CN107690337B - 磷酸锆和氧化锆再装填流动路径 - Google Patents

Abstract

提供用于再装填磷酸锆和氧化锆的系统和方法。所述系统和方法提供用于在可再用吸附剂模块中再装填所述磷酸锆和氧化锆。所述系统和方法包含用于独立地或同时再装填磷酸锆的再装填流动路径。

Description

磷酸锆和氧化锆再装填流动路径

技术领域

本发明涉及维持用于吸附剂透析的再装填磷酸锆和/或氧化锆的系统和方法。系统和方法包含再装填器、流动路径、相关部件，和维持同步或独立地再装填含有磷酸锆或氧化锆的可再用模块的控制逻辑。

背景技术

在吸附剂透析中使用磷酸锆和氧化锆以从废透析液去除废液和非所需溶质。一般来说，磷酸锆从透析液去除铵离子、钾离子、钙离子和镁离子，而氧化锆去除如磷酸根离子或氟离子的阴离子。两种材料通常一起封装在某一类型的滤筒中或包装在单独滤筒中。通常，吸附剂滤筒在使用之后丢弃和替换。所丢弃的吸附剂滤筒经分解，且个别材料彼此分隔开。由于磷酸锆和氧化锆是昂贵的及可再装填的，所以吸附剂重处理器用一系列化学溶液处理经回收磷酸锆和氧化锆。再循环过程要求将材料输送到重处理设施且涉及除了再装填吸附剂材料之外的费力再循环步骤。此外，吸附剂材料不能立即重使用，且必须添加到新的吸附剂滤筒并且经重新包装以用于出售。来自用于再装填材料的溶液的化学废液的安全处置还可要求额外步骤，如中和再装填溶液。常规方法抬高成本和基础设施要求，并且增加复杂度和废液。

因此，需要可快速并且有效地再装填吸附剂材料而不需要从吸附剂滤筒或吸附剂模块去除废吸附剂材料的系统和方法。另外需要可快速并且有效地在单个再装填系统中再装填不同吸附剂材料的系统和方法。此外需要可利用再装填氧化锆和磷酸锆两者以允许自动中和再装填溶液使得安全处置而不需额外处理所必需的独特溶液的系统。另外需要可提供化学物质的管线内混合、减少所需要的化学物质的体积的系统和方法。

发明内容

本发明涉及用于再装填氧化锆和磷酸锆的再装填流动路径。在任何实施例中，再装填流动路径可具有磷酸锆再装填流动路径和氧化锆再装填流动路径。磷酸锆再装填流动路径可具有(i)水源、杀菌剂源，和盐水源；(ii)磷酸锆模块入口和磷酸锆模块出口；其中磷酸锆模块入口和磷酸锆模块出口可流体地连接到含有磷酸锆的吸附剂模块；(iii)至少一个磷酸锆泵，用于将来自水源、杀菌剂源和盐水源的流体泵送到磷酸锆模块入口；和(iv)流体地连接到磷酸锆模块出口的磷酸锆流出管线。

在本发明的第一方面的任何实施例中，氧化锆再装填流动路径具有(i)水源、杀菌剂源，和碱源；(ii)氧化锆模块入口和氧化锆模块出口；其中氧化锆模块入口和氧化锆模块出口可流体地连接到含有氧化锆的吸附剂模块；(iii)至少一个氧化锆泵，用于将来自水源、杀菌剂源和碱源的流体泵送到氧化锆模块入口；和流体地连接到氧化锆模块出口的氧化锆流出管线。

在任何实施例中，磷酸锆再装填流动路径或氧化锆再装填流动路径可同步或独立地操作。

在任何实施例中，磷酸锆再装填流动路径和氧化锆再装填流动路径中的任一个或两个可具有至少两个泵。

在任何实施例中，磷酸锆流出管线可在流出管线接头处流体地连接到氧化锆流出管线。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有流出管线接头下游的静态混合器。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有流体地连接到接头的排出管线，其中排出管线流体地连接到静态混合器下游的排放口。

在任何实施例中，磷酸锆流出管线流体地连接到第一废液池；并且氧化锆流出管线流体地连接到第二废液池。

在任何实施例中，废液池可流体地连接到磷酸锆流出管线和氧化锆流出管线。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有位于磷酸锆模块入口上游的磷酸锆再装填流动路径中的加热器。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有热交换器；其中热交换器具有至少第一腔室和第二腔室；其中第一腔室位于加热器上游的磷酸锆再装填流动路径中；并且其中第二腔室位于磷酸锆流出管线中。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有位于氧化锆模块入口上游的氧化锆再装填流动路径中的加热器。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有热交换器；其中热交换器至少具有第一腔室和第二腔室；其中第一腔室位于加热器上游的氧化锆再装填流动路径中；并且其中第二腔室位于氧化锆流出管线中。

在任何实施例中，磷酸锆再装填流动路径可具有清洗回路；其中清洗回路流体地连接到位于加热器和热交换器上游的磷酸锆再装填流动路径中的第一阀；并且其中清洗回路流体地连接到位于加热器和热交换器下游和磷酸锆模块入口上游的磷酸锆再装填流动路径中的第二阀。

在任何实施例中，氧化锆再装填流动路径可具有清洗回路；其中清洗回路流体地连接到位于加热器和热交换器上游的氧化锆再装填流动路径中的第一阀；并且其中清洗回路流体地连接到位于加热器和热交换器下游和氧化锆模块入口上游的氧化锆再装填流动路径中的第二阀。

管线中的任一个或两个；其中磷酸锆旁路管线在磷酸锆模块入口上游的位置处将磷酸锆再装填流动路径流体地连接到磷酸锆流出管线；并且其中氧化锆旁路管线在氧化锆模块入口上游的位置处将氧化锆再装填流动路径流体地连接到氧化锆流出管线。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有位于磷酸锆流出管线中的第一传感器和位于氧化锆流出管线中的第二传感器。传感器可为电导率传感器、pH传感器，或温度传感器。

在任何实施例中，磷酸锆再装填流动路径可具有第一传感器，并且氧化锆再装填流动路径可具有第二传感器。

在任何实施例中，至少一个磷酸锆泵可包含第一磷酸锆泵和第二磷酸锆泵；水源通过第一阀流体地连接到磷酸锆再装填流动路径；杀菌剂源和盐水源中的任一个或两个通过第二阀流体地连接到磷酸锆再装填流动路径；第一磷酸锆泵位于第一阀下游和静态混合器上游的磷酸锆再装填流动路径中；并且第二磷酸锆泵位于第二阀下游和静态混合器上游的磷酸锆再装填流动路径中。

在任何实施例中，第一传感器可位于静态混合器下游。

在任何实施例中，至少一个氧化锆泵可包含第一氧化锆泵和第二氧化锆泵；水源可通过第一阀流体地连接到氧化锆再装填流动路径；杀菌剂源和碱源可通过第二阀流体地连接到氧化锆再装填流动路径；第一氧化锆泵可位于第一阀下游和静态混合器上游的氧化锆再装填流动路径中；并且其中第二氧化锆泵可位于第二阀下游和静态混合器上游的氧化锆再装填流动路径中。

在任何实施例中，第二传感器可位于静态混合器下游。在任何实施例中，水源、杀菌剂源、盐水源和碱源中的至少一种可在再装填器外壳外部。

在任何实施例中，水源、杀菌剂源、盐水源和碱源中的至少一种可流体地连接到第二再装填流动路径。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有位于磷酸锆模块入口上游的磷酸锆再装填流动路径中的至少一个电导率传感器，和位于氧化锆模块入口上游的氧化锆再装填流动路径中的至少第二电导率传感器。

在任何实施例中，再装填流动路径可具有流体地位于磷酸锆再装填流动路径中的压力传感器和流量传感器中的至少一种，和位于氧化锆再装填流动路径中的压力传感器和流量传感器中的至少一种。压力传感器和流量传感器可在氧化锆模块入口和磷酸锆模块入口上游。

在任何实施例中，杀菌剂源可为在水中具有在0.5％和2％之间的过氧乙酸浓度范围的过氧乙酸溶液，并且碱源可为在水中具有大于2％的氢氧化钠浓度的氢氧化钠溶液。

作为本发明的一部分公开的特征在本发明中可为单独或组合的。

附图说明

图1A示出用于再装填磷酸锆和氧化锆的再装填流动路径。

图1B示出用于再装填磷酸锆的再装填流动路径并且为图1A的分解左侧。

图1C示出用于再装填氧化锆的再装填流动路径并且为图1A的分解右侧。

图2A示出用于借助再装填溶液的管线内混合再装填磷酸锆和氧化锆的再装填流动路径。

图2B示出用于借助再装填溶液的管线内混合再装填磷酸锆的再装填流动路径并且为图2A的分解右侧。

图2C示出用于借助再装填溶液的管线内混合再装填氧化锆的再装填流动路径并且为图2A的分解左侧。

图3示出用于并行再装填氧化锆和磷酸锆的时间表。

图4示出包含可再用模块的模块吸附剂滤筒中的材料层。

图5示出连接在一起以形成吸附剂滤筒的多个吸附剂模块。

图6示出用于再装填磷酸锆和氧化锆吸附剂模块的再装填器。

图7示出流体地连接到外部流体源的再装填器。

图8示出流体地连接到单个流体源集合的多个再装填器。

具体实施方式

除非另外规定，否则本文中所用的所有技术和科学术语总体上具有与相关领域普通技术人员通常所理解相同的含义。

冠词“一个(种)(a和an)”在本文中用来指所述冠词的一个或多于一个(即，指至少一个)语法宾语。作为实例，“一元件”意指一个元件或多于一个元件。

“碱源”是可从其获得碱性溶液的流体或浓缩液源。

“盐水源”为可从其获得盐水溶液的流体或浓缩液源。如本文中所使用，盐水溶液可以指包括酸、碱和/或盐的任何溶液。

“腔室”为与部件或容器的另一部分物理分离的部件或容器的一部分。

“共用储液槽”可以是用于收集来自包含流体管线或其它储液槽的一或多个流体源的任何类型的流体的容器。“共用储液槽”可以例如存储使用的或废弃的流体。

术语“包括”包含(但不限于)在词语“包括”之后的任何事物。所述术语的使用指示所列元件是必需的或必选的，但其它元件是任选的且可存在的。

“电导率传感器”为被配置成测量流体的电导率的传感器。

术语“由……组成”包含并且限于在短语“由……组成”之后的任何事物。所述短语指示所述受限元件是必需或必选的，并且不可存在其它元件。

术语“主要由…组成”包含在术语“主要由…组成”之后的任何事物以及不影响所描述的设备、结构或方法的基本操作的额外元件、结构、动作或特征。

如本文中所使用的术语“含有(contain、containing或contained)”意味着将材料保持在特定地点内。“含有”可指材料放置在部件内、吸附到部件上、接合到部件，或将材料保持在特定地点的任何其它方法。

术语“传送(conveying、conveyed或convey)”是指移动流体。

“杀菌剂源”为可从其获得杀菌剂溶液的流体或浓缩液源。杀菌剂溶液可为如过氧乙酸溶液的酸性溶液，或能够给可再用的吸附剂模块杀菌的任何其它溶液。

术语“下游”是指流动路径中的第一部件相对于第二部件的位置，其中在正常操作期间流体将在第一部件之前经过第二部件。第一部件可以被称为在第二部件的“下游”，同时第二部件在第一部件的“上游”。

“排放口”为通过其可安置流体的流体管线。

“排出管线”为通过其使用的或废弃的流体可流动处置的流体管线。排出管线可连接到用于稍后处置流体的排放口，或容器或储液槽。

“流出管线”为流体通路、管、管线或离开容器、模块或部件的流体将流入的任何种类的路径。

“流出管线接头”为在存在或不存在阀的情况下其中至少两个流出管线彼此连接的位置。

术语“外部”是指部件、模块或流体管线位于或安置在壳体或刚性结构外。

“流量传感器”为能够测量移动经过或通过一个位置的流体的量或速率的装置。

“流体”为任选地在流体中具有气体相及液体相的组合的液体物质。值得注意的是，如本文中所使用的液体可因此还具有气体相及液体相物质的混合物。

术语“可流体地连接”、“流体地连接”、“用于流体连接”等是指提供从一个点到另一个点的流体或气体或其混合物的通道的能力。所述两个点可处于任何类型的隔室、模块、系统、部件及再装填器中的任一个或多个内或之间。连接可任选地断开且随后再连接。

“流体连接器”、“流体连接”等描述在两个部件之间的连接，其中流体、气体或其组合可从一个部件通过用于连接的连接器或部件流动到另一个部件。连接器以其最广泛意义提供用于流体连接，并且可包含本发明的任一个或多个部件之间的任何类型的管道、流体或气体通道或导管。连接可任选地断开且随后再连接。

术语“流体管线混合”是指在一个位置或接头处混合流体，其中在接头的位置处的流动可部分混合一种或多种流体。

“加热器”为能够升高物质、容器或流体的温度的部件。

“热交换器”为包括至少两个腔室的装置，其中一种流体、气体或其组合可穿过一个腔室，同时第二流体、气体或其组合可穿过第二腔室。热传递出现在热交换器的两个腔室之间，使得如果在相对腔室中的流体、气体，或其组合处于不同温度，那么较高温度的流体、气体或其组合将用以加热较低温度的流体、气体或其组合。

术语“混合”通常是指致使来自任何源的一种或多种流体合并在一起。举例来说，“混合”可包含在流体管线或接头的位置处的层流或扰流。“混合”的另一个实例可包含接收在被配置成从一个或多个源接收流体并且将流体混合在一起的部件中的一种或多种流体。混合的另一个方面包含其中当固体和流体放在一起时，一种流体用于溶解全部或部分固体。另外，混合可指用流体溶解一种固体或多种固体，其中一种固体或多种固体溶解于流体中。

“模块入口”为流体、浆液或水溶液可通过其进入吸附剂模块的连接器。

“模块出口”为流体、浆液或水溶液可通过其离开吸附剂模块的连接器。

术语“安置”或“定位”是指组件或结构的物理位置。

术语“压力传感器”是指用于测量器皿、容器或流体管线中的气体或液体的压力的装置。

术语“泵”是指通过施加抽吸或压力引起流体、气体或其组合的移动的任何装置。

“吸附剂再装填器”或在本文中通常被称作“再装填器”为被设计成再装填至少一种吸附剂材料的设备。

“再装填器外壳”是指包围并且保护再装填器流动路径的部件和相关部件的刚性壳体或结构。

“再装填”是指处理吸附剂材料以恢复所述吸附剂材料的功能性能力，从而将吸附剂材料放回供重使用或在新的透析过程中使用的条件中。在一些情况下，“可再装填的”吸附剂材料的总质量、重量和/或量保持不变。在一些情况下，“可再装填的”吸附剂材料的总质量、重量和/或量改变。在不受限于本发明的任一个理论的情况下，所述再装填过程可涉及用不同离子交换结合到吸附剂材料的离子，在一些情况下，所述交换可增加或降低系统的总质量。然而，在一些情况下，所述吸附剂材料的总量将不被所述再装填过程改变。在吸附剂材料经受“再装填”后，所述吸附剂材料随后可能被称为“再装填的”。可再装填吸附剂材料的再装填并不与如尿素酶的吸附剂材料的补充相同。值得注意的是，尿素酶并不“经再装填”，但可经补充，如本文中所定义。

“再装填流动路径”为当在可再用的吸附剂模块中再装填吸附剂材料时流体可行进通过的路径。

“再装填溶液”为包括用于再装填特定吸附剂材料的适当离子的溶液。

“清洗回路”为将流动路径的一部分连接到流动路径的第二部分并且被设计成转移用于清洗部件的流体的流体路径。

术语“感测(sensing，sensed或sense)”是指确定一个或多个参数或变量。

“传感器”是能够确定或感测系统中的一个或多个变量的状态的部件。

“吸附剂滤筒模块”或“吸附剂模块”意指吸附剂滤筒的精密部件。多个吸附剂滤筒模块可装配在一起以形成具有两个、三个或更多个吸附剂滤筒模块的吸附剂滤筒。在一些实施例中，单个吸附剂滤筒模块可含有用于透析的所有所需材料。在这类情况下，吸附剂滤筒模块可以是“吸附剂滤筒”。

“静态混合器”是被配置成接收来自一个或多个源的流体且将所述流体混合在一起的组件。静态混合器可包含搅拌流体以进一步混合的部件。

术语“上游”是指流动路径中的第一部件相对于第二部件的位置，其中在正常操作期间流体将在第二部件之前经过第一部件。第一部件可被称为在第二部件的“上游”，同时第二部件在第一部件的“下游”。

“阀”为能够通过打开、闭合或阻挡一个或多个路径以控制流体、气体或其组合是否在路径中行进而引导流体、气体或其组合的装置。完成期望流量的一个或多个阀可被配置成“阀组合件”。

“废液池”为用于收集和存储使用的或废弃的流体的容器。

“水源”为可从其获得水的流体源。

“氧化锆旁路管线”是指提供在两个点之间的流体移动而不需穿过氧化锆吸附剂模块的流体管线。

“氧化锆泵”为位于氧化锆再装填流动路径中的泵

“氧化锆再装填流动路径”为流体可通过其行进同时在可再用氧化锆吸附剂模块中再装填氧化锆的路径。

“磷酸锆旁路管线”是指提供在两个点之间的流体移动而不需穿过磷酸锆吸附剂模块的流体管线。

“磷酸锆泵”为位于磷酸锆再装填流动路径中的泵。

“磷酸锆再装填流动路径”为流体可通过其行进同时在可再用磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆的路径。

再装填吸附剂材料的流动路径

流动路径可用于再装填分别含有磷酸锆或氧化锆的一个或多个可再用吸附剂模块。所描述流动路径还可再装填多个可再用吸附剂模块并且中和流出废弃溶液用于安全并且易于处置。本发明的流动路径可如图1A到图1C中所示布置。图1A为再装填流动路径的总视图，其中细节在图1B和图1C中示出。再装填流动路径可分成含有磷酸锆模块103的磷酸锆再装填流动路径101和含有氧化锆模块104的氧化锆再装填流动路径102。在图1B中说明在管线154的磷酸锆侧的磷酸锆再装填流动路径101的细节，同时在图1C中说明在管线154的氧化锆侧的氧化锆再装填流动路径102的细节。尽管示出了双滤筒再装填器系统，但可设想单个、两个、三个或更多个滤筒再装填器系统。再装填器滤筒系统中的任一个可连结在一起以共享用于再装填吸附剂滤筒的资源且可适用于大规模使用。类似地，经连结的再装填器可以随着对再装填的需求减小按比例缩小。基于需求具有更多或更少再装填器的模块化再装填设置可有利地按需要使用。

在图1A中，磷酸锆再装填流动路径101具有水源105、盐水源106、杀菌剂源107，和碱源108。盐水源106、杀菌剂源107和/或碱源108可为含有盐水、杀菌剂和/或碱组分的干燥床的塔。替代地，可使用盐水、杀菌剂和/或碱组分的粉末状源。所述干燥床或粉末状源可用水溶液溶解。静态混合器(未示出)可以在进入磷酸锆模块103或氧化锆模块104之前混合通过塔的单个管线。在磷酸锆模块103中再装填磷酸锆需要水、盐水和杀菌剂。水源105、盐水源106和杀菌剂源107流体地连接到磷酸锆再装填流动路径101。类似地，在氧化锆再装填流动路径102中再装填氧化锆模块104需要水、碱和杀菌剂。水源105、杀菌剂源107和碱源108可流体地连接到氧化锆再装填流动路径102。磷酸锆再装填流动路径101和氧化锆再装填流动路径102可同步或独立地操作。杀菌剂源107可含有与磷酸锆和氧化锆相容的能够为可再用的吸附剂模块杀菌的任何类型的杀菌剂。在任何实施例中，杀菌剂源107可含有过氧乙酸。在任何实施例中，过氧乙酸可以是0.5％和2％之间的过氧乙酸于水中的溶液。替代地，杀菌剂源107可含有与磷酸锆和氧化锆相容的任何杀菌剂，包含漂白剂或柠檬酸。盐水源106可具有酸、碱和钠盐。

在磷酸锆再装填期间，结合到磷酸锆的钾离子、钙离子、镁离子和铵离子必须被氢离子和钠离子置换。通过再装填过程中所使用的盐水溶液的pH、缓冲能力和钠浓度可确定经再装填磷酸锆上的氢离子比钠离子的最终比率。如图1B所示，盐水源106可为氯化钠、醋酸钠和乙酸的混合物。在一种非限制性盐水溶液中，氯化钠浓度可在2.5M与4.9M之间，乙酸钠浓度可在0.3M与1.1M之间，且乙酸浓度可在0.2M与0.8M之间。水源105可含有任何类型的水，包含去离子水。为了在磷酸锆模块103中再装填磷酸锆，来自杀菌剂源107的杀菌剂可以流动到磷酸锆模块103以给磷酸锆模块103杀菌。来自杀菌剂源107的流体可以流动到磷酸锆再装填流动路径101中的阀112。磷酸锆泵109和110提供动力以将流体泵送通过磷酸锆再装填流动路径101。使用两个或更多个单独泵可以减少对泵的磨损。相应地，可使用更小的泵。两个或更多个泵可以提供管线内混合和间歇性泵送，因此在任何给定时间，单个泵可以将流体泵送通过磷酸锆再装填流动路径101。可同步或独立地使用两个泵。当同步使用时，两个或更多个泵可提供一种或多种单独流体流的流体管线混合。两个或更多个泵可以异步地操作但并行地使用。举例来说，第一泵可以在一段时间内操作且第二泵保持关闭，接着第一泵关掉且第二泵打开。如本文中所描述的预见处于不同计时的泵送阶段的多个泵。所属领域的技术人员将理解，单个磷酸锆泵也可实现所描述的泵送功能。

磷酸锆泵109和110可将来自杀菌剂源107的流体泵送通过图1B的阀112和阀113。流体可被泵送通过三通接头155到阀116并且通过磷酸锆模块入口124进入磷酸锆模块103。所说明的接头合并通过两个泵泵送的入口化学物质或水，以使得可获得更高的流动速率。在填充期间，磷酸锆模块103内部的流体可强制通过磷酸锆模块出口125且进入磷酸锆模块流出管线139。杀菌剂可隔离在磷酸锆模块103中以确保杀菌。磷酸锆模块103上游的加热器119可以加热杀菌剂，这是因为在高温下杀菌可变得更高效。在杀菌之后，可以使用来自水源105的水清洗磷酸锆模块103。磷酸锆泵109和110可以将来自水源105的水泵送通过阀111和112到阀113。水可以接着被泵送通过阀115和116，通过磷酸锆模块入口124到磷酸锆模块103，离开磷酸锆模块出口125且进入磷酸锆模块流出管线139。水可以泵送通过磷酸锆模块103直到去除全部杀菌剂为止。

来自盐水源106的流体可以泵送通过磷酸锆模块103以使用钠离子与氢离子的恰当比率载入磷酸锆模块103。磷酸锆泵109和110可以将来自盐水源106的流体泵送到阀111。盐水可以遵循与水相同的路径通过磷酸锆模块103且进入磷酸锆模块流出管线139。磷酸锆模块103上游的加热器119可以加热盐水，这是因为在高温下再装填可以变得更高效。热交换器120可以减轻加热器119的负载。可使用一个或多个热交换器和一个或多个加热器。热交换器120可以流体地连接到磷酸锆模块流出管线139且连接到加热器119上游的磷酸锆模块入口124。离开磷酸锆模块103的在磷酸锆模块流出管线139中的经加热流体可以加热热交换器120中的进入盐水溶液。热交换器120可具有至少第一腔室和第二腔室。磷酸锆入口管线中的流体可传递通过热交换器120的第一腔室，且磷酸锆流出管线139中的流体可以传递通过热交换器120的第二腔室。第二腔室中的磷酸锆流出物的升高的温度可以加热第一腔室中的磷酸锆入口管线中的流体。可以通过将水泵送通过磷酸锆模块103再次清洗磷酸锆模块103。静态混合器(未示出)可位于磷酸锆模块103上游并且在溶液进入磷酸锆模块103之前混合所述溶液。

多种传感器可用于磷酸锆模块再装填流动路径101以确保恰当的浓度和温度，如图1B所示。举例来说，电导率传感器117可确保进水不含可干扰再装填过程的含量的离子，并且盐水溶液和杀菌剂溶液处于所需浓度下。电导率传感器142还可用于确保充分清洗已发生以去除盐水和杀菌剂溶液。压力传感器118可以监测磷酸锆入口管线中的压力以确保不存在阻塞或泄漏且入口压力在可接受范围内。(一个或多个)温度传感器122可确保盐水溶液在进入磷酸锆模块103并且到控制加热器119之前处于恰当的温度。温度传感器123可以放置于磷酸锆模块流出管线139中以监测流出物的温度，所述流出物的所述温度可以由热交换器120和加热器119控制。流量传感器121可监测在磷酸锆再装填流动路径101中流体的流动速率并且控制磷酸锆泵109和110。所属领域的技术人员将理解，在图1B中可使用传感器的替代性布置且可添加一个或多个额外传感器。另外，传感器可放置在磷酸锆再装填流动路径101中的任何适当位置处，以确定整个磷酸锆再装填流动路径101中的不同位置处的流体参数。

在磷酸锆流出管线139中磷酸锆旁路管线152将阀115流体地连接到阀114。阀115和116可经控制引导流体通过磷酸锆模块旁路管线152且进入磷酸锆流出管线139。图1A中描绘的再装填流动路径的双流动路径方面可以通过混合来自磷酸锆模块103的酸性流出物与来自氧化锆模块104的碱性流出物而中和来自磷酸锆模块103和氧化锆模块104两个的流出物。如果使用图1C的流动路径仅再装填氧化锆模块104，那么磷酸锆模块旁路管线152可用于将来自盐水源106的流体引导到磷酸锆流出管线139，以中和氧化锆流出物而不需要同步再装填磷酸锆模块103。类似地，旁路管线152可将磷酸锆模块入口124直接连接到磷酸锆模块出口125。磷酸锆再装填流动路径101可包含清洗回路151以绕过加热器119和热交换器120将加热器119和热交换器120上游的阀113流体地连接到阀116。清洗回路151可清洗来自磷酸锆模块103的盐水溶液。通过绕过加热器119和热交换器120到清洗回路151，磷酸锆模块103可更快冷却。

为了再装填图1C的氧化锆模块104，可首先将来自杀菌剂源107的杀菌剂泵送到氧化锆模块104以为氧化锆模块104杀菌。来自杀菌剂源107的流体可泵送到氧化锆再装填流动路径102中的阀129。氧化锆泵126和127可以将流体泵送通过氧化锆再装填流动路径102。如所描述，单个氧化锆泵可用作图1A中的双泵送系统的替代方案。另外，涵盖两个或更多个氧化锆泵。两个或更多个氧化锆泵在同步使用时可提供一种或多种单独流体流的流体管线混合。图1C的两个或更多个氧化锆泵可为异步的但是并行地使用。举例来说，第一泵可以在一段时间内操作且第二泵保持关闭，接着第一泵关掉且第二泵打开。如本文中所描述的预见处于不同计时的泵送阶段的多个泵。氧化锆泵126和127将来自杀菌剂源107的流体泵送通过阀129到阀130。流体通过氧化锆模块入口135流动到氧化锆模块104。在填充期间，氧化锆模块104内部的流体可以流动通过氧化锆模块出口136且进入氧化锆模块流出管线138。杀菌剂可隔离在氧化锆模块104中以确保杀菌。在杀菌完成之后可以接着用来自水源105的水冲洗氧化锆模块104。氧化锆泵126和127可通过阀128和129以及接头157将来自水源105的水泵送到阀130。流体传递通过接头158和159到达阀130。水可随后通过氧化锆模块入口135泵送到氧化锆模块104，并且离开氧化锆模块出口136且进入氧化锆模块流出管线138。氧化锆模块104可用确保完全去除杀菌剂所需的任何体积的水来冲洗。

在图1C中，氧化锆泵126和127可以通过阀128将来自碱源108的流体泵送到氧化锆模块104。碱源108可含有氢氧根离子以再装填氧化锆模块104。氢氧根离子可流动通过氧化锆模块104且进入氧化锆模块流出管线138。碱源108可为能够用氢氧根离子置换结合到氧化锆的磷酸根和其它阴离子的任何合适的碱性溶液。氢氧化物碱可为任何合适的碱，如氢氧化钠。一个非限制性实例为具有在0.5M与2.0M之间的浓度的氢氧化钠。另一个非限制性实例为具有为90％的浓度或大于2％的再装填溶液的浓度的氢氧化钠。可通过将水泵送通过氧化锆再装填流动路径102和氧化锆模块104执行氧化锆模块104的最终清洗。氧化锆再装填流动路径102还可具有将氧化锆入口管线中的阀130流体地连接到氧化锆流出管线138中的阀131的氧化锆旁路管线137。阀130和131可将流体引导通过氧化锆旁路管线137且进入氧化锆流出管线138。氧化锆旁路管线137可将来自碱源108的流体直接传送到氧化锆流出管线138以中和磷酸锆流出物而不需要同步地再装填氧化锆模块104。替代地，氧化锆模块入口135可以流体地连接到氧化锆模块出口136。多个传感器可包含于氧化锆再装填流动路径102中以监测流体浓度。举例来说，电导率传感器132可用于监测氧化锆再装填流体的浓度；压力传感器134可用于监测在氧化锆入口管线中的压力并且用于检测泄漏或阻塞。流量传感器133可确定流体通过氧化锆入口管线的流动速率并用于控制氧化锆泵126和127。静态混合器(未示出)可位于氧化锆模块104上游且在进入氧化锆模块104之前混合溶液。加热器和热交换器(未示出)可位于氧化锆再装填流动路径102中以在进入氧化锆模块104之前加热流体。加热氧化锆再装填流动路径102中的流体可减少再装填时间且允许用碱溶液(如氢氧化钠)杀菌。加热流体还引起使用杀菌剂源的减少的杀菌时间。还可包含氧化锆清洗回路(未示出)以在冲洗期间绕过加热器和热交换器。

来自磷酸锆再装填流动路径101的流出物可完全地或部分地中和来自氧化锆再装填流动路径102的流出物，且反之亦然。磷酸锆流出管线139可以在接合排出管线145的流出管线接头140处流体地连接到氧化锆流出管线138，所述排出管线流体地连接到排放口147。在流出管线接头140处或其下游的静态混合器146可用于将磷酸锆流出物与氧化锆流出物混合。

图1A的磷酸锆流出管线139和氧化锆流出管线138可连接到用于存储和处置经合并流出物的共用储液槽。共用储液槽将磷酸锆和氧化锆流出物接收和收集在一起。在已经添加适当体积的每种流出物以实现中和之后可以排出所收集的流出物。共用储液槽可以允许磷酸锆和氧化锆流出物的中和而无需同步再装填过程。单个共用储液槽此外可设定大小以支持多个再装填器。

替代地，两个流体流可通过在流出管线接头140处的流体管线混合而混合。流量传感器141和电导率传感器142可放置于磷酸锆流出管线139中以测量磷酸锆流出物的流动速率和组成。流量传感器144和电导率传感器143可位于氧化锆流出管线138中以测量氧化锆流出物的洗涤和组成。来自流量传感器141和144以及电导率传感器142和143的数据可确定在排出管线145中的经合并流出物对于处置于排放口中是否安全。安全的一个非限制性实例为pH在5.到9的范围内的流出物。磷酸锆流出管线139或氧化锆流出管线138可同步或独立地连接到废液池(未示出)用于处置。额外pH或电导率传感器可以位于静态混合器146下游以监测和确保安全处置。排出管线145还可以连接到用于存储和处置流出物的共用废液池。共用储液槽将磷酸锆和氧化锆流出物接收和收集在一起。在已经添加适当体积的每种流出物以实现中和之后可以排出所收集的流出物。共用废液池有利地引起磷酸锆和氧化锆流出物的中和而不需要同步再装填过程。当使用共用储液槽时，静态混合器146可为不必要的。

盐水源106、杀菌剂源107和碱源108分别可具有过滤器148、过滤器149和过滤器150以去除颗粒物质。一个或多个过滤器可在流体进入氧化锆再装填流动路径102或氧化锆再装填流动路径101之前去除颗粒物质。水源105可具有微生物过滤器156以在进入流动路径之前从水中去除微生物。在图1C中，虚线153表示再装填器外壳。流体源可以在再装填器外壳的外部且流体地连接到位于再装填器外壳内部的管线。替代地，所描述的流体源实际上可容纳于再装填器内。

在再装填期间，流体可与透析期间使用的流动方向相反地传递通过磷酸锆模块103和/或氧化锆模块104。举例来说，在图1B中，磷酸锆模块入口124在透析期间可用作磷酸锆模块出口，并且磷酸锆模块出口125在透析期间可为磷酸锆模块入口。类似地，氧化锆模块入口135在透析期间可用作磷酸锆模块出口，且氧化锆模块出口136在透析期间可用作磷酸锆模块入口。相对于透析在相反的方向上将再装填流体泵送通过模块可提高再装填过程的效率。

磷酸锆再装填流动路径101或氧化锆再装填流动路径102可独立地再装填磷酸锆或氧化锆。举例来说，经由阀112和阀113将图1B的磷酸锆模块103流体地连接到水源105、盐水源106和杀菌剂源107中的每个的单个流动路径可独立地再装填磷酸锆模块103。类似地，经由阀128和阀129将图1C的氧化锆模块104流体地连接到水源105、杀菌剂源107和碱源108中的每一个的单个流动路径可独立地再装填氧化锆模块104。

水源105、盐水源106、杀菌剂源107和碱源108可再装填各种尺寸的一个或多个可再用的吸附剂模块。水、盐水、杀菌剂和碱的量取决于再装填溶液中的每种的浓度、可再用的吸附剂模块的大小、所去除的阳离子/阴离子的量，和用于将溶液传递通过可再用模块的流动速率。所需要的盐水溶液的量可取决于盐水溶液所加热到的温度。举例来说，具有在2.5M和4.9M之间的氯化钠、0.3M和1.1M之间的乙酸钠和0.2M和0.8M之间的乙酸的盐水溶液在70℃与90℃之间需要4.2L到6.2L之间的盐水，以再装填含有在2kg和3.2kg之间的磷酸锆的磷酸锆模块，所述磷酸锆载入有2摩尔到3摩尔的铵、钙、镁和钾。盐水溶液应具有至少在4.2L和6.2L之间的体积并且以在100mL/min和300mL/min之间的流动速率递送。单个盐水源可连接到多个再装填器，或可再装填单个再装填器中的多个磷酸锆吸附剂模块。盐水源可具有从1到100X或更大的明显地较大体积以确保每次再装填磷酸锆时不必再填充盐水源。对于具有载入有200mmol磷酸根的在220g和340g之间的氧化锆的氧化锆模块，具有在0.5M和2.0M之间的氢氧化钠的碱源和在30mL/min和150mL/min之间的流动速率需要在1L和4.0L之间的碱。碱源可为至少在1L和4.0L之间的体积。对于再装填多个氧化锆模块，可使用更大碱源。

图2A为具有磷酸锆再装填流动路径201和氧化锆再装填流动路径202的再装填流动路径的总视图，所述磷酸锆再装填流动路径含有磷酸锆模块203，所述氧化锆再装填流动路径含有氧化锆模块204。图2B说明在管线258的磷酸锆侧的磷酸锆再装填流动路径201的详细视图，并且图2C说明在管线258的氧化锆侧的氧化锆再装填流动路径202的详细视图。图2B和图2C中所说明的阀、泵和静态混合器允许再装填流体的管线内混合。在图2A中，磷酸锆再装填流动路径201和/或氧化锆再装填流动路径202可以同步或独立地连接到水源205、盐水源206、杀菌剂源207和碱源208。因为在磷酸锆模块203中再装填磷酸锆可需要水、盐水和杀菌剂，并且因为在氧化锆模块204中再装填氧化锆还可需要水、碱和杀菌剂，所以水源205、盐水源206和杀菌剂源207可共同地连接到磷酸锆再装填流动路径201，并且水源205、杀菌剂源207和碱源208可共同地连接到氧化锆再装填流动路径202。

在图2A中，磷酸锆再装填流动路径201和氧化锆再装填流动路径202可管线内混合化学物质以产生再装填溶液。杀菌剂源207、盐水源206和碱源208中的任一个可含有浓度大于用于再装填可再用模块的组分的浓度的溶液。在再装填之前，水源205可以稀释来自流体源的杀菌剂、盐水和碱。在图2B中，磷酸锆泵210可利用来自杀菌剂源207的浓缩杀菌剂的管线内混合将杀菌剂通过接头260和261从阀212泵送到磷酸锆模块203中，并且进入静态混合器218中。同时，磷酸锆泵209可以将来自水源205的水泵送通过接头259和阀213并且进入静态混合器218。替代地，浓缩杀菌剂和水可通过在两个流体管线的接头处的流体管线混合而混合。磷酸锆泵209和210可经由阀212和213泵送具有指定浓度和组成的杀菌剂溶液以为磷酸锆模块203杀菌。杀菌剂溶液可从静态混合器218流动通过阀214到阀216，并且随后通过磷酸锆模块入口226进入磷酸锆模块203。流体可通过磷酸锆模块出口227离开磷酸锆模块203进入磷酸锆流出管线230。在氧化锆模块203的杀菌之后，磷酸锆泵209和210可将来自水源205的水泵送到磷酸锆模块203中。举例来说，磷酸锆泵209可通过阀213将水泵送到磷酸锆模块203，而磷酸锆泵210可通过阀211和212将水泵送到磷酸锆模块203。替代地，磷酸锆泵209可通过阀211、212和213泵送水，而磷酸锆泵210通过阀211和212泵送水。在再装填期间，磷酸锆泵209和210可通过阀211到阀212将来自盐水源206的盐水泵送到静态混合器218中。如果正在使用浓盐水溶液，那么磷酸锆泵209和/或210可将来自水源205的水泵送到静态混合器218以稀释盐水溶液且产生具有恰当溶质浓度以用于再装填磷酸锆的盐水溶液。在将盐水泵送通过磷酸锆模块203之后，磷酸锆泵209可将水泵送通过阀211、212和213，而磷酸锆泵210可将水泵送通过阀211和212。

图2B的磷酸锆再装填流动路径201可具有加热器224和热交换器225。可使用一个或多个热交换器和一个或多个加热器。可以通过磷酸锆模块203上游的加热器224加热盐水溶液。热交换器225可利用来自离开磷酸锆模块203的盐水的热量来加热加热器224上游的进入盐水溶液以减轻加热器224的负担。如所描述，磷酸锆再装填流动路径201还可具有将在磷酸锆入口管线中的阀215流体地连接到磷酸锆流出管线230中的阀217的任选的磷酸锆模块旁路管线228。磷酸锆模块旁路管线228可用盐水中和氧化锆流出物，即使磷酸锆模块103并未正经再装填。磷酸锆再装填流动路径201可以具有将加热器224和热交换器225上游的阀214连接到阀216以绕过加热器224和热交换器225来将盐水清洗离开磷酸锆模块203的清洗回路229。

多种传感器可包含在磷酸锆再装填流动路径201中以确保流体参数在可接受范围内。在图2B中，电导率传感器219可放置在静态混合器218下游以确保混合并且指定再装填流体浓度。压力传感器220可测量流体压力并且以识别泄漏或阻塞。流量传感器222可确定流体进入磷酸锆模块203的流动速率并且用于控制磷酸锆泵209和210。温度传感器221可确定再装填流体在进入磷酸锆模块203后是否是恰当温度范围且将数据中继到可以控制加热器224的处理器(未示出)。温度传感器223可确定磷酸锆流出物进入热交换器225之前的温度。可使用其它传感器布置，包含任何数目的电导率传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器。

在图2C中，氧化锆泵232可以将来自杀菌剂源207的杀菌剂泵送通过阀234且进入静态混合器238以在氧化锆再装填流动路径202中为氧化锆模块204杀菌。氧化锆泵231可通过阀235将来自水源205的水泵送到静态混合器238以稀释来自杀菌剂源207的杀菌剂从而提供杀菌剂溶液的管线内混合。经稀释的杀菌剂可随后泵送通过阀236到氧化锆模块入口243并且进入氧化锆模块204。来自氧化锆模块204的流出物可通过氧化锆模块出口244离开且进入氧化锆流出管线245。在杀菌之后，可通过将来自水源205的水通过阀235由氧化锆泵231泵送到氧化锆模块204而从氧化锆模块204清洗杀菌剂，而氧化锆泵232通过阀233和234将水泵送到氧化锆模块204。替代地，氧化锆泵231可将水泵送通过阀233、234和231，而氧化锆泵232将水泵送通过阀233和234。为了再装填氧化锆模块204，氧化锆泵232可通过阀233和234将来自碱源208的碱通过接头264和265泵送到静态混合器238。来自水源205的水可由氧化锆泵231通过接头263和265泵送到静态混合器238中以通过管线内混合稀释碱。替代地，水和碱可通过在两个流体管线的接头处的流体管线混合而混合。替代地，可使用预封装封包或容器中的碱的指定量预设碱。经稀释的碱可流动通过氧化锆再装填流动路径202且通过氧化锆模块204。氧化锆模块204可根据需要通过将来自水源205的水引入氧化锆模块204来清洗任何次数。氧化锆再装填流动路径202还可具有在氧化锆流出管线245中将阀236流体地连接到阀237以绕过氧化锆模块204的氧化锆旁路管线242。以此方式，磷酸锆流出物可以用碱溶液中和，即使氧化锆模块204并未正经再装填。加热器和热交换器(未示出)可位于氧化锆再装填流动路径202中以在进入氧化锆模块204之前加热流体。还可包含氧化锆清洗回路(未示出)以绕过加热器和热交换器。类似地，氧化锆再装填流动路径202还可具有用于再装填过程的测量和控制的传感器。在图2C中，电导率传感器239可放置在静态混合器238下游以确保经稀释再装填溶液具有所需浓度。压力传感器240可检测氧化锆再装填流动路径202中的压力以检测泄漏或阻塞。流量传感器241可检测在氧化锆再装填流动路径202中的流体的流动速率并且可用于控制氧化锆泵231和232。

如图2A所示，本发明可提供来自磷酸锆再装填流动路径201和氧化锆再装填流动路径202中的每个的流出物的管线内中和。磷酸锆流出管线230可在流出管线接头246处流体地连接到氧化锆流出管线245并且流体地连接到排出管线247。如图2B和图2C中所示，静态混合器248可位于流出管线接头246处或其下游，以确保混合来自磷酸锆再装填流动路径201和氧化锆再装填流动路径202的流出物。经合并的流出物可通过排出管线247传送到排放口253、或共用废液池(未示出)或单独废液池。在磷酸锆流出管线230中的如图2B所示电导率传感器250和在氧化锆流出管线245中的如图2C所示的电导率传感器252可确定流出物的组成。在图2B的磷酸锆流出管线230中的流量传感器249和在图2C的氧化锆流出管线245中的流量传感器251可同步或独立地使用以测量流出物中的每种的流动速率。使用所描述的一个或多个传感器确定流出物流体的组成以及相应的流动速率可监测系统功能并且确保在排出管线247中的经合并的流出物处置或贮存安全。

盐水源206、杀菌剂源207和碱源208分别可具有过滤器254、过滤器255和过滤器256以在进入磷酸锆再装填流动路径201或氧化锆再装填流动路径202之前去除颗粒物质。过滤器还可充当管线内混合器以混合溶液。水源205可具有微生物过滤器262以从水中去除微生物。盐水源206、杀菌剂源207和碱源208可容纳在由线257表示的再装填器外壳外部。可以如所描述的通过管线内混合产生盐水溶液、杀菌剂溶液和碱溶液。替代地，预混合溶液、浓缩液或输液可引入到盐水源206、杀菌剂源207和碱源208中并且递送到磷酸锆再装填流动路径201或氧化锆再装填流动路径202。举例来说，盐水源206中的盐水溶液可经预混合或在预封装量中以恰当浓度提供并且引入到盐水源206、杀菌剂源207和碱源208中。

管线内混合可提供更高浓度的溶质、系统所需要的较低流体体积和物理地更小的流体储液槽。流体应具有合适的浓度以供用于磷酸锆再装填流动路径201或氧化锆再装填流动路径202。可以在20％和40％之间的浓度使用初始地高的杀菌剂的源，如过氧乙酸。图2B的磷酸锆再装填流动路径201可通过20:1到40:1的因子稀释过氧乙酸或其它杀菌剂源以产生浓度在0.5％和2％之间的酸性再装填溶液。初始杀菌剂浓度可为大于1％的任何浓度。类似地，碱溶液可以是初始浓度在14M和22M之间的氢氧化钠。图2C的氧化锆再装填流动路径202可以按18:1到22:1稀释碱溶液以产生浓度在0.8M与1.0M之间的碱溶液。初始碱溶液浓度可为大于或等于0.5M的任何浓度。盐水溶液还可经管线内稀释以产生具有恰当再装填浓度的盐水溶液。一个实例为在4.90M NaCl、0.40M醋酸钠和0.26M乙酸下的盐水浓缩液稀释成3.7M NaCl、0.30M醋酸钠和0.20M乙酸。图2A的盐水源206可为一个或多个储液槽。举例来说，乙酸源、乙酸钠源和氯化钠源可各自经连接代替单个盐水源206。替代地，乙酸源、碱源和氯化钠源可经连接在碱和乙酸混合的情况下代替单个盐水源206以产生乙酸钠。个别组分可以恰当比率添加到磷酸锆再装填流动路径201以产生再装填盐水。

再装填过程中所使用的化学物质可以任何形式封装和运送。化学物质可作为溶液封装和运送，以恰当浓度用于再装填或以更高浓度用于管线内混合。在任何实施例中，化学物质可以纯形式封装和运送，如100％乙酸或固体氯化钠、乙酸钠或氢氧化钠。

图3说明可用于磷酸锆和氧化锆的并行或单独再装填的时间线的非限制性实例。时间表301示出再装填磷酸锆并且时间表302示出再装填氧化锆。如时间表301中所说明，磷酸锆再装填过程可通过将如过氧乙酸的杀菌剂引入到磷酸锆模块中而开始，示出为步骤303。用杀菌剂填充磷酸锆模块所需的时间可取决于杀菌剂溶液的流动速率和磷酸锆模块的体积。在步骤303中，杀菌剂可以在100mL/min和500mL/min之间的流动速率递送到磷酸锆模块，其可在5分钟到10分钟之间的时间内填充磷酸锆模块。可根据需要使用更长或更短冲洗时间。在用杀菌剂溶液填充磷酸锆之后，在步骤304中杀菌剂溶液可维持在磷酸锆模块中以确保磷酸锆模块的杀菌。在任何实施例中，杀菌剂可在足以给磷酸锆模块杀菌的任何时间长度内维持在磷酸锆模块中，包含在5分钟和20分钟之间。可用温度传感器确定杀菌剂的温度，并且根据需要调整维持时间。举例来说，如果杀菌剂温度为22℃，那么维持时间可为5分钟。若需要还可通过将杀菌剂加热到室温来加热杀菌剂以将所需的维持时间降至最低。在维持时间期间，杀菌剂流动可停止或减少到低流动条件，如5ml/min到75ml/min。将杀菌剂维持在模块中可以在模块中累积压力，从而需要周期性排放。为了在排放之后维持体积，在此期间一些流体可泄漏，杀菌剂可在排放期间以低流动速率泵送到模块中。替代地，在维持时间期间，杀菌剂流动速率可以设定成在5ml/min与75ml/min之间，以防止压力累积同时在模块中维持流体体积。在步骤305中，随后可通过将水泵送通过磷酸锆模块而从磷酸锆模块冲洗掉杀菌剂溶液。水可以指定速率流动通过磷酸锆模块。在步骤305中水的更高流动速率将引起更快的冲洗时间。水可以在300mL/min与500mL/min之间的速率泵送通过磷酸锆模块。取决于磷酸锆模块的大小，可在约5分钟到10分钟内冲洗磷酸锆模块。如所描述，系统可利用一个或多个传感器，如磷酸锆流出管线中的pH传感器或电导率传感器，以确定在步骤305中杀菌剂是否完全被冲洗掉。在步骤305中从磷酸锆模块冲洗掉杀菌剂之后，在步骤306中，盐水溶液可泵送通过磷酸锆模块以开始再装填磷酸锆模块。在步骤306中盐水溶液可以任何速率泵送通过磷酸锆模块。所属领域的技术人员将理解，盐水溶液的较高流动速率可减少再装填磷酸锆所需的时间，但还可降低过程的效率，从而引起对额外盐水的需要。电导率传感器或pH传感器可确定磷酸锆模块是否已经完全填充有盐水。

盐水流动速率可设定成任何流动速率，包含在150mL/min和250mL/min之间。取决于磷酸锆模块的大小，盐水到达磷酸锆流出管线中的传感器可需要在5分钟和10分钟之间的时间。一旦盐水已到达流出物线中的传感器，在步骤307中盐水可流动通过磷酸锆模块直到再装填完成为止。再装填时间可基于盐水溶液的流动速率、盐水溶液的浓度和盐水溶液的温度改变。举例来说，盐水溶液可在再装填过程期间在65℃和95℃之间加热。磷酸锆的再装填在高温下可更高效。电导率传感器可通过检测在磷酸锆流出管线中的流体的传导确定步骤308是否已完成。如果流出物的电导率与盐水的电导率匹配，那么没有来自盐水的额外离子正交换到磷酸锆上，并且再装填完成。举例来说，步骤308、309和310表示正用水从磷酸锆模块冲洗掉盐水溶液。冲洗可继续到步骤310直到在磷酸锆流出管线中的电导率传感器确定没有额外盐水正从磷酸锆模块中去除为止。

如时间表302所描绘，氧化锆可并行或独立于磷酸锆再装填。在步骤311中，氧化锆再装填通过用水清洗氧化锆模块开始。水清洗可冲洗掉残余的透析液碳酸氢盐或来自流动回路的任何氢氧化钠，其可与杀菌所需的酸剧烈反应。在步骤311中用水冲洗氧化锆模块之后，在步骤312中杀菌剂溶液可经递送以为模块杀菌。用杀菌剂填充氧化锆模块所必需的时间取决于氧化锆模块的大小和杀菌剂的流动速率。因为与磷酸锆相比透析需要更少氧化锆，所以氧化锆模块可小于磷酸锆模块，并且因此相较于在步骤303中的磷酸锆模块，在步骤312中填充更快。在填充之后，在步骤313中杀菌剂可隔离在氧化锆模块中以允许杀菌。杀菌剂可维持在氧化锆模块中任何时间长度内，包含在5分钟和20分钟之间。可用温度传感器确定杀菌剂的温度，并且根据需要调整维持时间。举例来说，如果杀菌剂温度为22℃，那么维持时间可为5分钟。杀菌剂还可经加热以将所需维持时间降至最低。在杀菌之后，在步骤314中可从氧化锆模块冲洗掉杀菌剂。

在步骤315中，碱溶液流动通过氧化锆模块以再装填氧化锆。步骤315继续直到在氧化锆流出管线中检测到碱性溶液为止。在同步的再装填期间，来自氧化锆再装填流动路径的碱性流出物中和来自磷酸锆再装填流动路径的酸性流出物。一旦在步骤315中检测到碱性流出物，氧化锆再装填过程可暂停直到在步骤306中在磷酸锆模块的流出物中检测到酸盐水为止，由于磷酸锆模块和氧化锆模块的大小差别这可能稍晚发生。在磷酸锆模块中检测到酸性流出物之后，示出为步骤306，在步骤316中碱可继续流动通过氧化锆模块。在步骤316中碱溶液的流动速率可为任何合适的速率。举例来说，碱溶液的流动速率可在30mL/min和150mL/min之间。为了确保中和，在步骤316中的碱的流动速率可以取决于在步骤307中的盐水的流动速率。如所描述，碱和流出物各自放在与在磷酸锆和氧化锆流出管线之间的接头等距的点。基于每种流出物的电导率，泵送以中和所需要的速度的比率重新开始。比率可为1:1或任何其它比率。尽管描述为使用电导率传感器，但是系统可替代地使用pH传感器或pH传感器和电导率传感器的组合。可基于磷酸锆流出物和氧化锆流出物的相对pH、缓冲能力和浓度计算中和率。举例来说，1.5:1的中和率意指将需要1.5升的磷酸锆流出物完全中和一升氧化锆流出物。在步骤316中碱的流动速率可以设定成盐水溶液的流动速率的一半，从而允许完全中和两种溶液。举例来说，如果中和率为1.5:1且并且盐水流动速率在150mL/min和250mL/min之间，那么在步骤316中碱的流动速率可在75mL/min和125mL/min之间。

在步骤308中在磷酸锆的流出物中检测到盐水溶液且开始冲洗盐水之后，碱溶液可传递通过氧化锆模块，示出为步骤317，直到盐水大部分或完全从磷酸锆模块冲洗掉为止，示出为步骤309。此时，可以从氧化锆模块冲洗掉碱溶液，示出为步骤318。在确认已从氧化锆模块冲洗掉碱之后，在步骤319中完成冲洗。

所属领域的技术人员将理解，在图3中所描述的时间和流动速率可在本发明的范围内更改。较高流动速率可引起较快再装填模块。可通过使用更浓缩的溶液减少时间，但可能会降低效率。考虑化学物质的成本和快速再装填的需要，可以根据用户的需要设定指定浓度、流动速率和时间。氧化锆再装填时间表302中示出的时间和流动速率还可更改以减少闲置时间。举例来说，在步骤315中碱溶液的流动速率可减缓以减少在步骤315和316之间的时间间隔。如果单个吸附剂模块独立地再装填，或如果共用废液池在再装填器内或在再装填器外用于磷酸锆和氧化锆再装填流动路径，那么可调整在图3中示出的时间和流动速率。使磷酸锆时间表301与氧化锆时间表302同步是不必要的，因为流出物不再管线内中和。

氧化锆和磷酸锆吸附剂模块可以再装填和重使用任何次数。替代地，吸附剂模块可具有限定使用寿命，包含最大数目的再装填和重使用循环。当吸附剂模块到达吸附剂模块的使用寿命的终点时，吸附剂模块可经回收或处置。仅杀菌循环可为吸附剂模块杀菌以用于安全处置和/或在吸附剂模块的使用寿命的终点时再循环。在仅杀菌循环中，杀菌剂可如所描述的泵送到吸附剂模块中，而另一再装填溶液将不被使用。在杀菌，并且任选地吸附剂模块的清洗之后，吸附剂模块可安全地处置或回收。

在图4中为具有通过本发明的系统和方法可分离且再装填的模块的可再用的吸附剂滤筒的非限制性实施例。吸附剂滤筒可分隔成可再用的模块以有助于再装填一种或多种吸附剂材料。在图4中，吸附剂滤筒具有第一吸附剂模块401、第二吸附剂模块402和第三吸附剂模块403。第一模块401可具有活性碳层408、氧化铝和尿素酶层407和第二活性碳层406。活性碳可从透析液去除许多非离子溶质。尿素酶催化透析液中的尿素转化成铵离子。氧化铝可充当尿素酶的支撑物。第二活性碳层406可在离开第一模块401之前捕获迁移离开氧化铝和尿素酶层407的任何尿素酶。第一模块401可为单次使用的模块，或为具有尿素酶的补充的多次使用的模块。第二模块402可具有磷酸锆405。在透析之后，磷酸锆405将含有经结合的钾离子、钙离子、镁离子和铵离子，其可通过本文中所描述的再装填过程被钠离子和氢离子置换。第三模块403可含有氧化锆404。在使用之后，氧化锆404将含有经结合的磷酸根、氟离子和其它阴离子，其可通过本文所述的再装填过程被氢氧根阴离子置换。通过在图4中的箭头示出透析液通过吸附剂滤筒的流动方向。再装填溶液还可在相反的方向上流动通过可再用的吸附剂模块以提高再装填过程的效率。

图5说明可在本文中所描述的再装填过程中使用的模块化吸附剂滤筒的另一个非限制性实例。模块化吸附剂滤筒可分隔成离散模块，包含连接在一起以形成吸附剂滤筒的第一模块501、第二模块502和第三模块503。第一模块501可含有活性碳、尿素酶和氧化铝；第二模块502可含有磷酸锆；并且第三模块503可含有氧化锆。所属领域的技术人员将理解，在图5中说明的模块化吸附剂滤筒仅出于说明性目的，并且可在本发明的范围内对吸附剂滤筒进行修改。替代地，吸附剂模块可与连接吸附剂模块中的每个以用于透析的流体管线无关。在透析期间，透析液可通过第一模块501的底部进入吸附剂滤筒，行进通过模块501、502和503，且通过流体出口504离开。流体出口504可连接到透析液流动路径的其余部分。在模块503上的螺纹部分505可用于将模块连接到彼此，连接到透析液流动路径，或连接到如本文中所描述的再装填器。螺纹部分505可包含在吸附剂模块中的任一个上。通过本发明涵盖适合于所属领域中已知的透析中的固定流体连接的其它连接类型。举例来说，流体管线可直接夹持到流体出口504上。在透析之后，用户可断开吸附剂模块以用于处置单次使用的模块和再装填可再用的模块。

图6说明被配置成用于再装填磷酸锆和氧化锆模块的再装填器601的非限制性实施例。再装填器601可具有被配置成装纳磷酸锆吸附剂模块603的磷酸锆接收隔室602。再装填器601还可具有被配置成装纳氧化锆吸附剂模块605的氧化锆接收隔室604。流体连接器(在图6中未示出)可提供到本文所述的流体源的流体连接。一个或多个流体源可容纳于再装填器601内或在再装填器601外，其中流体连接器将流体源连接到再装填流动路径。放置在再装填器601外的流体源可产生紧凑的再装填器601。再装填器601可具有可防止操作期间进入可再用模块的门607。再装填器601还可具有用户界面606。用户界面606可由用户开始或控制再装填过程。另外，用户界面606可为用户提供再装填过程的状态，如完成在图3中的每个再装填步骤的次数。如果在再装填期间检测到任何问题(如泄漏、阻塞、泵失效或不匹配的化学物质)，那么用户界面606还可提供警告消息。可构建具有任何数目个接收隔室以用于再装填任何数目的氧化锆和/或磷酸锆吸附剂模块或其组合的再装填器。举例来说，可类似地构建具有两个磷酸锆接收隔室和两个氧化锆接收隔室的再装填器。再装填器可具有1个、2个、3个、4个、5个、6个或更多个接收隔室，每个接收隔室能够接收氧化锆或磷酸锆吸附剂模块。

图7说明用于再装填氧化锆和磷酸锆的再装填器设置的非限制性实施例。再装填器701可具有磷酸锆接收隔室702和氧化锆接收隔室703。外部流体源，如水源704、盐水源705、杀菌剂源706和碱源707可流体地连接到再装填器701。在图1到2中描述的泵、阀、流体管线，和其它部件可流体地连接到在再装填器701内的流体源。

可在任何环境中使用再装填器，包含临床、家庭或移动环境。在任何环境中，再装填器可使用水箱或饮用水或去离子水的任何其它源。对于移动环境，厢式货车或卡车可将再装填器、杀菌剂源、盐水溶液、碱溶液和任选地水携带到用于再装填的位置。对于家庭使用，盐水溶液、杀菌剂溶液、碱溶液和任选地水可经预封装并且运送给患者。患者可将所述源中的每个连接到再装填器以允许在透析中再装填和重使用吸附剂模块。如所描述，再装填器可提供化学物质的管线内混合，从而减少供用于移动环境中所需要移动的化学物质的量。化学物质的管线内混合引起更小量的浓缩溶液移动到移动或家庭环境处的位置，并且来自本地水源的水(如城市饮用水)可用于管线内稀释杀菌剂、碱和/或盐水。替代地，去离子或纯化水源可提供于移动环境中。来自吸附剂模块的流出物可经收集和管线内中和以用于在任何排放口中立即处置，或可经收集以用于稍后中和且离线处置。在排放口中中和且处置经合并的流出物的能力允许更容易用于家庭或移动环境中，而不需要大型废液池和进一步处理。

在图8中，多个再装填器可连接在一起以共享流体源并且降低空间要求和成本。具有磷酸锆接收隔室803和氧化锆接收隔室802的第一再装填器801可流体地连接到水源807、盐水源808、杀菌剂源809和碱源810。第二再装填器804还可流体地连接到水源807、盐水源808、杀菌剂源809和碱源810。任何数目的再装填器可连接到共用流体源集合，包含2个、3个、4个、5个、6个或更多个再装填器，每个再装填器流体地连接到单个流体源集合和单个废液池集合。将多个再装填器连接到单个流体源集合节省空间和材料，并且简化再装填在临床或医院环境中的多个可再用模块集合。经连接的再装填器中的每个可具有用于加热盐水和/或杀菌剂溶液的分开的加热器，或可包含集中加热器，其中集中加热共享溶液。

所属领域的技术人员应理解，可根据操作的特定需要而在所描述的系统和方法中作出各种组合和/或修改和变化。此外，说明或描述为本发明的一方面的一部分的特征可单独或以组合形式在本发明的所述方面中使用。

Claims (25)

1.一种再装填流动路径，包括：

磷酸锆再装填流动路径和氧化锆再装填流动路径；所述磷酸锆再装填流动路径包括：

i)水源、杀菌剂源，和盐水源；

ii)磷酸锆模块入口和磷酸锆模块出口；其中所述磷酸锆模块入口和所述磷酸锆模块出口可流体地连接到含有磷酸锆的吸附剂模块；

iii)至少一个磷酸锆泵，用于将来自所述水源、所述杀菌剂源和所述盐水源的流体传送到所述磷酸锆模块入口；和

iv)流体连接到所述磷酸锆模块出口的磷酸锆流出管线；

所述氧化锆再装填流动路径包括：

i)所述水源、所述杀菌剂源，和碱源；

ii)氧化锆模块入口和氧化锆模块出口；其中所述氧化锆模块入口和所述氧化锆模块出口可流体地连接到含有氧化锆的吸附剂模块；

iii)至少一个氧化锆泵，用于将来自所述水源、所述杀菌剂源和所述碱源的流体传送到所述氧化锆模块入口；和

iv)流体连接到所述氧化锆模块出口的氧化锆流出管线；

其中所述磷酸锆流出管线在流出管线接头处流体地连接到所述氧化锆流出管线。

2.根据权利要求1所述的再装填流动路径，其中所述磷酸锆再装填流动路径和所述氧化锆再装填流动路径中的任一个或两个包括至少两个泵。

3.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括所述流出管线接头下游的静态混合器。

4.根据权利要求3所述的再装填流动路径，进一步包括流体地连接到所述流出管线接头的排出管线，其中所述排出管线流体地连接到所述静态混合器下游的排放口。

5.根据权利要求1所述的再装填流动路径，其中所述磷酸锆流出管线流体地连接到第一废液池；并且其中所述氧化锆流出管线流体地连接到第二废液池。

6.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括共用储液槽，所述共用储液槽流体地连接到所述磷酸锆流出管线和氧化锆流出管线。

7.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括位于所述磷酸锆模块入口上游的所述磷酸锆再装填流动路径中的加热器。

8.根据权利要求7所述的再装填流动路径，进一步包括热交换器；其中所述热交换器包括至少第一腔室和第二腔室；其中所述第一腔室位于所述加热器上游的所述磷酸锆再装填流动路径中；并且其中所述第二腔室位于所述磷酸锆流出管线中。

9.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括位于所述氧化锆模块入口上游的所述氧化锆再装填流动路径中的加热器。

10.根据权利要求9所述的再装填流动路径，进一步包括热交换器；其中所述热交换器包括至少第一腔室和第二腔室；其中所述第一腔室位于所述加热器上游的所述氧化锆再装填流动路径中；并且其中所述第二腔室位于所述氧化锆流出管线中。

11.根据权利要求8所述的再装填流动路径，其中所述磷酸锆再装填流动路径进一步包括清洗回路；其中所述清洗回路流体地连接到位于所述加热器和所述热交换器上游的所述磷酸锆再装填流动路径中的第一阀；并且所述清洗回路流体地连接到位于所述加热器和所述热交换器下游和所述磷酸锆模块入口上游的所述磷酸锆再装填流动路径中的第二阀。

12.根据权利要求10所述的再装填流动路径，其中所述氧化锆再装填流动路径进一步包括清洗回路；其中所述清洗回路流体地连接到位于所述加热器和所述热交换器上游的所述氧化锆再装填流动路径中的第一阀；并且所述清洗回路流体地连接到位于所述加热器和所述热交换器下游和所述氧化锆模块入口上游的所述氧化锆再装填流动路径中的第二阀。

13.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括磷酸锆旁路管线和氧化锆旁路管线中的任一个或两个；其中所述磷酸锆旁路管线在所述磷酸锆模块入口上游的位置处将所述磷酸锆再装填流动路径流体地连接到所述磷酸锆流出管线；并且其中所述氧化锆旁路管线在所述氧化锆模块入口上游的位置处将所述氧化锆再装填流动路径流体地连接到所述氧化锆流出管线。

14.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括位于所述磷酸锆流出管线中的第一传感器和位于所述氧化锆流出管线中的第二传感器。

15.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括在所述磷酸锆再装填流动路径中的第一传感器和在所述氧化锆再装填流动路径中的第二传感器。

16.根据权利要求15所述的再装填流动路径，进一步包括：

第一磷酸锆泵和第二磷酸锆泵；其中所述水源通过第一阀流体地连接到所述磷酸锆再装填流动路径；

其中所述杀菌剂源和盐水源中的任一个或两个通过第二阀流体地连接到所述磷酸锆再装填流动路径；

所述第一磷酸锆泵位于所述第一阀下游和静态混合器上游的所述磷酸锆再装填流动路径中；并且所述第二磷酸锆泵位于所述第二阀下游和所述静态混合器上游的所述磷酸锆再装填流动路径中。

17.根据权利要求16所述的再装填流动路径，其中所述第一传感器位于所述静态混合器下游。

18.根据权利要求15所述的再装填流动路径，进一步包括：

第一氧化锆泵和第二氧化锆泵；其中所述水源通过第一阀流体地连接到所述氧化锆再装填流动路径；

其中所述杀菌剂源和所述碱源通过第二阀流体地连接到所述氧化锆再装填流动路径；

其中所述第一氧化锆泵位于所述第一阀下游和静态混合器上游的所述氧化锆再装填流动路径中；并且所述第二氧化锆泵位于所述第二阀下游和所述静态混合器上游的所述氧化锆再装填流动路径中。

19.根据权利要求18所述的再装填流动路径，其中所述第二传感器位于所述静态混合器下游。

20.根据权利要求1所述的再装填流动路径，其中所述水源、所述杀菌剂源、所述盐水源和所述碱源中的至少一种在再装填器外壳外部。

21.根据权利要求20所述的再装填流动路径，其中所述水源、所述杀菌剂源、所述盐水源和所述碱源中的至少一种流体地连接到第二再装填流动路径。

22.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括位于所述磷酸锆模块入口上游的所述磷酸锆再装填流动路径中的至少一个电导率传感器，和位于所述氧化锆模块入口上游的所述氧化锆再装填流动路径中的至少第二电导率传感器。

23.根据权利要求1所述的再装填流动路径，进一步包括流体地位于所述磷酸锆再装填流动路径中的压力传感器和流量传感器中的至少一种，和位于所述氧化锆再装填流动路径中的压力传感器和流量传感器中的至少一种。

24.根据权利要求1所述的再装填流动路径，其中所述杀菌剂源为在水中具有0.5％和2％之间的过氧乙酸浓度范围的过氧乙酸溶液。

25.根据权利要求1所述的再装填流动路径，其中所述碱源为在水中具有大于2％的氢氧化钠浓度的氢氧化钠溶液。

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