CN109983225B - 通过反渗透纯化液体的系统和方法 - Google Patents

通过反渗透纯化液体的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于纯化液体的系统(100)，所述液体称为待处理液体(104)，特别是盐水，所述系统包括：所谓的处理模块(112)，其用于处理待处理液体(104)，并且提供所谓的经纯化液体以及所谓的残留液体；和用于使所述待处理液体(104)增压以供应至所述处理模块(112)的增压装置(102)，其包括：设置为被所谓的驱动流体(130；314)驱动的所谓的制动缸(102M)，和被所述制动缸(102M)驱动的至少一个从动缸(102E)，从动缸(102E)设置为接收所述待处理液体(104)并将其供应至所述处理模块(112)；其特征在于，所述制动缸(102M)的截面大于所述至少一个从动缸(102E)的截面，并且所述系统包括用于使待处理液体(104)预增压的装置。本发明还涉及用于纯化待处理液体的方法，其由根据本发明的系统(100)实现。

Description

通过反渗透纯化液体的系统和方法
本发明涉及一种通过反渗透纯化液体的系统。
本发明的领域是待纯化液体的处理领域，更准确地说，是通过反渗透从高盐度水或严重污染的水中制备饮用水。
背景技术
用于纯化待处理液体的几种系统使用反渗透，特别是水脱盐系统。这些反渗透系统要求待处理的水达到至少大于其渗透压的压力，以仅允许水渗透通过半渗透的反渗透膜。反渗透系统通常使用高压泵以增加水压。然而，这些系统具有高能量需求。
此外，专利US 2003/0015471 A1中提出的反渗透系统是已知的。该系统包括用于增加待处理液体的压力的液压装置。液压装置包括含有待处理液体的从动缸，其由含有工作流体的制动缸驱动，该工作流体可通过例如太阳能集热器的热源来增压。从动缸的横截面大于制动缸的横截面。因此，液压装置使待处理液体的压力达到小于工作流体的压力的压力。因此，工作流体的压力总是大于待处理液体的渗透压。然而，能量消耗取决于待处理液体的渗透压，特别是水的盐含量。因此，该系统不适用于处理含盐量高的水的情况，例如海水，因为其必须使待处理液体和工作流体达到非常高的压力，这涉及高能量消耗和低能量效率，因此具有高的纯化液体的制备成本。
本发明的目的是克服这些缺点。
本发明的另一个目的是提出一种用于通过反渗透纯化液体的系统，对于给定的渗透压，其与现有技术的系统相比具有降低的能量消耗。
本发明的另一个目的是提出一种用于通过反渗透纯化液体的系统，其使用与现有技术系统相比的更低压力的工作流体。
本发明的另一个目的是提出一种用于通过反渗透纯化液体的系统，其使得与现有技术的系统相比，对于给定的能量消耗可以处理具有更高渗透压的液体。
发明内容
通过用于纯化液体的系统来实现上述目的中的至少一个，所述液体被称为待处理液体，特别是盐水，所述系统包括：
-称为处理模块的模块，其用于处理待处理液体，并且一方面供应称为经纯化液体的液体，另一方面供应称为残留液体的液体；和
-用于使所述待处理液体增压以供应至所述处理模块的装置，其包括：
称为制动缸的气缸，其被称为工作流体的流体驱动，和
至少一个称为从动缸的气缸，其被所述制动缸驱动，用于接收所述待处理液体并将其供应至所述处理模块；
其特征在于，所述制动缸的横截面大于至少一个从动缸的横截面，使得对于制动缸中所述工作流体的给定压力，针对从动缸中待处理液体产生更大的压力。
利用根据本发明的系统，含有工作流体的制动缸的横截面大于含有待处理液体的从动缸的横截面。因此，从动缸出口处的待处理液体的压力大于工作流体的压力。对于与现有技术系统相比的更低的工作流体压力，这使得可以使待处理液体的压力达到大于其渗透压的压力。
此外，与现有技术的系统相比，对于待处理液体的给定渗透压，系统的能量消耗进一步降低。
增压装置中的横截面积比使得可以使待处理液体的压力达到更高的压力。因此，与现有技术的系统相比，根据本发明的系统能够以相同的能量消耗处理具有高渗透压的液体。
有利地，处理模块可以是用于通过反渗透处理待处理液体的模块。
或者，处理模块可以是用于通过纳米过滤处理待处理液体的模块。
在根据本发明的系统的实施方案中，制动缸可以是双作用缸，并且增压装置可以包括两个从动缸，它们对称地位于制动缸的两侧并被所述制动缸驱动。
使用称为主制动缸的制动缸，其与两个称为主从动缸的从动缸相关联，使得可以在待处理液体的体积方面提高系统的收率，因为主制动缸始终在工作状况下，并且永远不会处于休息的位置。
主从动缸可以具有相同的体积。因此，主从动缸的对称布置使得可以在主制动缸的每次运动中处理相同体积的待处理液体。
有利地，主制动缸和主从动缸可以固定地连接并且包括穿过它们的杆，杆配备有每个主缸的活塞。这种布置使得可以确保密封并限制活塞的摩擦。
每个主从动缸可以包括用于抽吸待处理液体的阀和用于递送待处理液体的阀。
或者，每个主从动缸可以包括用于抽吸和递送待处理液体的单个阀。
主制动缸可以同时驱动两个主从动缸，一个主从动缸使待处理液体增压，另一个主从动缸吸入一定体积的待处理液体。
有利地，根据本发明的系统可以包括位于增压装置上游的用于使待处理液体预增压的装置。
为使文件清楚，用于使待处理液体预增压的装置在下文中称为初级预增压装置。该名称不意味着任何布置顺序。
初级预增压装置可以连接待处理液体的源，并使待处理液体达到中等压力，该中等压力小于液体的渗透压并大于待处理液体的初始压力。
有利地，向预增压装置供应由处理模块提供的残留液体。
因此，系统的能量产率被优化，因为在处理半周期期间处理装置出口处的残留液体的压力被用于在随后的半周期期间增加待处理液体的压力。
在根据本发明的系统的有利方案中，初级预增压装置可以包括：
-至少一个称为初级制动缸的气缸，其连接至处理模块，并被处理模块提供的残留液体驱动，和
-称为初级从动缸的气缸，其含有待处理液体，并被至少一个初级制动缸驱动。
优选地，初级预增压装置可以包括：
-两个单作用初级制动缸，其交替地被处理模块提供的残留液体驱动，和
-双作用初级从动缸，其含有待处理液体，其布置在两个初级制动缸之间，并交替地被初级制动缸中的一个驱动。
初级从动缸可以包括两个递送阀和两个连接至待处理液体源的抽吸阀。
两个初级制动缸可以具有相同的体积。因此，初级制动缸的对称布置使得可以在所述初级制动缸的每次运动中处理相同体积的待处理液体。
当通过填充残留液体驱动初级制动缸时：
-所述初级从动缸使其包含的待处理液体预增压，并再次被填充待处理液体，
-另一个初级制动缸排空残留液体。
初级制动缸可以连接至4/2气动控制分配器。该分配器使得可以交替操作初级制动缸。
有利地，初级制动缸和从动缸可以固定地连接并且包括穿过它们的杆，杆配备有每个气缸的活塞。这种布置使得可以确保气密性并限制活塞的摩擦。
特别地，初级制动缸的横截面小于初级从动缸的横截面。
优选地，根据本发明的系统可以包括称为中间储存器的储存器，其在初级预增压装置的出口处并且包含中等压力的待处理液体。中间储存器可以连接至增压装置，以供应至后者。特别地，中间储存器可以连接至初级制动缸的递送阀和主从动缸的抽吸阀。
中间储存器储存中等压力的储处理液体，因此可以向增压装置连续供应中等压力的液体，特别是当初级预增压装置处于其末端位置时。
在根据本发明的系统的实施方案中，工作流体可以是可压缩流体，例如空气，所述系统包括压缩装置，其布置在增压装置的上游，并且布置为增加工作流体的压力。特别地，压缩装置可以是压缩机、通过膨胀波动的活塞等。
在根据本发明的系统的实施方案中，工作流体可以是热流体，其压力根据其温度而变化，所述系统包括热装置，其布置在增压装置上游，并且朝向所述工作流体进行热交换，以增加其压力。
热装置可以连接至主制动缸。工作流体的压力增加驱动主制动缸的运动并由此驱动至少一个主从动缸的运动。
特别地，当主制动缸装有工作流体时：
-所述主从动缸中的一个被填充来自例如中间储存器的待处理液体，和
-所述主从动缸中的另一个使其包含的待处理液体增压。
可以在热装置的下游使用4/2气动控制分配器，以引导工作流体。在半周期后，主制动缸可以在一个方向上被交替驱动，然后在另一个方向上被交替驱动，从而交替地驱动主从动缸中的一个。
有利地，热装置可以包括连接至热源的蒸发器，所述蒸发器设置为通过蒸发来增加热流体的压力。热源可以包括至少一个太阳能收集器，例如太阳能集热器，优选地作为热虹吸管操作。
热装置还可以包括连接至散热器的冷凝器，该冷凝器设置为通过冷凝来降低热流体的压力。散热器可以连接至处理模块并通过所述处理模块出口处的残留液体被冷却。散热器还可以连接至至少一个初级制动缸，并通过后者出口处的残留液体被冷却。
此外，热装置可以包括含有处于液态的热流体的热流体储存器。
优选地，工作流体可以是不可压缩的流体；根据本发明的系统可以包括：
-热装置，其布置在增压装置的上游，并朝向热流体进行热交换以增加所述热流体的压力，和
-压力传递装置，其布置在所述热装置和增压装置之间，以将压力从所述热流体传递至工作流体。
工作流体可以是液压液体，例如水或油。
在根据本发明的系统的优选实施方案中，压力传递装置可以包括：
-至少一个称为传递缸的气缸，其连接至增压装置，并设置为接收工作流体，和
-至少一个可变形体积，其布置在所述传递缸中，并设置为接收热流体。
可变形体积可以是可移动的、刚性的或柔性的物理间隔，其被热流体驱动并驱动工作流体。
优选地，可变形体积可以是布置在传递缸中的囊，特别是弹性的。
至少一个囊可以连接至热装置并且可以根据热流体的压力而可逆地发生变形。因此，当囊被填充热装置增压的热流体时，它膨胀并因此增加气缸中存在的工作流体的压力；然后工作流体被推入主制动缸中，并沿第一方向驱动主制动缸。以对称的方式，当囊排空热流体时，它会放气；工作流体的压力从驱动流体中释放，并且工作流体通过主制动缸被推回到气缸中，然后沿相反方向移动。
特别地，压力传递装置可以包括：
-第一传递缸，其设置为接收工作流体，配备有设置为接收热流体并布置在所述气缸中的第一囊，和
-第二传递缸，其设置为接收工作流体，配备有设置为接收热流体并布置在所述气缸中的第二囊。
第一气缸布置为在一个方向上驱动主制动缸，以及第二气缸布置为在相反方向上驱动主制动缸。为了做到这一点，第一囊和第二囊交替地填充热流体和排空热流体，使得当第一囊排空时，第二囊被填充，反之亦然。因此，工作流体根据主制动缸的运动从一个气缸传递至另一个气缸。
所述囊中的每一个可以交替地连接至热装置的蒸发器和冷凝器。特别地，根据本发明的系统可以包括布置在热装置和所述囊之间的4/2气动控制分配器。所述分配器使得可以以可控的方式将所述囊中的一个连接至蒸发器，而另一个囊连接至冷凝器，反之亦然。因此，一个囊可以处于比另一个囊低的压力下，从而以可控的方式在一个方向上产生工作流体的运动，进而产生主制动缸的运动。
特别地，热装置可以包括分别布置在冷凝器和蒸发器下游并且连接至4/2分配器的两个可控阀。这些阀使得可以将蒸发器或冷凝器分别连接至弹性囊中的一个或与弹性囊中的一个分开。
有利地，每个气缸可以包括用于供应或除去工作流体的开口，该开口位于所述气缸的底部部分上。
类似地，每个囊可以包括用于供应或除去热流体的开口，该开口位于所述囊的底部部分上。
此外，根据本发明的系统可以包括用于将工作流体的温度增加至高于、优选接近于热流体的蒸发温度的温度的装置。这使得可以减少热流体在包含高温热流体的至少一个囊的内壁上的冷凝。例如，该加热装置可以是热装置。
或者或另外地，包括热流体的可变形体积可布置在压力传递装置中的工作流体下方。这种布置允许通过重力更简单地除去热流体的冷凝物，该冷凝物可以通过在该可变形体积的壁上冷凝而形成。
有利地，热流体可以选自饱和或不饱和的C5至C10烃，或选自有机流体(R134a、R236fa、R254fa、R600、R601、RC318、R1234yf)或者共沸或非共沸有机流体的混合物。
在一个实施方案中，根据本发明的系统可以包括热流体预增压装置，其布置在热装置的上游。可以设置称为次级预增压装置的预增压装置，以使热流体的压力达到小于或大于蒸发器处的热流体压力并且大于其在冷凝器处的压力的压力。
特别地，热流体储存器可以布置在冷凝器和热流体预增压装置之间。
优选地，次级热流体预增压装置可以包括：
-至少一个称为次级制动缸的气缸，其被处理模块提供的残留液体驱动，和
-称为次级从动缸的气缸，其包含热流体，并被所述至少一个次级制动缸驱动。
次级预增压装置可以使用处理模块出口处的残留液体的压力，以使热流体预增压。
在根据本发明的系统的优选实施方案中，次级预增压装置可以包括：
-两个次级制动缸，其交替地被处理模块提供的残留液体驱动，和
-次级从动缸，其包含热流体，并被次级制动缸中的一个交替驱动。
次级从动缸可以包括两个连接至热流体储存器的抽吸阀和两个连接至蒸发器的传递阀。
两个次级制动缸可以具有相同的体积。因此，次级制动缸的对称布置使得可以在所述次级制动缸的每次运动中处理相同体积的热流体。
当通过填充残留液体来驱动次级制动缸时：
-次级从动缸使其包含的热流体预增压，并再次被填充来自热流体储存器的热流体，
-另一个次级制动缸排空残留液体。
次级制动缸可以连接至4/2气动控制分配器。该分配器使得可以交替操作次级制动缸。
有利地，制动缸和从动缸可以固定地连接并且包括穿过它们的杆，杆配备有每个气缸的活塞。这种布置使得可以确保气密性并限制活塞的摩擦。
此外，次级制动缸可以连接至散热器，以使用一个次级制动缸出口处的残留液体冷却冷凝器。
特别地，根据本发明的系统可以包括用于调节残留液体的流速的装置，以分别控制初级制动缸和次级制动缸的运动速度。该装置可包括布置在调节器下游或减压器下游的可调节阀，其对预增压装置出口处的残留液体的流速起作用。
用于调节流速的装置可以布置在热装置的下游，特别是在冷凝器的散热器的下游。
根据本发明的另一个方面，提出了一种通过反渗透纯化称为待处理液体的液体，特别是盐水的方法，其包括以下步骤的至少一次重复：
-使待处理液体增压，和
-将增压的待处理液体提供至反渗透处理模块，该反渗透处理模块提供称为经纯化液体的第一液体和称为残留液体的第二液体；
其特征在于，增压步骤通过至少一个称为从动缸的气缸进行，该气缸固定地连接至称为制动缸的气缸，其中制动缸的横截面大于所述从动缸的横截面，并且制动缸接收工作流体。
有利地，处理模块可以是用于通过反渗透或纳米过滤处理待处理液体的模块。
在根据本发明的方法的实施方案中，制动缸可以是双作用气缸，并且可以驱动两个从动缸，使得当其中一个从动缸清空待处理液体时，另一个从动缸同时填充待处理液体。
在实施方案中，根据本发明的方法可以包括在使待处理液体增压的步骤之前使待处理液体预增压的步骤，该步骤通过称为从动缸的气缸进行，该气缸包含待处理液体，并与至少一个称为制动缸的接收残留液体的气缸固定连接。
在根据本发明的方法的实施方案中，工作流体可以是可压缩流体，例如空气，所述方法包括通过压缩来增加所述工作流体的压力的步骤。
在根据本发明的方法的实施方案中，工作流体可以是热流体，所述方法包括通过热交换来增加所述工作流体的压力的步骤。
在根据本发明的方法的优选方案中，工作流体可以是不可压缩的流体，所述方法包括以下步骤：
-朝向热流体进行热交换以增加所述热流体的压力的步骤，和
-从所述热流体向所述工作流体传递压力的步骤。
有利地，压力传递步骤可以通过至少一个包含工作流体的气缸和布置在所述气缸中并包含热流体的弹性囊来进行。
在实施方案中，根据本发明的方法可以包括通过称为从动缸的气缸使热流体预增压的步骤，从动缸包含热流体，并与至少一个称为制动缸的接收残留液体的气缸固定连接。
在实施方案中，根据本发明的方法可以包括两个半周期，每个半周期包括以下阶段：
-同时包括以下步骤的阶段I：
通过热交换增加热流体压力的步骤，
将压力从所述热流体传递至所述工作流体的步骤；
-同时包括以下步骤的阶段II：
通过热交换增加热流体压力的步骤，
将压力从所述热流体传递至所述工作流体的步骤，
使待处理液体增压的步骤，
通过反渗透纯化待处理液体的步骤，
使热流体预增压的步骤；
-同时包括以下步骤的阶段III：
通过热交换增加热流体压力的步骤，
将压力从所述热流体传递至所述工作流体的步骤，
使待处理液体增压的步骤，
通过反渗透纯化待处理液体的步骤；和
使待处理液体预增压的步骤；和
-包括使待处理液体预增压的步骤的阶段IV。
特别地，阶段II和阶段III可以在该方法的半周期期间以该顺序彼此接替。
或者，阶段III和阶段II可以在该方法的半周期期间以该顺序彼此接替。
附图说明和具体实施方式
在研究实施例的详细描述和附图时，其他优点和特征将变得明显，所述实施例是非限制性的，其中：
-图1是根据本发明的系统的第一实施例的图示；
-图2是根据本发明的系统的第二实施例的图示；
-图3是根据本发明的系统的第三实施例的图示；
-图4是根据本发明的方法的实施例的图示；和
-图5a、图5b、图5c和图5d是由根据本发明系统的第三实施例实现的根据本发明方法的实施例的图示。
众所周知，下文将描述的实施方案决不是限制性的。特别地，可以设想本发明的变体，其包括仅选择下文描述的特征，其独立于所描述的其他特征，条件是这种特征选择足以赋予技术优势或者足以使本发明与现有技术区分开。该选择包括至少一个，优选功能性的特征而无结构细节，或者仅具有结构细节的一部分，条件是该部分单独足以赋予技术优势或者使本发明与现有技术区分开开。
特别地，所描述的所有变体和所有实施方案可以彼此组合，条件是从技术角度看不反对该组合。
在附图中，几个图中共有的要素保持相同的附图标记。
图1是根据本发明的系统的第一实施例的图示。
图1的系统100包括用于使待处理液体104增压的装置102，待处理液体104来自源106。
增压装置102包括驱动从动缸102E的第一制动缸102M，从动缸102E含有待处理液体104。第一制动缸102M的横截面大于从动缸102E的横截面。当从动缸102E被第一制动缸102M驱动时，待处理液体104被增压并朝反渗透处理模块112输送。
处理模块112包括膜114，其使得可以在出口116处产生经纯化的液体并且在所述模块112的出口118处产生残留液体。
系统100还包括连接至增压装置102的热装置120。热装置包括蒸发器122和冷凝器124。蒸发器122连接至太阳能集热器128，太阳能集热器128引起热流体130的蒸发，在该实例中，热流体130是工作流体。冷凝器124被处理模块112的出口118处的残留液体冷却，引起热流体130的冷凝。
由蒸发器122和冷凝器124引起的压力差导致第一制动缸102M在方向132上的运动。
图2是根据本发明的系统的第二实施例的图示。
系统200包括与图1的系统100相同的要素。与后者不同，用于使系统200增压的装置102包括两个从动缸102E1和102E2。此外，第一制动缸102M是双作用缸。因此，两个从动缸102E中的每一个可以被第一制动缸102M在两个相反方向1321和1322上驱动。
每个从动缸102E1和102E2分别配备有抽吸阀2021和2022，并且分别配备有递送阀2041和2042。抽吸阀202连接至待处理液体104的源106，以供应从动缸102E。递送阀204连接至处理模块112，为后者供应增压的待处理液体104。
第一制动缸102M通过分配器206连接至热装置120。位置A处的分配器206使得蒸发器122可以连接至称为第一制动缸102M的左侧室的腔室，冷凝器124可以连接至称为第一制动缸102M的右侧室的腔室，并且当分配器206处于位置B时反之亦然。
当分配器206处于位置A时：
-第一制动缸102M沿方向1321移动，
-从动缸102E2通过抽吸阀2022被填充待处理液体104，和
-从动缸102E1使待处理液体104增压，并通过递送阀2041将其递送至处理模块112。
相反，当分配器206处于位置B时：
-第一制动缸102M沿方向1322移动，
-从动缸102E1通过抽吸阀2021被填充待处理液体104，和
-从动缸102E2使待处理液体104增压，并通过递送阀2042将其递送至处理模块112。
图3是根据本发明的系统的第三实施例的图示。
图3的系统300包括与图2的系统200相同的要素。
系统300还包括用于使待处理液体104预增压的装置302。预增压装置302包括第二制动缸I 302M1和第二制动缸II 302M2，其驱动含有待处理液体104的从动缸302E。第二制动缸302M通过分配器2062交替地连接至处理模块112的出口118和冷凝器124。根据分配器2062的位置(A或B)，第二制动缸302M被残留液体交替驱动。当从动缸302E被第二制动缸302M驱动时，它同时使待处理液体104预增压并再次被填充待处理液体104。预增压的待处理液体104以大于待处理液体104的源106处的压力的中等压力储存在储存器304中。
储存器304连接至增压装置102并向从动缸102E提供预增压的待处理液体104。
系统300还包括用于使热流体130增压的装置306。增压装置306包括第三制动缸I306M1和第三制动缸II 306M2，其驱动含有热流体130的从动缸306E。第三制动缸I 306M1和第三制动缸II 306M2通过分配器2063交替地连接至处理模块112的出口118和冷凝器124。从动缸306E连接至储存器308，储存器308含有通过冷凝器124冷凝的热流体130。
根据分配器2063的位置(A或B)，第三制动缸306M被残留液体交替驱动。当从动缸306E被第三制动缸306M驱动时，其使热流体130预增压并再次被填充热流体130。预增压的热流体130被传递至蒸发器122中。
系统300包括压力传递装置318，压力传递装置318布置在增压装置102和热装置120的上游。传递装置318包括两个压力传递缸3101和3102。每个气缸3101和3102分别包括弹性囊3121和3122。气缸310连接至增压装置102的第一制动缸102M。特别地，气缸3101连接至第一制动缸102M的左侧室且气缸3102连接至第一制动缸102M的右侧室。传递缸310含有不可压缩的驱动液体314，其可以被传递至第一制动缸102M中以产生其运动。囊312通过分配器2061连接至热装置120。囊312交替地连接至蒸发器122和冷凝器124。此外，阀3161和3162分别布置在蒸发器122和冷凝器124的下游。阀316使得可以将蒸发器122和冷凝器124与囊312中的一个分开或连接。
囊312含有热流体130。囊310根据热流体130的压力而变形。一个囊312的变形引起存在于一个气缸310中的工作流体314的运动，从而引起第一制动缸102M的运动。
此外，系统300包括用于调节残留液体的流速的装置320。该调节装置320包括可在下游减压器的上游进行调节的阀。用于调节流速的装置320使得可以控制第二制动缸302M和第三制动缸306M的运动速度。
图4是根据本发明的方法的实施例的图示。
方法400可以例如通过图3的系统300实现。
方法400包括两个半周期，其执行阶段相同但传递缸310的作用相反。
每个半周期同时包括阶段402，阶段402包括通过热交换增加热流体压力的步骤和将压力从所述热流体传递至所述工作流体的步骤。
然后，方法400的半周期包括阶段404，其同时包括以下步骤：
-通过热交换增加热流体的压力，
-将压力从所述热流体传递至所述工作流体，
-使待处理液体增压，
-通过反渗透纯化待处理液体，和
-使热流体预增压。
然后，方法400的半周期包括阶段406，其同时由以下步骤组成：
-通过热交换增加热流体的压力，
-将压力从所述热流体传递至所述工作流体，
-使待处理液体增压，
-通过反渗透纯化待处理液体，和
-使待处理液体预增压。
该方法的每个半周期包括阶段408，阶段408包括使待处理液体预增压的步骤。
方法400的半周期以步骤410结束，步骤410将连接反转，以进行将传递缸作用反转的第二半周期。
图5a、图5b、图5c和图5d是由根据本发明系统的第三实施例实现的根据本发明方法的实施例的图示。
图5a、图5b、图5c和图5d分别表示图4的方法400的阶段402、阶段404、阶段406和阶段408。
在图5a中所示的阶段402中，分配器2061处于位置A，而分配器2062和2063处于位置B。阀316是打开的。囊3121和3122分别连接至冷凝器124和蒸发器122。由于蒸发器中热流体130的蒸发，囊3122的压力增加，从而囊3122的体积增加。相反，通过冷凝器124中热流体130的冷凝，囊3121的压力和体积减小。囊312的增压引起驱动液体314的运动，从而引起增压装置102的第一制动缸102M的增压。
在图5b所示的阶段404中，分配器2063处于位置A。这种布置允许待处理液体104在系统300中流动，特别是在第一制动缸102M中在方向1322上的运动，从而使待处理液体104被增压装置102增压。
在增压装置102的出口处的待处理液体104具有大于其渗透压的压力。因此，处理模块112产生淡水。处理模块112的出口118处的残留液体驱动第三制动缸I 306M1。第三制动缸I 306M1与残留液体驱动从动缸306E和第三制动缸II 306M2。从动缸306E使热流体130预增压并将其传递至蒸发器122中并再次从储存器308中吸入一定量的热流体130。第三制动缸II306M2驱动其含有的残留液体朝向冷凝器124以冷却冷凝器124。当第三制动缸I 306M1处于其末端位置时，该阶段404结束。
在图5c所示的阶段406中，分配器2062处于位置A。这种布置允许待处理液体104在系统300中流动，特别是在第一制动缸102M中运动，从而使待处理液体104被增压装置102增压。
在增压装置102的出口处的待处理液体104具有大于其渗透压的压力。处理模块112连续产生淡水。处理模块112的出口118处的残留液体驱动预增压装置302的第三制动缸I 306M1。第三制动缸I 306M1与残留液体驱动从动缸306E和第三制动缸II 306M2。从动缸306E使其所含有的待处理液体104预增压，并以略低于其渗透压的压力将其输送至储存器304中，并再次吸入一定量的待处理液体104。同时，第三制动缸I 306M1驱动其含有的残留液体朝向冷凝器124以冷却冷凝器124。当囊3122的体积达到允许绝热膨胀的体积时，该阶段406结束。
最后，在图5d所示的阶段408中，阀3161关闭，从而使囊3122与蒸发器122分开。含有恒定体积的热流体130的囊3122经历绝热膨胀，从而占据气缸3102的整个体积。这种膨胀允许第一制动缸102M的运动连续性，从而允许待处理液体104的增压和淡水的产生。此外，第二制动缸I 302M1继续被残留液体驱动，以使待处理液体104预增压。当第一制动缸102M和第二制动缸I 302M1到达其末端位置时，该阶段408结束。
当然，本发明不限于已经描述的实施例并且可以对这些实施例进行许多调整而不超出本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于纯化液体的系统(100；200；300)，所述液体称为待处理液体(104)，所述系统包括：
-称为处理模块的模块(112)，其用于处理待处理液体(104)，并且一方面提供称为经纯化液体的液体，另一方面提供称为残留液体的液体；和
-用于使所述待处理液体(104)增压以供应至所述处理模块(112)的装置(102)，其包括：
称为第一制动缸(102M)的气缸，其设置为被称为工作流体(130；314)的流体驱动，和
至少一个称为从动缸(102E)的气缸，其被所述第一制动缸(102M)驱动，其设置为接收所述待处理液体(104)并将所述待处理液体供应至所述处理模块(112)；
其特征在于，所述第一制动缸(102M)的横截面大于至少一个从动缸(102E)的横截面，使得对于所述第一制动缸(102M)中的所述工作流体(130；314)的给定压力，针对从动缸(102E)中的待处理液体(104)产生更大的压力，并且所述系统包括在增压装置(102)上游的用于使待处理液体(104)预增压的装置(302)；预增压装置(302)包括：
-至少一个称为第二制动缸(302M)的气缸，其连接至处理模块(112)，并被处理模块(112)提供的残留液体驱动，和
-称为从动缸(302E)的气缸，其含有待处理液体，并被至少一个所述第二制动缸(302M)驱动。
2.根据前述权利要求所述的系统(100；200；300)，其特征在于所述处理模块(112)是用于通过反渗透来处理待处理液体的模块。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100；200；300)，其特征在于所述第一制动缸(102M)是双作用缸，且增压装置(102)包括两个从动缸(102E1；102E2)，其对称地位于所述第一制动缸(102M)的两侧，并被所述第一制动缸(102M)驱动。
4.根据权利要求1或2所述的系统(300)，其特征在于所述系统包括称为中间储存器的储存器(304)，所述储存器被布置为在用于使待处理液体(104)预增压的装置(302)的出口处以小于渗透压的中等压力储存待处理液体(104)，并且向增压装置(102)供应待处理液体(104)。
5.根据权利要求1或2所述的系统(100；200)，其特征在于工作流体(130)是热流体，其压力根据其温度而变化，所述系统包括热装置(120)，其布置在增压装置(102)的上游，并且朝向所述工作流体(130)进行热交换，以增加其压力。
6.根据权利要求1或2所述的系统(300)，其特征在于所述工作流体(314)是不可压缩的流体，所述系统(300)包括：
-热装置(120)，其布置在增压装置(102)的上游，并朝向热流体(130)进行热交换，以增加所述热流体(130)的压力，和
-压力传递装置(318)，其布置在热装置(120)和增压装置(102)之间，以将压力从所述热流体(130)传递至工作流体(314)。
7.根据权利要求6所述的系统(300)，其特征在于所述压力传递装置(318)包括：
-至少一个称为传递缸(310)的气缸，其连接至增压装置(102)，并设置为接收工作流体(314)，和
-至少一个可变形体积(312),其布置在所述传递缸(310)中，并设置为接收热流体(130)。
8.根据权利要求5所述的系统(100；200；300)，其特征在于所述热流体(130)选自饱和或不饱和的C5至C10烃，或选自有机流体(R134a、R236fa、R254fa、R600、R601、RC318、R1234yf)或者共沸或非共沸有机流体的混合物。
9.根据权利要求5所述的系统(300)，其特征在于所述系统包括布置在热装置(120)上游的热流体预增压装置(306)。
10.根据权利要求9所述的系统(300)，其特征在于所述热流体预增压装置(306)包括：
-至少一个称为第三制动缸(306M)的气缸，其被处理模块(112)提供的残留液体驱动，和
-称为从动缸(306E)的气缸，其含有热流体(130)，并被至少一个第三制动缸(306M)驱动。
11.一种用于纯化液体(104)的方法(400)，所述液体称为待处理液体，所述方法包括以下步骤的至少一次重复：
-使待处理液体(104)增压，和
-将增压的待处理液体(104)供应至处理模块(112)，所述处理模块(112)提供称为经纯化液体的第一液体和称为残留液体的第二液体；
其特征在于增压步骤通过称为从动缸的至少一个气缸(102E)执行，从动缸(102E)固定地连接至称为第一制动缸的气缸(102M)，其中制动缸(102M)的横截面大于从动缸(102E)的横截面，并且制动缸(102M)接收工作流体(130；314)，并且所述方法包括在使待处理液体(104)增压的步骤之前使待处理液体(104)预增压的步骤，所述预增压的步骤通过称为从动缸的气缸(302E)进行，其含有待处理液体(104)，并固定地连接至接收残留液体的称为第二制动缸的至少一个气缸(302M)。
12.根据权利要求11所述的方法(400)，其特征在于所述处理模块是用于通过反渗透来处理待处理液体的模块。
13.根据权利要求11或12所述的方法(400)，其特征在于所述第一制动缸(102M)是双作用缸，并且驱动两个从动缸(102E1；102E1)，使得当从动缸(102E1；102E1)中的一个清空待处理液体(104)时，另一个从动缸(102E1；102E1)同时填充待处理液体(104)。
14.根据权利要求11或12所述的方法(400)，其特征在于所述工作流体(130)是热流体，所述方法(400)包括通过热交换增加所述工作流体(130)的压力的步骤。
15.根据权利要求11或12所述的方法(400)，其特征在于所述工作流体(314)是不可压缩的流体，所述方法包括以下步骤：
-朝向热流体(130)进行热交换以增加所述热流体(130)的压力的步骤，和
-将压力从所述热流体(130)传递至所述工作流体(314)的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法(400)，其特征在于压力传递步骤通过至少一个含有工作流体(314)的气缸(310)和布置在所述气缸(310)中并含有热流体(130)的弹性囊(312)来进行。
17.根据权利要求14所述的方法(400)，其特征在于所述方法包括使所述热流体(130)预增压的步骤，所述步骤通过称为从动缸的气缸(306E)进行，所述从动缸含有热流体(130)，并固定地连接至接收残留液体的称为第三制动缸(306M)的至少一个气缸。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述方法包括两个半周期，每个半周期包括以下阶段：
-同时包括以下步骤的阶段I(402)：
通过热交换增加热流体(130)压力的步骤，
将压力从热流体(130)传递至工作流体(314)的步骤；
-同时包括以下步骤的阶段II(404)：
通过热交换增加热流体(130)压力的步骤，
将压力从热流体(130)传递至工作流体(314)的步骤，
使待处理液体(104)增压的步骤，
通过反渗透纯化待处理液体(104)的步骤，
使热流体(130)预增压的步骤；
-同时包括以下步骤的阶段III(406)：
通过热交换增加热流体(130)压力的步骤，
将压力从热流体(130)传递至工作流体(314)的步骤，
使待处理液体(104)增压的步骤，
通过反渗透纯化待处理液体(104)的步骤，使待处理液体(104)预增压的步骤；和
-包括使待处理液体(104)预增压的步骤的阶段IV(408)。
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