CN105916572A - 用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管及包括其的正渗透或压力延迟渗透模块 - Google Patents

用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管及包括其的正渗透或压力延迟渗透模块 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于渗透用途的多孔出口管及包括其的渗透模块。根据本发明的一实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管包括：中空管，沿长度方向贯通形成有供流体流入或流出的多个第一贯通孔及第二贯通孔；旁路管，沿长度方向以同心圆的形式布置在所述中空管的内部；及隔板，沿所述旁路管的圆周方向形成，使得从所述中空管的前端侧流入的流体与通过所述第二贯通孔流入的流体彼此阻挡。

Description

用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管及包括其的正渗透或压力延迟渗透模块
技术领域
本发明涉及一种用于渗透的多孔出口管及包括其的渗透模块，更详细地，涉及一种通过在中央管内以同心圆的形式排列小直径的旁路管，以便在相互串联时在管道内提高流体的流动，从而能够减少在流体移动到正渗透或压力延迟渗透分离膜的内部侧时会产生的差压的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管及包括其的正渗透或压力延迟渗透模块。
背景技术
若具有透过水但似乎不透过溶解于水中的溶质（离子及分子）的性质的半透膜设置在高浓度溶液与低浓度溶液之间，则发生低浓度溶液的溶媒移动到高浓度溶液以便形成浓度平衡的自然现象，该自然现象就称为“渗透作用”或“渗透现象”。1867年德国化学家M.特劳贝（Traube）发现渗透现象，1877年浦菲弗（Pfeffer）最初测定因渗透现象而产生的渗透压。
如上所述的渗透现象为能够解决因全球变暖造成的气候变化、工业化带来的工业用水的增加、人口增加造成的对水的需求量增加而出现的严重的缺水现象的方法之一的利用海水的淡化技术的核心。
但到目前为止的海水淡化工程为能源密集型工程，若不是用于如中东等缺水地区，则迄今还在经济方面具有局限性。
通过去除海水中的盐来使用的方法大致可分为蒸发法和逆渗透法。
其中，正渗透（FO）法是通过低浓度溶液移动到高浓度溶液来实现膜分离的方式，其利用自然的渗透膜现象而无需另外的压力，因此与逆渗透膜工程相比非常经济。由此，最近对于正渗透膜的研究已经积极地开展，逆渗透（reverse osmosis）法的相反概念的正渗透法在正渗透分离膜、包括在渗透模块中且起到将原水流出到分离膜内部的作用的出口管等方面与逆渗透法有区别。因此，适用于正渗透法的分离膜、出口管等难以适用于逆渗透膜。
此外，渗透压发电是指利用在有盐度差的两个流动相遇的处的渗透压作用来产生电力的技术，在具有27bar渗透压的海水和具有接近0的渗透压的河水相遇的处的27bar渗透压可以用于产生电力。
所述电力的产生采用压力延迟渗透（PRO）方式。利用压力延迟渗透方式，对高浓度的海水处施加比渗透压更低的压力，借助渗透压而透过膜的水的流量减少，由此渗透压转换成水压，从而利用该水压转动涡轮，以产生电力。
所述压力延迟渗透与对原水施加渗透压以上的压力的逆渗透方式相比，对原水施加更低的压力，因此压力延迟渗透方式所用的分离膜、出口管等具有与逆渗透方式所用的分离膜、出口管不同的特点，从而适用于压力延迟渗透法的分离膜、出口管等难以适用于逆渗透膜。
如上所述，正渗透方式及压力延迟渗透方式与逆渗透不同，对原水不施加压力（正渗透方式）或对原水施加比渗透压更低的压力（压力延迟渗透方式），从而其所用的出口管和需要承载高压力的逆渗透方式所用的出口管有区别。
由此，逆渗透方式所用的设计为具有对于高压力的承压性的出口管具有不能同等用于正渗透方式或压力延迟渗透方式的问题。如图1所示，使用于现有正渗透或压力延迟渗透的出口管1具有使流入的流体因隔板3而改变流动路径，然后通过流出孔2排出到分离膜侧的结构，因此无法改善向正渗透分离膜或压力延迟渗透分离膜的内部的流体流入，不能顺利产生渗透梯度，由此获得的流量较小。
并且，如果为了改善向渗透分离膜内部的流体流入而无限增加包括在出口管的孔的直径、个数等，就由于向出口管内部流动的流体压力而出口管会如变形、破坏等受损，存在耐久性下降的问题。
韩国专利申请第2010-7023340号公开了用于正渗透的螺旋形缠绕膜模块，但其仅公开了渗透模块可以包括用于引入或采集一条以上的流体流的渗透管或也可以不包括所述渗透管，而没有提及所述渗透管如何构成、其效果如何。然而，根据所述渗透管的构成，可以提高向渗透分离膜的内部流入的流量，以增加通过渗透分离膜的水通量，而且，用于正渗透或压力延迟渗透的多孔透过水出口管和用于逆渗透的出口管有明确的区别，因此，急需研发用于正渗透或压力延迟渗透的多孔透过水出口管。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一实施例的目的在于提供一种通过在中央管内以同心圆的形式排列小直径的旁路管，以便在相互串联时在管道内提高流体的流动，从而使流体向正渗透或压力延迟渗透分离膜的内部侧顺利流动来能够减少差压的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管及包括其的正渗透或压力延迟渗透模块。
用于解决问题的方案
根据本发明的一方面，提供一种用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其包括：中空管，沿长度方向贯通形成有供流体流入或流出的多个第一贯通孔及第二贯通孔；旁路管，沿长度方向以同心圆的形式布置在所述中空管的内部；及隔板，沿所述旁路管的圆周方向形成，使得从所述中空管的前端侧流入的流体与通过所述第二贯通孔流入的流体彼此阻挡。
此时，多个所述用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管可以相互串联，从布置在前方侧的旁路管向布置在后方侧的中空管流入的流体中的一部分可以通过旁路管直接流入到相邻连接于后方侧的中空管侧，其余可以与从布置在前方侧的中空管流入的流体混合后，通过所述第一贯通孔流出到外部而向所述第二贯通孔流入。
此时，所述旁路管可以沿长度方向遍及于所述中空管的内部，且由第一部分和第二部分构成，所述第一部分可以贯通形成有供所述流体流入或流出的第三贯通孔，所述第二部分没有无形成有所述第三贯通孔。
此时，将所述第一部分和所述第二部分可以以所述隔板为基准划分。
此时，所述第一部分可以布置在所述第二部分的前方侧。
此时，在所述中空管的前端侧可以设有第一屏蔽板，所述第一屏蔽板密封除了第一部分之外的剩余区域，使得流体仅向所述旁路管侧流入。
此时，所述第二部分的后端侧可以设有第二屏蔽板，所述第二屏蔽板用于阻挡流体的流出。
此时，在相邻的多孔出口管中，设于布置在前方的多孔出口管的第二部分的后端与设于布置在后方的多孔出口管的第一部分的前端可以相连。
此时，所述旁路管可以以所述隔板为基准仅布置在后方侧。
此时，所述旁路管的后端侧可以设有第二屏蔽板，所述第二屏蔽板用于阻挡流体的流出。
此时，所述隔板可以布置在所述中空管的总长的1/2处。
此时，所述第一贯通孔和所述第二贯通孔可以以所述隔板为界布置在相对侧。
并且，根据本发明的另一方面，提供一种正渗透模块，其包括：上述的用于正渗透的多孔出口管；及多个分离膜，沿圆周方向以螺旋方式缠绕于所述多孔出口管的外周面。
此外，根据本发明的再一方面，提供一种压力延迟渗透模块，其包括：上述的用于压力延迟渗透的多孔出口管；及多个分离膜，沿圆周方向以螺旋方式缠绕于所述多孔出口管的外周面。
发明的效果
根据本发明的一实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管及包括其的正渗透或压力延迟渗透模块具有如下优点：通过在中央管内以同心圆的形式排列小直径的旁路管，以便在相互串联时在管道内提高流体的流动，从而使流体向正渗透或压力延迟渗透分离膜的内部侧顺利流动来能够减少差压。
附图说明
图1为示出现有用于渗透的多孔出口管的示意图。
图2为示出根据本发明的示范性实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的整体透视图。
图3为示出根据本发明的第一实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的剖开透视图。
图4为示出根据本发明的第一实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的串联状态的截面图。
图5为示出在图4中的流体的流动路径的概念图。
图6为示出根据本发明的第二实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的整体透视图。
图7为示出根据本发明的第二实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的串联状态的截面图。
图8为示出在图7中的流体的流动路径的概念图。
图9为示出应用根据本发明的示范性实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的渗透模块的纵截面图。
图10为示出图9的部分剖开透视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行更详细的说明。
在如下的内容中，为便于说明所赋予的附图标记中，对于相同的结构，即使在不同的图中，也赋予相同的附图标记。
如图2至图10所示，根据本发明的示范性实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管100、200将旁路管120、220以同心圆的形式排列在中空管110的内部，使得从布置在前方侧的中空管110的旁路管120、220向布置在后方侧的中空管110流入的流体A中的一部分通过旁路管120、220直接流入到相邻连接于后方侧的中空管110侧，其余与从布置在前方侧的中空管110流入的流体B混合后，通过第一贯通孔112流出到外部而流入到第二贯通孔114，从而减少差压，使流体顺利流动。
如上所述的根据本发明的示范性实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管100、200包括中空管110、旁路管120、220及隔板130。
如图10所示，所述中空管110被设置为沿渗透模块10的长度方向横穿中心部，且起到传送管的作用，使得从外部流入的流体沿长度方向被移送而流入到包围所述中空管110的外周面的分离膜30侧。
这些中空管110形成为具有一定长度的中空形管状构件，其外周面沿长度方向贯通形成有多个第一贯通孔112及第二贯通孔114，使得从外部供应的流体流入或流出。
此时，在所述第一贯通孔112和所述第二贯通孔114中，以在横穿所述中空管110内部的方向布置的隔板130为界，沿长度方向分别在前方侧设有第一贯通孔112且在后方侧设有第二贯通孔114。
如上所述的第一贯通孔112和第二贯通孔114起到使从所述中空管110的前端流入的流体流出到中空管110的外部或流入到内部的通道作用，在第一贯通孔112的流体的流动方向与在第二贯通孔114的流体的流动方向是相对的。
例如，从所述中空管110的前端流入的流体A仅通过所述第一贯通孔112流出到外部而移动到所述分离膜30侧，从所述分离膜30向中空管110的内部流入的流体B仅通过所述第二贯通孔114流入到中空管110 的内部。
所述旁路管120、220沿长度方向以同心圆的形式布置在所述中空管110的内部，使得通过所述中空管110的前端流入的流体的一部分不是通过所述第一贯通孔112流出到外部而是直接移动到在后端串联的中空管110侧，从而减少在串联时所产生的差压。
上述旁路管120、220如所述中空管110一样形成为具有一定长度的中空形管状构件。此时，所述旁路管120、220形成为具有比所述中空管110的直径更小的直径，以便插入布置在所述中空管110的内部，由沿所述旁路管120、220的圆周方向布置的隔板130支撑，与所述中空管110一起以同心圆的形式排列。
在此，所述隔板130以包围所述旁路管120、220的方式布置在所述中空管110的总长的1/2处，从而起到改变从所述中空管110的前端流入的流体的流动路径的作用。
更具体而言，从所述中空管110的前端流入的流体A的流动路径被所述隔板130堵塞，从而流体被诱导通过形成在所述中空管110的前端侧的第一贯通孔112流出到外部，使得更大量的流体流到所述中空管110的外部。由此，能够增加向包围所述中空管110的外部的分离膜30侧流动的流体量。
在此，所述隔板130形成为具有能承载沿中空管110的内部流动的流体的压力的适当厚度，其可以使用环氧固化剂，但没有特别限制，只要是通常使用于用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管的隔板的材质，即可以使用，也可以采用硅酮或橡胶等材质。
此外，虽然在附图和说明书中，示出了所述隔板130被设置在中空管110的总长的1/2处，但本发明不限于此，所述隔板130还可以设置在如中空管110的总长的1/3、1/4处等各种位置。
图2至图5所示，所述旁路管120的总长形成为与所述中空管110的总长大约相同，使得所述旁路管120遍及于中空管110的内部。
此时，所述旁路管120由第一部分121和第二部分122构成，所述第一部分121形成有供流体流入或流出的第三贯通孔123，所述第二部分122没有形成有所述第三贯通孔123。在此，所述第一部分121和第二部分122布置在所述中空管110的内部，使得以所述隔板130为基准分别布置在左侧和右侧。形成有所述第三贯通孔123的第一部分121布置在所述第二部分122的前方侧。
由此，如图5所示，当根据本发明的示范性实施例的用于渗透的多孔出口管100被设置形成为多个并串联，使得布置在多孔出口管100内部的旁路管120的端部相连时，从布置在前方侧的旁路管120向布置在后方侧的中空管110流入的流体A中的一部分通过旁路管120直接流入到相邻连接于后方侧的空管110侧，其余与布置在前方侧的中空管110流入的流体B混合后，通过所述第一贯通孔112流出到外部而流入到所述第二贯通孔114。
在此，从所述布置在前方侧的中空管110流入的流体A是指通过第三贯通孔123和第一贯通孔112流出到外部，在分离膜30的内部流动并通过渗透作用与在中空管110的外部流动的流体C混合被稀释，然后通过第二贯通孔114流入到形成在中空管110的内部面与旁路管120、220的外周面之间的空间S1的流体B。
在此，当多个用于渗透的多孔出口管100相互串联时，布置在最前端的多孔出口管100'中前端的除了旁路管120之外的剩余部分设有第一屏蔽板116，使得从外部流入的流体A仅向所述旁路管120的第一部分121侧流入。而且，当多个用于渗透的多孔出口管100相互串联时，布置在最后端的多孔出口管100''中所述第二部分122的后端侧设有第二屏蔽板124，以阻挡流体通过旁路管120的端部流出到外部。
由此，如图5所示，根据本发明的第一实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管100，当多个多孔出口管100相互串联时，从外部供应的流体A通过布置在最前端的出口管100'的旁路管120流入到内部。然后，其一部分通过旁路管120直接移动到布置在后方的多孔出口管100侧，其余部分通过所述第三贯通孔123和所述第一贯通孔112移动到分离膜30侧，从而产生渗透作用，然后通过第二贯通孔114移动到由第二部分122的外部面、中空管110的内部面及隔板130分离的空间S1侧，移动到布置在后方的多孔出口管100侧，更具体而言，移动到由第一部分121的外部面、中空管110的内部面及隔板130分离的空间S2侧。随后，经过相同过程流入到布置在最后方的多孔出口管100''侧流入的流体因形成于第二部分122的端部的第二屏蔽板124而被阻挡向外部流出，从而通过由第二部分122的外部面、隔板130及中空管110的内部包成的空间S1排出到外部。
此外，如图6至图8所示，所述旁路管220的长度还可以形成为比所述中空管110的总长更短，使得所述旁路管220部分布置在所述中空管110 的内部。
此时，在中空管110的内部，所述旁路管220以隔板130为基准仅布置在后方侧，且没有形成有另外的第三贯通孔123，所述第三贯通孔123供流体从外部流入或向外部流出。
由此，在所述中空管110的内部中，所述旁路管220的前方侧设有空间部S3，所述空间部S3供从布置在前方的多孔出口管200'的旁路管220直接移动的流体和通过第一贯通孔112移动到分离膜30侧而经过渗透作用的流体同时流入而混合。
如上所述，根据本发明的示范性实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管100、200，即使多个多孔出口管100、200串联，也通过以同心圆的形式排列在中空管110内部的旁路管120、220可以顺利地实现流体的流动，从而能够减少在流体向分离膜30侧移动的过程中所产生的差压。
此外，如图9及图10所示，根据本发明的示范性实施例的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管100、200布置有沿圆周方向以螺旋方式缠绕于所述多孔出口管100、200的外周面的多个分离膜30，也可以构成包括容纳其的另外的外壳20的正渗透模块或压力延迟渗透模块10。
在此，分离膜30都可以用于正渗透或压力延迟渗透的用途，其具有两张的分离膜重叠而形成兜状的通常的构成，因此省略对此的详细说明。同时，所述外壳20也具有使用于正渗透模块或压力延迟渗透模块的通常的构成，所以省略了具体的描述。
上面结合附图对本发明特定实施例进行了详细说明，但本发明不限制上述特定结构。上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。而在不脱离本发明的精神和范围内，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (14)

1.一种用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，包括：
中空管，沿长度方向贯通形成有供流体流入或流出的多个第一贯通孔及第二贯通孔；
旁路管，沿长度方向以同心圆的形式布置在所述中空管的内部；及
隔板，沿所述旁路管的圆周方向形成，使得从所述中空管的前端侧流入的流体与通过所述第二贯通孔流入的流体彼此阻挡。
2.根据权利要求1所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，
多个所述用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管相互串联，
从布置在前方侧的旁路管向布置在后方侧的中空管流入的流体中的一部分通过旁路管直接流入到相邻连接于后方侧的中空管侧，其余与从布置在前方侧的中空管流入的流体混合后，通过所述第一贯通孔流出到外部而向所述第二贯通孔流入。
3.根据权利要求1所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，
所述旁路管沿长度方向遍及于所述中空管的内部，且由第一部分和第二部分构成，所述第一部分贯通形成有供所述流体流入或流出的第三贯通孔，所述第二部分没有形成有所述第三贯通孔。
4.根据权利要求3所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，将所述第一部分和所述第二部分以所述隔板为基准划分。
5.根据权利要求3所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，所述第一部分布置在所述第二部分的前方侧。
6.根据权利要求5所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，在所述中空管的前端侧设有第一屏蔽板，所述第一屏蔽板密封除了第一部分之外的剩余区域，使得流体仅向所述旁路管侧流入。
7.根据权利要求5所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，所述第二部分的后端侧设有第二屏蔽板，所述第二屏蔽板用于阻挡流体的流出。
8.根据权利要求5所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，在相邻的多孔出口管中，设于布置在前方的多孔出口管的第二部分的后端与设于布置在后方的多孔出口管的第一部分的前端相连。
9.根据权利要求1所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，所述旁路管以所述隔板为基准仅布置在后方侧。
10.根据权利要求9所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，所述旁路管的后端侧设有第二屏蔽板，所述第二屏蔽板用于阻挡流体的流出。
11.根据权利要求1所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，所述隔板布置在所述中空管的总长的1/2处。
12.根据权利要求1所述的用于正渗透或压力延迟渗透的多孔出口管，其特征在于，所述第一贯通孔和所述第二贯通孔以所述隔板为界布置在相对侧。
13.一种正渗透模块，其特征在于，包括：
根据权利要求1至12中任一项所述的用于正渗透的多孔出口管；及
多个分离膜，沿圆周方向以螺旋方式缠绕于所述多孔出口管的外周面。
14.一种压力延迟渗透模块，其特征在于，包括：
根据权利要求1至12中任一项所述的用于压力延迟渗透的多孔出口管；及
多个分离膜，沿圆周方向以螺旋方式缠绕于所述多孔出口管的外周面。
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