小于1％重量溶解的溶质。在一种示例性实施方式中，重力相分离器218被设计为将富溶质物流224中的溶质浓缩到大于60％，优选大于80％并且更优选大于90％重量溶解的溶质的浓度。
作为离开分离器218的流出物的富水物流222经过富水换热器210，在该处其被稀释的汲取溶液物流206冷却并且稀释的汲取溶液物流206进而被富水物流222加热。作为从分离器218离开的流出物的富溶质物流224经过富溶质换热器208，在该处其被稀释的汲取溶液物流206冷却并且稀释的汲取溶液物流206进而被富溶质物流224加热。因而，换热器网络208、210、214首要地清除/回收来自包含连续富水物流222和连续富溶质物流224的重力相分离器218流出物的显热。富水物流222和富溶质物流224被冷却到在正渗透模块202操作温度的几度之内，而稀释的汲取溶液物流206被相应地加热。
作为流出物从相分离器218离开的富水物流222通过富水换热器210冷却以允许残余溶质再溶解并且产生单相冷却的富水物流226。冷却的富水物流226是单相物流，被供应到纳滤器228、超滤器、反渗透模块(包含半透膜)或者类似装置，其用于将残余溶质与产品水分离。纳滤器228被选择为根据尺寸或结构截留溶质分子并且理想地通过大部分的溶解的盐。在纳滤器228、超滤器、反渗透模块或类似装置中的最终过滤步骤仅用于回收单相冷却的富水物流226中的残余溶质。溶质再溶解在单相冷却的富水物流226中以最小化跨越纳滤器228的压降并且简化操作。无溶质水过滤器渗透物230是该方法产品。
离开纳滤器228的富溶质物流232在混合器234中与离开富溶质换热器208的冷却的富溶质物流224合并以产生合并的富溶质物流240。混合器234被用来在所产生的合并的富溶质物流240中完全溶解溶质。合并的富溶质物流240被供应到正渗透模块202以便以连续方式对源物流200进行净化或者脱盐。作为流出物离开相分离器218的富溶质物流224在富溶质换热器208中被冷却至特定温度，以保持合并的富溶质物流240的温度足够低并且提供在进入正渗透模块202的合并的富溶质物流240中溶质的完全溶解。
在图2的一种示例性实施方式中，聚结器216和/或相分离器218可利用另外的外部热源(未示出)加热到操作温度。
在图2的另一种示例性实施方式中，聚结器216和相分离器218被合并成一个物理装置。
在图2的另一种示例性实施方式中，并不根据溶质浓度保持温度，而是控制聚结器216和相分离器218的温度以保持富水物流222的渗透压在小于50mOsm，优选小于25mOsm并且更优选小于15mOsm。
在图2的另一种示例性实施方式中，稀释的汲取溶液物流206中的溶质浓度使用稀释的汲取溶液物流216或合并的富溶质物流240的流速来控制。稀释的汲取溶液物流206中的目标浓度被控制以保持至少4L/(m2*hr)的在正渗透模块202中的最小流量。
在图2的另一种示例性实施方式中，在稀释的汲取溶液物流206中的微生物浓度通过使用UV消毒器或者添加生物杀灭剂来控制。
在图2的另一种示例性实施方式中，先进的氧化方法或者吸附系统被用来从过滤器渗透物228中除去残余汲取溶质。
在图2的另一种示例性实施方式中，选择纳滤器228、超滤器或反渗透过滤器以获得小于2000，优选小于1000并且更优选小于500的分子量截止；小于50％，优选小于25％并且更优选小于10％的NaCl截留；以及大于95％，优选大于99％并且更优选大于99.9％重量溶解的溶质的溶质截留。
图3示出了根据另一种实施方式的示例性正渗透方法。微咸水源物流300被供应到正渗透模块304中半透膜的原料侧。汲取溶液物流318被供应到正渗透模块304中半透膜的汲取侧。微咸水源物流300的渗透压小于汲取溶液物流318的渗透压。这种压差驱动微咸水源物流300的水渗透经过半透膜，导致产生稀释的汲取溶液物流306和盐水物流302。
稀释的汲取溶液物流306经过换热器网络308，在该处温度被升高到足以引发相分离。换热器网络308可包括一个或多个串联或并联配置的换热器以用于提高稀释的汲取溶液物流306的温度。作为从换热器网络308离开的流出物的稀释的汲取溶液物流340的温度足以产生两相流出物。
离开换热器网络308的两相汲取溶液流出物流340被供应到初级温度控制的聚结器310以聚结在换热器网络308中的富含小溶质的小液滴。初级聚结器310被设计为聚结富溶质液滴足够大以便在随后的相分离工艺312中分离。在一种示例性实施方式中，初级聚结器310被设计为聚结富溶质液滴至大于10μm，优选大于25μm并且更优选大于50μm。由经过初级聚结器310的两相流动物流所引起的压降显著小于由经过纳滤器的两相流动物流所引起的压降。聚结器310的使用消除了额外的复杂性和在半批量操作中所需的反冲。
初级聚结器流出物流314被供应到温度控制的重力分离器312，离心机，水力旋流器或类似装置，在其中累积来自初级聚结器310的富溶质液滴。重力相分离器312被设计为将溶质与水分离并且提供连续富溶质物流316和连续富水物流342。在一种示例性实施方式中，初级聚结器310和重力相分离器312的操作温度可被保持在小于150℃，优选小于100℃并且更优选小于80℃以实现作为从分离器312排出的流出物的富水物流342中的特定溶质浓度。初级聚结器310和重力相分离器312的操作温度也可被保持以实现富水物流342中溶质浓度为小于5％，优选小于2％并且更优选小于1％重量溶解的溶质。在一种示例性实施方式中，重力相分离器312可被设计和操作以将富溶质物流316中的溶质浓缩到大于60％，优选大于80％并且更优选大于90％重量溶解的溶质的浓度。作为流出物离开相分离器312的富溶质物流316在换热器320中被冷却。
作为流出物离开分离器312的富水物流342可经过次级温度控制的聚结器322，该聚结器设计用于低浓度溶质分散的相。次级聚结器322被设计为聚结富水物流342中的富溶质液滴并且产生作为流出物离开次级聚结器322的富溶质物流324。由于高浓度溶质所引起的聚结器溢流的原因，在初级聚结器310之内或之前稠聚结基质的使用是不可行的。结果，富溶质相的小液滴可继续分散在初级聚结器流出物流314中。这些小的分散的富溶质小液滴将提高聚结器流出物314的渗透压并且因此对于最终过滤器330步骤来说需要高的压力和功耗。供应次级聚结器322的富水物流342将具有低溶质浓度，允许在次级聚结器322中使用具有较小成分的较稠的聚结器基质，导致较小的小液滴在其被传送到最终过滤器330步骤之前聚结并与富水物流342分离。根据溶质的化学性能、溶质浓度和分散的液滴的尺寸来选择聚结器基质设计、材料和配置。
作为流出物离开次级聚结器322的富溶质物流324被再循环并被添加到离开初级聚结器310上游的换热器网络308的两相汲取溶液流出物流340。作为流出物离开次级聚结器322的富水物流338由换热器326冷却以允许残余溶质再溶解并且产生单相冷却的富水物流328。次级聚结器322的温度根据需要是独立控制的以实现单相冷却的富水物流328中溶质浓度为小于5％，优选小于2％并且更优选小于1％重量溶解的溶质。
单相冷却的富水物流328被供应到纳滤器330，超滤器，反渗透模块(包含半透膜)或者类似装置，其用于将残余溶质与产品水分离。纳滤器330被选择为根据尺寸或结构截留溶质分子并且理想地通过大部分的溶解的盐。在纳滤器330、超滤器、反渗透模块或类似装置中的最终过滤步骤仅用于回收单相冷却的富水物流328中的残余溶质。溶质再溶解在单相冷却的富水物流328中以最小化跨越纳滤器330的压降并且简化操作。无溶质水过滤器渗透物332是该方法产品。
离开纳滤器330的富溶质物流334在混合器336中与冷却的富溶质物流316合并以产生合并的富溶质物流318。混合器336被用来在所产生的合并的富溶质物流318中完全溶解溶质。合并的富溶质物流318被供应到正渗透模块304以便以连续方式对源物流300进行净化或者脱盐。作为流出物离开相分离器312的富溶质物流316在换热器320中被冷却至特定温度，以保持合并的富溶质物流318的温度足够低以提供在进入正渗透模块304的水中的溶质的完全溶解。
在图2的一种示例性实施方式中，聚结器310、322和/或相分离器312可利用另外的外部热源(未示出)加热到操作温度。
在图3的另一种示例性实施方式中，初级聚结器310和相分离器312被合并成一个物理装置。可选地，在换热器网络308内的表面区域和换热器网络308与相分离器312之间的管道可被用来替代初级聚结器310及其操作。
在图3的另一种示例性实施方式中，并不根据溶质浓度保持温度，而是控制初级聚结器310、次级聚结器322和相分离器312的温度以保持富水物流338的渗透压在小于50mOsm，优选小于25mOsm并且更优选小于15mOsm。
在图3的另一种示例性实施方式中，稀释的汲取溶液物流306中的溶质浓度通过控制稀释的汲取溶液物流306或合并的富溶质物流318的流速来调节。在稀释的汲取溶液物流306中的目标浓度被调节以保持至少4L/(m2*hr)的在正渗透模块304中的最小流量。
在图3的另一种示例性实施方式中，在稀释的汲取溶液物流306中的微生物浓度通过使用UV消毒器或者添加生物杀灭剂来控制。
在图3的另一种示例性实施方式中，先进的氧化方法或者吸附系统被用来从过滤器渗透物332中除去残余汲取溶质。
在图3的另一种示例性实施方式中，选择纳滤器330、超滤器或反渗透过滤器以获得小于2000，优选小于1000并且更优选小于500的分子量截止；小于50％，优选小于25％并且更优选小于10％的NaCl截留；以及大于95％，优选大于99％并且更优选大于99.9％重量溶解的溶质的溶质截留。
在此公开的用于正渗透水净化或脱盐的系统和方法通过加热引发相分离，所产生的分散的两相系统使用聚结器聚结并且溶质的大部分使用相分离器回收。最后，所产生的富水物流被冷却以溶解任何剩余的分散的溶质并且低溶质浓度的单相物流被送到过滤器(如纳滤器)用于最终的连续过滤处理。纳滤器或类似装置并不用于在最终过滤步骤中分离两相系统。
图4示出了根据一种实施方式的示例性正渗透系统的示例性工艺流程图。在步骤401，在半透膜的原料侧提供包含水并且具有第一渗透压的受污染原料溶液物流并且在半透膜的汲取侧提供包含汲取溶质并且具有第二渗透压的汲取溶液物流。在步骤402，使来自受污染原料溶液的水经过半透膜到汲取侧以在半透膜的汲取侧产生包含水和汲取溶质的稀释的汲取溶液物流。
在步骤403，稀释的稀汲取溶液物流被加热到足以产生两相流出物流。
在步骤405，在两相流出物流中的汲取溶质被聚结而产生聚结的流出物流。在步骤406，聚结的汲取溶质与聚结的流出物流分离以产生包含水和残余汲取溶质的富水物流和包含聚结的汲取溶质和水的富溶质物流。
在步骤407，该富水物流被冷却以溶解残余汲取溶质并且产生冷却的单相富水物流。在步骤408，残余汲取溶质与冷却的单相富水物流分离以产生残余汲取溶质物流和净化的水产品流。
该方法可进一步包括重构和再循环汲取溶液的步骤。在步骤409，该富溶质物流被冷却以产生包含汲取溶质和水的冷却的富溶质物流。在步骤410，残余汲取溶质物流与冷却的富溶质物流合并以产生重构的汲取溶液。在步骤411，重构的汲取溶液被再循环到半透膜的汲取侧。
上文已经描述了关于用于正渗透水净化或脱盐的改进系统和方法的示例性实施方式。本领域技术人员可对公开的示例性实施方式进行各种变化和改变。在本发明的精神内的主题在权利要求中体现。

Claims (23)

1.用于净化受污染水的方法，包括：
在半透膜的原料侧上提供包含水且具有第一渗透压的受污染原料溶液物流；
在半透膜的汲取侧上提供包含汲取溶质且具有第二渗透压的汲取溶液物流；
使水经过半透膜到汲取侧而产生稀释的汲取溶液物流；
加热该稀释的汲取溶液物流以引发相分离并产生包含汲取溶质液相和水液相的两相流出物流；
使用聚结器聚结在该两相流出物流中的汲取溶质而产生两相流出物流，其包含聚结的汲取溶质液相和水液相；
使用重力相分离器将聚结的汲取溶质与两相流出物流分离而产生包含水和残余汲取溶质的富水物流以及包含聚结的汲取溶质和水的富溶质物流；
冷却该富水物流以产生冷却的单相富水物流；并且
将该残余汲取溶质与该冷却的单相富水物流分离而产生残余汲取溶质物流和净化的水产品流。
2.权利要求1的方法，进一步包括：
冷却该富溶质物流以产生包含汲取溶质和水的冷却的富溶质物流；
合并残余汲取溶质物流与冷却的富溶质物流以产生重构的汲取溶液；并且
将重构的汲取溶液再循环到半透膜的汲取侧。
3.权利要求1的方法，其中加热稀释的汲取溶液物流包括在换热器网络中加热稀释的汲取溶液物流。
4.权利要求1的方法，其中冷却富水物流包括在换热器网络中冷却富水物流。
5.权利要求1的方法，其中将残余汲取溶质与冷却的单相富水物流分离包括在纳滤器、超滤器或反渗透模块中将残余汲取溶质与冷却的单相富水物流分离。
6.权利要求2的方法，其中冷却富溶质物流包括在换热器网络中冷却富溶质物流。
7.权利要求1的方法，其中汲取溶质的浊点温度为40℃-90℃，并且聚结器的操作温度小于150℃。
8.权利要求1的方法，其中富水物流中的残余汲取溶质的浓度为小于5％重量溶解的溶质。
9.权利要求1的方法，其中单相冷却的富水物流的渗透压小于50mOsm。
10.权利要求1的方法，其中富溶质物流中的溶质浓度为大于60％重量溶解的溶质。
11.权利要求1的方法，其中汲取溶质是低分子量二醇的无规或序列共聚物。
12.权利要求11的方法，其中该无规或序列共聚物的分子量为大于500并且40％重量溶解的溶质的渗透压为大于30atm。
13.权利要求11的方法，其中该低分子量二醇是乙二醇和丙二醇并且汲取溶质的浊点温度、溶解度和渗透压通过调节乙二醇与丙二醇之比并且通过调节汲取溶质的分子量来控制。
14.权利要求1的方法，进一步包括测量富水物流中残余汲取溶质的浓度或渗透压并且通过调节聚结器的操作温度控制残余汲取溶质的浓度或渗透压。
15.权利要求1的方法，进一步包括控制汲取溶液物流的流速以保持稀释的汲取溶液物流中的汲取溶质的预定浓度。
16.权利要求1的方法，其中聚结器被分隔成包含疏水性聚结成分用于聚集汲取溶质的顶部部分以及包含亲水性聚结成分用于水聚集的底部部分，其中选择疏水性聚结成分的疏水性程度和亲水性聚结成分的亲水性程度以聚结汲取溶质到大于10μm。
17.权利要求3的方法，其中该换热器网络包括至少两个换热器。
18.权利要求5的方法，其中纳滤器、超滤器或反渗透工艺包括小于2000的分子量截止，小于50％重量溶解的溶质的NaCl截留和大于95％重量溶解的溶质的汲取溶质截留。
19.权利要求1的方法，其中该方法中的汲取溶质的微生物浓度使用UV消毒器或者生物杀灭剂来控制。
20.权利要求5的方法，其中使用氧化方法或者吸附系统以从纳滤器、超滤器或反渗透模块的过滤器渗透物中除去残余汲取溶质。
21.权利要求1的方法，其中该汲取溶质包含聚氧基无规共聚物。
22.权利要求21的方法，其中该汲取溶质包含30-70％重量的聚氧基无规共聚物。
23.用于净化受污染水的系统，包括：
包括原料侧和汲取侧的半透膜，该原料侧用于接受包含水且具有第一渗透压的受污染原料溶液物流，该汲取侧用于接受包含汲取溶质且具有第二渗透压的汲取溶液物流，其中该半透膜被配置为使来自受污染原料溶液物流的水经过而到达汲取侧以产生稀释的汲取溶液物流；
第一换热器，配置用于加热稀释的汲取溶液物流以引发相分离并产生包含汲取溶质液相和水液相的两相流出物流；
聚结器，配置用于聚结稀释的汲取溶液物流中的汲取溶质而产生两相流出物流，其包含聚结的汲取溶质液相和水液相；
重力相分离器，配置用于将聚结的汲取溶质与两相流出物流分离而产生包含水和残余汲取溶质的富水物流以及包含聚结的汲取溶质和水的富溶质物流；
第二换热器，配置用于冷却富水物流以产生冷却的单相富水物流；并且
反渗透模块，配置用于将该残余汲取溶质与该冷却的单相富水物流分离而产生残余汲取溶质物流和净化的水产品流。
CN201280017645.5A 2011-04-25 2012-04-23 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收 Active CN103492038B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510852070.4A CN105712436B (zh) 2011-04-25 2012-04-23 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161517687P 2011-04-25 2011-04-25
US61/517,687 2011-04-25
US201161572394P 2011-07-15 2011-07-15
US61/572,394 2011-07-15
PCT/US2012/034723 WO2012148864A1 (en) 2011-04-25 2012-04-23 Recovery of retrograde soluble solute for forward osmosis water treatment

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510852070.4A Division CN105712436B (zh) 2011-04-25 2012-04-23 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103492038A CN103492038A (zh) 2014-01-01
CN103492038B true CN103492038B (zh) 2016-01-20

Family

ID=47020472

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510852070.4A Expired - Fee Related CN105712436B (zh) 2011-04-25 2012-04-23 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收
CN201280017645.5A Active CN103492038B (zh) 2011-04-25 2012-04-23 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510852070.4A Expired - Fee Related CN105712436B (zh) 2011-04-25 2012-04-23 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收

Country Status (15)

Country Link
US (2) US9216917B2 (zh)
EP (1) EP2686081A4 (zh)
JP (2) JP5985609B2 (zh)
KR (2) KR101591318B1 (zh)
CN (2) CN105712436B (zh)
AU (2) AU2012249944B2 (zh)
BR (1) BR112013025175A2 (zh)
CA (1) CA2830390C (zh)
CL (1) CL2013002899A1 (zh)
IL (1) IL228533A (zh)
MX (1) MX336171B (zh)
RU (1) RU2556662C2 (zh)
SG (1) SG194156A1 (zh)
WO (1) WO2012148864A1 (zh)
ZA (1) ZA201306937B (zh)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002247049A1 (en) * 2001-02-01 2002-08-12 Yale University Osmotic desalination process
US9352281B2 (en) 2001-02-01 2016-05-31 Yale University Forward osmosis separation processes
SG10201501027XA (en) 2010-02-10 2015-04-29 Univ Kingston Water with Switchable Ionic Strength
BR112013014972B1 (pt) 2010-12-15 2020-12-29 Queen's University At Kingston método para remover um soluto da solução aquosa ou para concentrar a solução aquosa diluida através da modulação da força iônica de uma solução aquosa
US9399193B2 (en) * 2011-02-18 2016-07-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Draw solute for forward osmosis, draw solution including the same, forward osmosis water treatment device using the same, and forward osmosis method for water treatment using the same
CN105439246A (zh) 2011-04-25 2016-03-30 Oasys水有限公司 渗透分离系统和方法
CN105712436B (zh) 2011-04-25 2018-11-30 特雷维系统公司 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收
US10363336B2 (en) 2011-08-26 2019-07-30 Battelle Energy Alliance, Llc Methods and systems for treating liquids using switchable solvents
US20130213885A1 (en) * 2012-02-11 2013-08-22 King Abdullah University Of Science And Technology Forward osmosis system and process
JP5957367B2 (ja) * 2012-10-30 2016-07-27 株式会社東芝 正浸透造水システム
PE20150972A1 (es) * 2012-11-16 2015-07-09 Oasys Water Inc Soluciones de extraccion y recuperacion de soluto de extraccion para procesos de membrana impulsada osmoticamente
WO2014123339A1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-14 한국과학기술원 무삼투압차 상태에서 유압-막공정 법으로 용질 함유 수용액을 고농도로 농축하는 방법
SG11201506980PA (en) * 2013-04-05 2015-10-29 Univ Singapore Forward osmosis system using coordination complexes
WO2014192987A1 (ko) * 2013-05-27 2014-12-04 Yang Dae-Ryook 담수화 방법 및 담수화 장치
JP6149626B2 (ja) * 2013-09-12 2017-06-21 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 半透膜による水処理方法
JP6149627B2 (ja) * 2013-09-12 2017-06-21 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 半透膜による水処理方法
JP6210008B2 (ja) * 2014-03-26 2017-10-11 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水処理装置
JP6210011B2 (ja) * 2014-03-28 2017-10-11 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水処理方法および装置
WO2015156404A1 (ja) * 2014-04-11 2015-10-15 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 温度感応性吸水剤、水処理方法及び水処理装置
CN104084043A (zh) * 2014-07-10 2014-10-08 杭州天创环境科技股份有限公司 一种利用制盐老卤提浓海卤水的方法
US9399194B2 (en) 2014-07-16 2016-07-26 Battelle Energy Alliance, Llc Methods for treating a liquid using draw solutions
JP6210034B2 (ja) * 2014-08-19 2017-10-11 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水の脱塩処理方法および装置
JP6210033B2 (ja) * 2014-08-19 2017-10-11 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水の脱塩処理方法および装置
US10583404B2 (en) 2014-08-21 2020-03-10 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Composite hollow fiber membrane module and manufacturing method therefor
ES2567978B1 (es) * 2014-09-26 2017-02-01 Abengoa Water, S.L. Método de tratamiento, reutilización y minimización de corrientes industriales acuosas
JP6376926B2 (ja) * 2014-09-29 2018-08-22 大阪瓦斯株式会社 正浸透膜分離方法、水処理設備および発電設備
JP6463620B2 (ja) * 2014-10-30 2019-02-06 株式会社日立製作所 淡水化システム及び淡水化方法
CN104355433B (zh) * 2014-12-05 2016-04-06 中国地质科学院矿产综合利用研究所 一种正渗透膜分离处理稀土综合废水的方法
CN104492261A (zh) * 2015-01-13 2015-04-08 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 正渗透分离方法、聚苯乙烯磺酸钠的应用及回收方法
WO2016133464A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-25 Nanyang Technological University Regenerable draw solute for osmotically driven processes
WO2016187207A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Oasys Water, Inc. Enhanced brine concentration with osmotically driven membrane systems and processes
WO2017018764A1 (ko) * 2015-07-24 2017-02-02 장호남 무삼투압차 상태에서 역삼투압법으로 용질 함유 수용액을 고농도로 농축하는 방법
JP2018520874A (ja) * 2015-07-24 2018-08-02 ラブ・トゥ・マーケット・インコーポレイテッド 溶質含有水溶液を高濃度に濃縮するための浸透圧を用いない逆浸透圧法
JP6465301B2 (ja) * 2015-08-12 2019-02-06 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水の脱塩処理装置
CN105126621A (zh) * 2015-09-15 2015-12-09 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 Edta配合物的应用及其汲取液的回收方法
US9962656B2 (en) 2016-09-21 2018-05-08 Nrgtek, Inc. Method of using new solvents for forward osmosis
US9782719B1 (en) 2016-08-09 2017-10-10 Nrgtek, Inc. Solvents and methods for gas separation from gas streams
US9604178B1 (en) * 2016-04-17 2017-03-28 Upen Jayant BHARWADA Integrated osmosis systems and methods
US11014834B2 (en) 2016-06-22 2021-05-25 Conocophillips Osmotic concentration of produced and process water using hollow fiber membrane
KR101992304B1 (ko) 2016-07-27 2019-06-25 두산중공업 주식회사 에너지 비용을 절감할 수 있는 유도용액 회수장치 및 유도용액 회수방법
US10143970B2 (en) 2016-08-09 2018-12-04 Nrgtek, Inc. Power generation from low-temperature heat by hydro-osmotic processes
US9956522B2 (en) 2016-08-09 2018-05-01 Nrgtek, Inc. Moisture removal from wet gases
CN106277193B (zh) * 2016-08-11 2019-07-12 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种利用正渗透技术的苦咸水补水循环冷却系统
EP3501627A4 (en) 2016-08-18 2020-04-01 Toyobo Co., Ltd. MODULE OF FLAT HOLLOW FIBER MEMBRANES AND MEMBRANE SEPARATION UNIT
WO2018045393A2 (en) * 2016-08-22 2018-03-08 Trevi Systems Inc. Osmotic fluid purification and draw compounds thereof
US20180126336A1 (en) 2016-11-04 2018-05-10 Nrgtek, Inc. Renewable Energy Storage Methods and Systems
BR112019015980A2 (pt) 2017-02-03 2020-03-31 Ntt Docomo, Inc. Terminal de usuário, estação rádio base e método de radiocomunicação
JP7117718B2 (ja) * 2017-02-17 2022-08-15 国立大学法人神戸大学 水処理方法および水処理システム
WO2019004281A1 (ja) * 2017-06-27 2019-01-03 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水処理装置および水処理方法
JP2019141812A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水処理装置および水処理方法
JP6973229B2 (ja) * 2018-03-27 2021-11-24 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水処理装置およびその起動方法
WO2019163800A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Jfe Engineering Corporation Water treatment apparatus, water treatment method, and method of starting water treatment apparatus
JP6879228B2 (ja) * 2018-02-26 2021-06-02 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 水処理装置および水処理方法
JP6974797B2 (ja) * 2018-03-28 2021-12-01 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 正浸透水処理方法および装置
KR101971244B1 (ko) * 2018-07-20 2019-04-22 베니트엠 주식회사 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법
CN111484178B (zh) * 2019-01-29 2022-05-17 洁海瑞泉膜技术（天津）有限公司 一种海水或浓盐水的综合处理方法
CN111994999B (zh) * 2019-05-27 2022-09-27 国家能源投资集团有限责任公司 一种正渗透耦合反渗透的浓缩系统及其使用方法
CN110330165A (zh) * 2019-06-05 2019-10-15 中国石油天然气集团有限公司 浓盐水零排放及分质结晶处理方法和处理系统
JP7258805B2 (ja) * 2020-03-19 2023-04-17 株式会社東芝 作業媒体及び水処理システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4335001A (en) * 1977-01-04 1982-06-15 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (A.N.V.A.R.) Process and device for separation of emulsions by coalescence
US6180001B1 (en) * 1998-11-24 2001-01-30 Moco Thermal Industries, Incorporated Apparatus for separating light and heavy phase liquids
CN1853044A (zh) * 2003-08-13 2006-10-25 萨里大学 渗透能
CN1856447A (zh) * 2003-07-30 2006-11-01 萨里大学 溶剂去除处理

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3407937A (en) * 1965-10-29 1968-10-29 Midland Ross Corp Immiscible liquid separator
US3721621A (en) * 1969-12-02 1973-03-20 W Hough Forward-osmosis solvent extraction
JPH08309351A (ja) 1995-05-18 1996-11-26 Nitto Denko Corp 排水処理装置
US5679254A (en) * 1995-11-20 1997-10-21 Chakrabarti; Debtosh Desalination of seawater by nonionic surfactant aided phase separation
US6111865A (en) 1997-05-30 2000-08-29 Qualcomm Incorporated Dual channel slotted paging
JP2001179237A (ja) 1999-12-27 2001-07-03 Art Ceramic Kk 海水から飲料水を製造する方法及びその装置
AU2002247049A1 (en) * 2001-02-01 2002-08-12 Yale University Osmotic desalination process
JP2002355683A (ja) 2001-05-29 2002-12-10 Kurita Water Ind Ltd 超純水製造方法及び超純水製造装置
US8083942B2 (en) * 2004-12-06 2011-12-27 Board of Regents of the Nevada System of Higher Education, on Behalf of the Universary of Nevada, Reno Systems and methods for purification of liquids
KR101363846B1 (ko) 2005-12-29 2014-02-14 바스프 에스이 수성 조성물로부터의 프로필렌 글리콜의 분리 방법
WO2007147013A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno Combined membrane-distillation-forward-osmosis systems and methods of use
WO2009015596A1 (fr) 2007-07-29 2009-02-05 Minglong Tang Système pour engendrer la commande directe d'une vibration forcée avec un ressort d'accélération
US7901578B2 (en) 2008-04-17 2011-03-08 Chevron U.S.A. Inc. Method and system for treating an aqueous stream in the production of hydrocarbon
MX338976B (es) * 2008-06-20 2016-05-06 Univ Yale Procesos de separacion por osmosis directa.
US8021553B2 (en) * 2008-12-18 2011-09-20 Nrgtek, Inc. Systems and methods for forward osmosis fluid purification using cloud point extraction
WO2010088170A2 (en) 2009-01-29 2010-08-05 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Solvent removal and recovery from inorganic and organic solutions
TW201038510A (en) 2009-03-16 2010-11-01 Molycorp Minerals Llc Porous and durable ceramic filter monolith coated with a rare earth for removing contaminates from water
EP2501465A4 (en) 2009-06-08 2013-12-11 Hydration Systems Llc OSMOTIC PUMP FOR FORWARD NOVOSIS
CN101665292B (zh) * 2009-09-25 2011-05-04 中国人民解放军后勤工程学院 一种饮用水的净化处理工艺及其处理系统
JP2011078879A (ja) 2009-10-05 2011-04-21 Fujifilm Corp 水浄化装置及び水浄化方法
KR101011403B1 (ko) * 2010-07-08 2011-01-28 (주)대우건설 정삼투 막모듈과, 이를 이용한 정삼투 담수화 장치 및 방법
KR101904210B1 (ko) * 2011-02-18 2018-11-13 삼성전자주식회사 정삼투용 유도 용액, 이를 이용한 정삼투 수처리 장치, 및 정삼투 수처리 방법
CN105712436B (zh) * 2011-04-25 2018-11-30 特雷维系统公司 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4335001A (en) * 1977-01-04 1982-06-15 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (A.N.V.A.R.) Process and device for separation of emulsions by coalescence
US6180001B1 (en) * 1998-11-24 2001-01-30 Moco Thermal Industries, Incorporated Apparatus for separating light and heavy phase liquids
CN1856447A (zh) * 2003-07-30 2006-11-01 萨里大学 溶剂去除处理
CN1853044A (zh) * 2003-08-13 2006-10-25 萨里大学 渗透能

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017018952A (ja) 2017-01-26
JP6495207B2 (ja) 2019-04-03
CN103492038A (zh) 2014-01-01
CL2013002899A1 (es) 2014-04-11
CN105712436A (zh) 2016-06-29
ZA201306937B (en) 2015-03-25
JP2014512951A (ja) 2014-05-29
CN105712436B (zh) 2018-11-30
EP2686081A1 (en) 2014-01-22
CA2830390C (en) 2018-01-16
AU2012249944A1 (en) 2013-10-10
RU2556662C2 (ru) 2015-07-10
KR20130137022A (ko) 2013-12-13
AU2015282372A1 (en) 2016-01-28
EP2686081A4 (en) 2014-12-10
MX2013011840A (es) 2014-02-27
IL228533A (en) 2016-07-31
WO2012148864A1 (en) 2012-11-01
US9216917B2 (en) 2015-12-22
KR20160014791A (ko) 2016-02-11
MX336171B (es) 2016-01-11
RU2013145560A (ru) 2015-05-27
KR101861024B1 (ko) 2018-05-24
BR112013025175A2 (pt) 2020-09-01
US20120267308A1 (en) 2012-10-25
IL228533A0 (en) 2013-12-31
JP5985609B2 (ja) 2016-09-06
CA2830390A1 (en) 2012-11-01
KR101591318B1 (ko) 2016-02-18
US20160039685A1 (en) 2016-02-11
SG194156A1 (en) 2013-11-29
US9676639B2 (en) 2017-06-13
AU2012249944B2 (en) 2015-10-08
AU2015282372B2 (en) 2017-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103492038B (zh) 用于正渗透水处理的反向可溶溶质的回收
Ghaffour et al. Membrane distillation hybrids for water production and energy efficiency enhancement: A critical review
Wang et al. Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring
EP2374761A2 (en) Zero liquid discharge water treatment system and method
US20120111794A1 (en) Apparatus and process for producing electricity using pressure retarded osmosis during desalination of sea water
US20070068871A1 (en) Low water recovery rate desalination system and method
JP2014512951A5 (zh)
US20150232348A1 (en) Water desalination and brine volume reduction process
WO2010088170A2 (en) Solvent removal and recovery from inorganic and organic solutions
CN202131179U (zh) 水回收系统
WO2012093724A1 (ja) アルカリ金属分離回収方法およびアルカリ金属分離回収装置
CN107108278A (zh) 用于太阳能驱动渗透水纯化的方法和系统
CN112062322A (zh) 一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置及方法
CN212403765U (zh) 一种利用有机水溶液浓缩盐水并提取水的系统装置
WO2018028839A1 (en) Fluid purification using forward osmosis, ion exchange, and re-concentration
KR20160006914A (ko) 하이브리드 해수 담수화 시스템 및 방법
JP2004237280A (ja) ミネラル液の製造方法及び製造装置
KR20160035741A (ko) 무방류 폐수처리 시스템
Bolto et al. Less commonly used membrane desalination technologies

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant