CN1665583A - 住宅反渗透系统 - Google Patents
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Abstract
一种无槽反渗透系统，当在家用反渗透条件下工作时，其可产生至少500 GPD的渗透流速。
Description
技术领域
本申请涉及过滤装置的领域，更具体的涉及用于住宅反渗透(residentialreverse osmosis，RO)的系统和设备。
本申请要求美国临时申请序号60/402754(申请日2002年8月12日)，根据35 USC119(e)的优先权，其全部内容在此引用作为参考。本申请与PCT申请PCT/US 03/06587(申请日3/3/2003)和PCT申请PCT/US 03/17527(申请日6/4/2003)相关，两者的全部内容在此引用作为参考。
背景技术
消费者越来越关心饮用水的质量。当在住宅环境中使用RO时，使用者希望喝到符合要求的清洁水。然而，通常的家用RO系统的纯化水输出慢。因此，通常的RO系统使用储水槽(holding tank)来储备水。
例如，在通常的系统中，水从水管提取出来。这种水流过碳预过滤件(通常也包括沉淀物预过滤件)。然后水流过反渗透膜元件。来自膜元件的浓缩液流(concentrate flow)流到排放口，而渗透水流入储水槽(通常为1-2加仑的存储容量)。从该储水槽渗透水流过第二碳过滤件(磨料过滤件(polishing filter))，然后流到通常安装在厨房水池上的单独的龙头。由于这些系统只能产生小速率的渗透，几乎在每个系统上都需要储水槽。而且，这些系统的一些组件的费用限制了这些单元的最低制造费用，其中膜元件和储水槽占了最大的总百分比。
因而，所需要的是住宅的低成本、紧凑、功能全、无泵、无槽的RO系统。
发明内容
无需槽的反渗透系统，当在家用反渗透条件下使用该系统时，其可产生至少500加仑每天(GPD)的渗透流速。
附图说明
图1A显示了根据一实施例的一RO过滤系统的示意图。
图1B显示了根据一实施例的一RO过滤系统的示意图。
图2A显示了根据一实施例的壳体组件的透视图。
图2B显示图2A的壳体组件的另一透视图。
图3显示图2A的壳体组件的透视图，其中一端盖移去。
图4显示了图2A的壳体组件的一剖视图。
图5显示了根据一实施例的端盖的透视图
图6A显示了根据一实施例的自动截流阀的透视图。
图6B显示了图6的自动截流阀的一剖视图。
图7A显示了根据一实施例的壳体组件的透视图。
图7B显示了图7A的装置的一部分的截取图。
图7C显示了根据一实施例的集流腔组件的底部。
图7D显示了根据一实施例的集流腔组件的顶部。
图7E显示了图7A的壳体组件的透视图。
图7F和7G显示了根据一实施例的连接器的前后透视图。
图8A显示了根据一实施例的空气隙龙头。
图8B显示了根据一实施例的空气隙龙头。
图9显示了根据一实施例的壳体组件的透视图。
图10显示了根据一实施例的过滤系统的示意图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考作为说明书一部分的附图，其中通过说明本发明可实施的特定实施例的方式来显示。这些实施例足够详细地进行了说明，本领域技术人员可实践本发明，应理解在不背离本发明的范围的情况下可使用其他实施例以及进行结构修改。因此，下面的详细说明不是对本发明的限制，而本发明的范围是由所附权利要求和其等价物限定的。
定义：
家用反渗透条件包括：在膜表面处65psi的平均水压，77度华氏温度的、水中包括500ppm NaCl的、PH值在7-8的范围内的给水，膜系统回收25％工作。
回收％：膜渗透的水与供给膜元件的水的比例。
通过％：每百万单位的氯离子在渗透中的份数除以每百万单位的氯离子在供给中的份数，用百分比表示。
废弃％：100％减去通过％。
A值：本讨论上下文中的术语“A值”代表膜的透水性，其代表渗透水的立方厘米除以膜面积的平方厘米乘以大气压表示的净驱动压力下的秒数，并且温度规范化到25度C。1A值是在一个大气压的净驱动压力下10-5cm3渗透除以被乘数，该被乘数为膜面积的1平方厘米乘以1秒的渗透。在本讨论上下文中，给定的A值的单位名称如下：25度C下，10-5cm3/(cm2.sec.atm.)或者10-5cm/(sec.atm)。
净驱动压力：在给水和渗透水之间的给水压力减去渗透压力差。
膜通量：通过膜的渗透量，以每天每平方英尺的有效膜渗透的加仑数来表示。
膜元件通量：通过膜元件的渗透量，用每天的加仑数表示。
膜元件：配置膜使得给水和浓缩液水可与渗透水分离的装置。
高通量反渗透膜元件：反渗透膜元件，当在家用反渗透条件下使用其时，每天渗透超过50加仑。
膜：半透性材料，可保持给水中的成分的百分率，该成分可为溶解或者不溶解的物质。
反渗透膜：当在家用反渗透条件下使用其时，可至少废弃25％的NaCl的膜。
渗透通道：膜元件中的渗透流通道，可包括渗透载体。
标准厨房水池柜：在此使用，标准厨房水池柜深度(前后)为24英寸，宽度为36英寸，高度为34.5英寸。
图1A示出根据一实施例的RO系统20的示意图。在一实施例中，系统20是可提供过滤水的足够的恒定的流速、而不需槽或者泵的住宅RO系统。(应注意，如果有足够的给水压力，系统是无泵的。然而，在水管压力相对低的情况下，本系统的某些功能也需要使用泵)。
系统20通常包括RO壳体组件21和龙头28。壳体组件21具有接收给水5的入口，其通常在标准住宅水管压力(通常为45到70psi之间)下。引导给水通过预过滤件106，然后到一个或多个串联的过滤膜元件108，110。每个元件108和110包括渗透出口和浓缩液出口。元件108的浓缩液出口送入到元件110的入口中。浓缩液出口15包括限流器24。在一个实施例中，给水管线和渗透出口管线连接到自动截流(ASO)阀22，该阀通过两个管线之间的压力差促动。由此，当龙头28打开，所引起的渗透管线的压降打开ASO阀22，其允许输入给水流过过滤元件106、108和110。当龙头关闭时，在渗透管线中的止回阀26限制回流。
使用中，可使用鞍型阀(saddle valve)来分接到冷水管。然后从鞍型阀设置管道到组件21的入口。设置用于浓缩液流流向龙头28的出口管，以及用于渗透流10流向龙头的出口管。
在各个实施例中，无槽系统20将最小化常规系统的一个或多个下述问题。
现今出售的通常的RO系统使用碳预过滤来保护膜不受在许多市政给水中发现的氧化剂(例如氯或者氯胺)的损害。除去这些消毒剂产生的效果是大量细菌在储水槽中生长。在储水槽后消毒剂需要重新引入到渗透给水中。这增加了产品额外的费用。
然而，由于系统20中没有储水槽，其最小化细菌污染的问题。因此，一个实施例无需当水通过膜元件108和110后，进行后过滤或者其他后处理。
另外，通常系统测量为13″×13″×5″，无储水槽。储水槽直径大约为10″，高13″。组合系统占用了厨房水池柜的大量空间。通常具有泵以增加净驱动压力的无槽系统的测量为大约18″×15″×6″。相反，系统20的设计可与标准住宅RO系统大小相似，而不需要储水槽和泵。因此提供更紧凑的外观并且减小对水池下的所需要的空间大小的关心。
同样，由于这种无槽RO设计无需许多贵的元件，该系统的总元件费用可比性能较少系统(lesser performing system)少。
该无槽RO设计构思无需储水槽，以及在给水管线和渗水管线之间设置截流阀22。这有助于解决大多数与回收、废弃、流通差相关的问题。这是由于膜通量和废弃％都取决于压力，通常两者都随着压力增加而增加。因此，净驱动压力对渗透量和渗透质量有很大影响。通常，当以两倍的净驱动压力工作时，反渗透膜将产生两倍的通量以及改善的氯离子残留。当使用提供高氯离子残留的反渗透膜时，净驱动压力加倍的情况下通过％近似减半。因此，通常提供大的背压的基于槽(tank-based)的RO系统不仅使得膜通量减小并且使得废弃％减小。这种无槽设计构思使得系统比先前系统相比提供更高的废弃％，更高的膜通量，并在更高的回收下运行。另外，这种设计促使对特定污染物更好的减少。一个此类示例是硝酸盐/亚硝酸盐。由于膜对这些离子的废弃能力是取决于压力的，通过消除来自储水槽的背压的影响，系统20可在更长的时间段内提供对硝酸盐/亚硝酸盐更好的废弃。
另外，在大多数住宅RO系统设计中，当槽压力是给水压力的50％时，截流阀关闭。当从储水槽中移去渗透时，槽中的压力下降大约33％，截流阀将再次开启。作为示例，当安装入口压力为60psi时，槽压力为30psi，系统将关闭。在一个通常的示例中渗透压力为5psi，恰在关闭前的净驱动压力仅为25psi(60psi给水压减去来自槽的30psi渗透背压减去5psi渗透压)，或者仅为给水压的大约42％。当大约1加仑的渗透水从槽中汲取出来时，隔膜阀将打开，其导致槽中压力大约为20psi。因此，当系统重新启动时，净驱动压力仅为35psi(60psi的给水压减去来自槽的20psi渗透背压减去5psi渗透压)，或大约为给水压的52％。因此，通常家用反渗透膜系统在净驱动压力仅仅等于可用给水压的大约一半时工作。
因为普通消费者通常一次使用不超过大约1加仑的渗透水，并且由于根据没有来自槽的渗透背压而将回收预定到25％，在实际使用中这些系统易于在接近大约12％的回收情况下运行。这意味着对于由通常的住宅RO系统产生的每1加仑纯化水，大约7.5加仑水被送到排放口。另外，由于使用中的这些系统的实际平均净驱动压力相当低，消费者所看到的真实百分比TDS废弃低于膜可以做到的。例如，通常的RO膜元件，其具有最小的NaCl废弃规格为96％，将在正常操作条件下，实际的TDS废弃接近于90％。本设计提高了家用RO系统的这些方面。
本设计和系统20比先前产品更紧凑，制造和维修费用更低并且具有更好的性能。
图1B显示了根据一实施例的过滤系统100的示意图。在一实施例中，系统100是一种住宅反渗透过滤系统，可提供有效地恒定流速的过滤水，而不需要槽或者泵。(如上所述，如果给水压力足够，该系统无泵。然而，本系统的某些特性可在给水压力相对低的情况下与泵使用)。如下所述，系统100省略许多在当前通常的家用RO系统中使用的元件，因此制造费用更低，故障更少，并且整体大小更小。另外，本无槽RO设计构思提供许多限定用于点使用(point-of-use)的过滤系统的新范例的特征。
系统100通常包括RO壳体组件102和龙头104。壳体组件102具有用于接收给水5的入口，其通常处于标准住宅管线压力(通常在45到70psi之间)下。引导给水通过预过滤件106，然后流到一个或多个并联连接的过滤膜元件108，110。每个元件108和110分别包括渗透出口113和114以及浓缩液出口116和118。在一实施例中，浓缩液出口管线和渗透出口管线连接到自动截止(ASO)阀112，该阀通过两个管线之间的压力差而促动。由此，当龙头104打开，在渗透管线产生的压降打开ASO阀112，其允许浓缩液流动，并允许给水通过过滤元件106和108以及110流动。浓缩液和渗透离开组件102，进入空气隙龙头104，这里渗透被导向到龙头外，浓缩液送到排放口。该系统可包括在组件内的连接到各种其他元件以对系统性能进行分析的电子装置122。这些元件的每一个的其他细节将在下文讨论以更好的说明本系统。
在各个实施例中，系统100或者系统20(图1A)可改为并联或者串联，并可具有在给水和渗透管线之间或者浓缩液和渗透管线之间的ASO阀。进而，在一些实施例中，多个系统20和100可连接到一起。例如，使用者可连接两个或多个系统20或者系统100，或者两者的结合，成为任一串联或者并联流动构造。
使用中，鞍型阀可用于分接到冷水管线。然后从鞍型阀向组件102的入口设置管道。设置有用于浓缩液流流到龙头104的空气隙的出口管道，以及用于渗透流流到龙头的出口管道。当龙头拧开，浓缩液流打开，然后当龙头关闭，浓缩液流关闭。设置有用于浓缩液流的从空气隙龙头到排放夹件(drainclamp)的管道。
在各个实施例中，本无槽系统100最小化常规系统的一个或多个下述问题。
在现有系统中，截流阀连接到给水管线以及到储水槽的管线，并由给水管线和储水槽之间的压力差来调节。当填充储水槽时，施加在阀中的隔膜上的背压足以关闭阀，由此关闭给水供应，由此关闭系统。这些阀特性易于在各个密封区域漏出。同样，在隔膜周围的小颗粒的引入可阻止阀完全关闭，由此使得水连续流到排放口。另一本截流阀的问题是它们的回收效率。这个问题将在下文陈述。
然而，系统100不需要在给水管线和槽之间设置标准截流阀。相反，截流阀112位于渗透和浓缩液管线之间并且由龙头所控制，由此极大的减小了失效的可能。同样，阀112的设置提供更好的TDS废弃，产生更一致地渗透流，并以更高的回收率运行。
先前系统的另一问题是在储水槽和膜元件之间的截流阀。这种截流阀阻止当给水关闭时储水槽的水回流。因为当系统关闭时，槽中的压力(通常为30-40psi)大于排放的压力(0psi)，具有失效的截流阀的系统允许在储水槽中的渗透水通过膜反向流动并向下到排放口。这产生两个问题。第一个是消费者没有获得渗透水的存储，第二个是由槽施加在膜元件上的背压使得引起在出水管的周围的膜破裂并导致膜失效。
然而，由于系统100不具有来自储水槽的背压，不需要截流阀-由此消除了截流阀可能的失效模式。
现今销售的通常的RO系统使用碳预过滤件以保护膜不受在市政供水中的氧化剂(例如氯和氯胺)的损害。移去这些消毒剂的因此是在储水槽中大量细菌滋生。消毒剂需要在储水槽后重新引入到渗透供应中。这增加了产品的额外的费用。
然而，由于系统100中没有储水槽，细菌污染的问题被最小化。由此，一实施例不需要在水通过膜元件108和110后进行后过滤或者后处理。
系统100的设计可与标准的住宅系统大小相同，无槽或泵。由此，提供更紧凑的外观并减小对在水池下的所需要的空间大小的关心。同样，由于这种无槽RO设计不需要许多贵的元件，本系统的总元件费用可比性能较少系统少。
如上所述，该无槽RO设计构思无需储水槽和位于给水管线和储水槽之间的截流阀，解决了大多数与回收、废弃、流通差相关的问题。这是因为膜通量和废弃％两者取决于压力，两者通常随着压力增加而增加。因此，净驱动压力对渗透流和渗透质量影响大。通常，当以两倍的净驱动压力工作时，反渗透膜将产生两倍的通量以及改善的氯离子残留。当使用提供高氯离子残留的反渗透膜时，净驱动压力加倍的情况下通过％近似减半。因此，通常提供大的背压的基于槽的RO系统不仅使得膜通量减小并且使得废弃％减小。这种无槽设计构思使得系统比先前系统相比提供更高的废弃％，更高的膜通量，并在更高的回收下运行。另外，这种设计促使对特定污染物更好的减少。一个此类示例是硝酸盐/亚硝酸盐。由于膜对这些示例的废弃能力是相当取决于压力的，通过消除来自储水槽的背压的影响，系统20可在更长的时间段内提供对硝酸盐/亚硝酸盐更好的废弃。
另外，在大多数住宅RO系统设计中，当槽压力是给水压力的50％时，截流阀关闭。当从储水槽中移去渗透时，槽中的压力下降大约33％，截流阀将再次开启。作为示例，当安装入口压力为60psi时，槽压力为30psi，系统将关闭。在一个通常的示例中渗透压力为5psi，恰在关闭前的净驱动压力仅为25psi(60psi给水压减去来自槽的30psi渗透背压减去5psi渗透压)，或者仅为给水压的大约42％。当大约1加仑的渗透水从槽中汲取出来时，隔膜阀将打开，其导致槽中压力大约为20psi。因此，当系统重新启动时，净驱动压力仅为35psi(60psi的给水压减去来自槽的20psi渗透背压减去5psi渗透压)，或大约为给水压的52％。因此，通常家用反渗透膜系统在净驱动压力仅仅等于可用给水压的大约一半时工作。
因为普通消费者通常一次使用不超过大约1加仑的渗透水，并且由于根据没有来自槽的渗透背压而将回收预定到25％，在实际使用中这些系统易于在接近大约12％的回收情况下运行。这意味着对于由通常的住宅RO系统产生的每1加仑纯化水，大约7.5加仑水被送到排放口。另外，由于使用中的这些系统的实际平均净驱动压力相当低，消费者所看到的真实百分比TDS废弃低于膜可以做到的。例如，通常的RO膜元件，其具有最小的NaCl废弃规格为96％，将在正常操作条件下，实际的TDS废弃接近于90％。本设计提高了家用RO系统的这些方面。
本设计和系统20比先前产品更紧凑，制造和维修费用更低并且具有更好的性能。
图2A示出了根据一实施例的壳体组件102的外侧透视图。在一实施例中，壳体组件102包括细长的组件体202。本例中，组件体202包括大致三角形的截面并分别在该体的每一端部包括第一端盖204和第二端盖206。装置202的端盖206包括给水入口208，其可连接到给水管线。端盖206也包括渗透出口210和浓缩液出口212。通过例如端盖螺母214的单个保持件，将三角形的端盖206可拆卸地安装到组件体202的端部。如下所述，端盖206覆盖所有过滤元件和组件体202内的元件的端部。由此，本设计使得移去单个保持件214以接近所有的过滤件。这极大地减少了需要用于更换并检查该过滤件的时间和操作。
图2B示出了组件体202的端盖204的更详细的细节。端盖204具有大致三角形形状以覆盖组件体202的一端。在本例中，该系统包括一组指示器，例如一个或多个状态指示器216和218。指示器216和218可为例如安装并暴露在端盖204上的LED。这些指示器可用于指示组件体202内的过滤元件的状况，指示用户更换过滤件的时间。在一些实施例中，指示器216和218安装在组件体202的其他表面上或者在端盖206上。
图3示出了移去端盖206的壳体组件102的透视图。这里可更清楚地示出当移去端盖206时，过滤件106、108和110如何露出。组件体202包括柱状预过滤腔306，其沿着组件体纵向向下延伸。同样，第一膜元件腔308和第二膜元件腔310也是沿着组件体纵向向下延伸的柱状管。如上所述，这些腔导向为该组件体大致为三角形截面。组件体202也包括沿着组件体纵向延伸的渗透出口管线314，以及沿着组件体纵向延伸的浓缩液出口管线316。出口管线314和316使浓缩液和渗透从组件102的远端向上并通过渗透和浓缩液出口210和21(图2A)2排出组件102。安装件318用于与保持件214安装以将端盖206安装到壳体组件体。
在一实施例中，这种装置设计是所有流动管线和过滤腔与组件体一体结合的模制设计。这提供了有效地制造以及小体积和小占地面积的设计。由此，本装置可毫无问题的安装在水池下。例如，一个示例组件102的大小为大约21.25英寸长、8.25英寸宽、7.63英寸高。一些示例具有最长的尺寸，大约35英寸或更小，一些为大约24英寸或更小，一些为大约22英寸或更小。
在一实施例中，装置的总体积，即测量的装置可容纳在内的容器体积大约为标准厨房水池柜的大小或更小。在一些实施例中，装置可容纳在内的体积小于或等于大约4500立方英寸。在一实施例中，该体积可为大约720立方英寸或更小；另一实施例中为大约920立方英寸或更小；另一为大约1500立方英寸或更小；另一为大约1700立方英寸或更小；另一为大约2000立方英寸或更小。
在一个示例中，如图9所示，组件102B可具有过滤件限定外形尺寸并且渗透和浓缩液管道也为外形尺寸的截面，提供更小的体积使得元件筒壳体(element cartridge housing)为该组件。由此，在一实施例中，本系统可包括一个或多个壳体，其具有小于或者等于大约668立方英寸的总工作体积。另外，因为本设计无需泵或者储水槽，该装置仅为给水管线和龙头之间的单元。
预过滤件106安装在腔306内。预过滤件106可为碳过滤件，和/或沉淀过滤件。过滤件108和110结构为提供通过系统的并联流动设置。换句话说，预过滤件106的输出与过滤件108和110的入口相通。
在一实施例中，过滤件108和110是高通量RO膜过滤件。这些高通量膜过滤件有助于系统不需要采用储水槽，并且有助于系统不需要采用加压给水通过系统的泵。这些RO膜过滤件108和110为螺旋缠绕膜元件，其包括由渗透载体分开的第一膜片和第二膜片。在一实施例中，螺旋缠绕膜元件108和110的大小可为大约2.5到3英寸或更小的直径，以及大约18英寸或更小的长度。在下文详细说明的各个实例中，元件易于具有各种大小、页片、流速，并且可在系统中设置不同数量的元件。一个示例是提供至少75GPD的渗透流速。另一些示例是至少250GPD、至少500GPD、至少700GPD以及至少750GPD，至少1500GPD的流速。在一些示例中只设置了一个RO膜元件，或者串联连接的一对元件。膜元件108和110可为单片或者多片结构。一实施例具有大约6英寸或更小的直径以及大约18英寸或更小的长度。一个实例为3英寸或更小的直径。一个实例为大约2.5到3英寸或更小的直径。一个示例使用如PCT申请PCT/US 03/17527中所述的单片或者多片螺旋缠绕结构。一些实施例使用如PCT申请PCT/US 03/06587中所述形成的膜。膜和元件的结构的进一步的细节将在下文说明。
图4示出了壳体组件102的截面图。当水流过组件102时，给水首先通过入口208进入。给水进入预过滤件106的腔并随后过滤，过滤水进入端盖中的模制通道402。这些模制通道将过滤水带到膜元件108和110。渗透通过膜元件的端部流出到端盖204中的模制通道404。浓缩液进入到端盖中的通道406。这些渗透和浓缩液随后通过ASO阀112的相反一侧并通过管线314和316(图3)，并通过端盖206的渗透和浓缩液出口流出。因而，所有的组件102内的流动或者通过过滤膜106、108和110，或者通过组件102的模制部分，例如端盖内的模制通道和模制浓缩液和渗透管线314和316。再次，本设计特征为提供无需担心破裂等的紧凑结构。另外，通过使用模制设计并且通过使用作为流动装置的组件两端的端盖，本组件减小了所需长度，而不增加装置占地面积。
图5示出了根据一实施例的端盖204的进一步的细节。渗透通道404开始于腔端盖部分502和504的中心。截流阀112处于当渗透通过端盖内的通道流出后，接收通道506内的渗透的位置。同样，通道508接收浓缩液。在这个实施例中，ASO阀112处于在浓缩液和渗透管线操作的位置。这种设置的优点在上文中讨论过。通过感测渗透管线中的压力，该阀阻止当龙头没有打开时，浓缩液流动并且通过系统。
图6A和6B分别示出了根据一实施例的自动截流阀112的透视图和截面图。该阀包括例如簧片开关602的传感器，用于探测通过阀的流动，在下文中说明。阀112包括通过隔膜704分开的渗透流通道720和浓缩液流通道710，该隔膜704由渗透管线和浓缩液管线之间的压力差来促动。当使用者打开在渗透流出口处的龙头，降低了在渗透流通道720中的压力，使得隔膜向上移动，由此打开浓缩液管线通道710。这使得流体流过系统。
弹簧件702将隔膜推压向浓缩流通道710的一部分的开口706。当渗透出口管线和浓缩液出口管线之间的压力差使得阀关闭(即当龙头关闭)时，这保持该阀处于正常关闭位置以保证阀正确(positive)截流。阀112包括磁体载体722和磁体724，其位于隔膜上。磁体724位于自动截流阀内使得当自动截流阀打开时(即当龙头打开时)磁体激活簧片开关。簧片开关可工作连接到控制电路726以将有关系统的信息提供到控制器或者直接提供给使用者。在一示例中，隔膜704是转动(rolling)隔膜，其提供灵敏的运动以更好的控制通过阀的流动。与通常的具有更高运动阻抗的环形活塞相比，该转动隔膜也使得平滑并且容易地移动。
另外，由于ASO阀112在系统100中的位置，以及本系统无槽无泵的特征，本系统提供稳定的回收率。而且，当龙头打开，通过龙头的渗透流速度大致恒定。本系统也提供ASO阀，并由此在整个系统流动，通过使用者打开和关闭龙头而激活。
图7A显示了根据一实施例的壳体组件730的透视外部示图。在一实施例中，壳体组件730包括集流腔732，一个或多个过滤件筒壳体734、736和738，以及支座740。连接件742连接到集流腔732，并包括在连接到集流腔的部分上的快速连接配件，以及按入装配(push-in fitting)，例如约翰·加斯特·布兰德装配，其可连接到管道以将给水送入到集流腔732中，并将废液和渗透水从集流腔中排出。在一实施例中，壳体组件的大小大约为17英寸高(在图7A中，从顶到底)，11英寸厚，21英寸宽(在图7A中，从左到右)。这使得该组件安装在体积大约为4000立方英寸或更小的矩形空间内。在一些实施例中，该组件可制造为适于安装在体积大约为4500立方英寸或更小的矩形空间内的大小。其他示例可根据需要如上所述改变壳体组件102的大小。
集流腔732包括内模制流体通道以控制水通过该系统的流动，如下所述。在这个示例中，集流腔包括大致三角形的形状，底746宽于顶748。支座740也大致为三角形的形状。当如图7A的取向时，这些形状使得该组件可稳固的放置在表面上。另一种方式是，该组件可取向为使得支座740在底部上，并且筒壳体734、736和738向上延伸，或者集流腔732可在底部上，并且筒壳体向上延伸向支座740。
在一实施例中，筒壳体738包括预过滤件，而筒壳体734、736包括结构为并联或者串联的流动路径的RO件，如上图1-3中所示。
支座740是塑性模制件，其对筒壳体734、736和738的远端提供支承。支座740可从筒壳体移去。支座740可包括一个或多个孔或者凹槽750、752和754，以支承筒壳体的端部。在一示例中，扭转部756结合到一个孔中。扭转部756是细长的柱状部分，其包括垂片(tab)或者其他内夹持特征。这些垂片接合在筒壳体734、736和738上的抬升的脊部758以允许支座740用作扭转件以紧固或者从集流腔732移去筒壳体。例如，图7E显示了支座740如何从筒壳体734、736和738移去，以及然后扭转部756如何在一个筒上滑动以用作扭转件来紧固或者松开所选择的筒。
在一实施例中，连接件742是一整体件，其包括三个内设通道，用于使得向集流腔供水并且接收集流腔的废水和渗透水。锁定件744与连接件接合以保持其。在另一实施例中，这些分立的连接件可用作将系统连接到外部组件。
图7B示出了装置730的一部分的截取图。每个筒壳体734、736和740被螺纹连接到集流腔732的下表面上的管座。在本例中，筒壳体738包封预过滤件106，筒壳体736包封元件108。
图7C和7D显示了根据一实施例的集流腔732的顶部762和底部760。在本例中，集流腔732的所有流体通道模制到底部760中，当顶部762和底部760附接在一起时，顶部762覆盖所有的流体通道。在一些实施例中，顶部762可包括通道，其分立或者作为与底部760的通道结合的配套通道。一些实施例提供由三个或者更多分立的元件组合在一起形成的集流腔。
在本例中，集流腔732提供通过膜元件的串联流动。给水通过输入口764进入，并进入位于管座766的预过滤件。预过滤后的水随后流过通道768向下进入位于管座770处的膜。渗透流出口772，而浓缩流过通道774到位于管座776的膜元件。再次，提供其它结构用于通过膜元件的并联流动。
图7F和7G显示根据一实施例的连接件782。在本例中，连接件782包括两个或更多的分立连接件784、785和786。每个连接件包括可连接到软管或管道的第一端部以及用于连接到壳体组件的集流腔732的口之一的第二端部。元件784、785和786可分开移去或者附接到壳体组件。它们可设置为使得锁定钥匙件790将连接件保持在极化结构(polarized configuration)中的入口和出口上。例如，元件784、785和786可具有不同的直径并且锁定钥匙件790可包括夹持部或者锁定部分787、788和789，其尺寸配合元件784、785和786的特定一个。在一个示例中，每个连接件可包括一个或多个与相邻元件上的相邻配合凸起相配合的配合凸起。
图8A示出了根据一实施例的龙头104。龙头104可为一空气隙龙头，其包括渗透入口802和浓缩入口804。浓缩15穿过空气隙并向下到排放口。渗透10通过龙头。促动器810使得用户控制该龙头。一组指示器，例如一对指示器806和808，指示用户该系统的状态。例如，指示器806和808可为LED。这使得用户可知状态，而不需看在壳体组件上的指示器。在一个示例使用中，龙头上的指示器806和808指示“良好”或者“故障”，而没有给出详情。使用者可随后检查壳体组件指示灯216和218(见图2B)以检查问题。该组件灯可随后指示例如需要更换某个特定过滤件。在一实例中，通过提供设置在龙头和组件上的指示灯，本发明可结合到制冷单元中。这样的制冷单元省略龙头104，由此这种双指示灯系统可允许用户仍然通过检查该壳体组件来检查该系统的状态。
在一实施例中，渗透入口802具有1/4″的内径，浓缩入口804具有3/8″的内径，浓缩出口15具有3/8″的内径。比浓缩入口和出口的通常直径大允许由于高通量膜引起的增加的浓缩流过该系统。一个实施例使用龙头104，没有空气隙，空气隙远离该龙头。
图8B示出了根据一实施例的空气隙龙头，其中该龙头包括具有内设浓缩截流(concentrate shut-off)的促动器810。这个示例可取消组件102内的ASO阀。
各种其他实施例的龙头可用在本系统中。在一个实例中，ASO阀可结合在龙头内，并连接到浓缩和渗透入口。一个实例可使用在龙头内的螺线管截流。一个实例将电子装置122(见图1)放在龙头内。
再次参考图1，电子监视系统可用在系统100上。例如，电子装置122可连接到ASO阀的簧片开关，并探测每次该阀的打开或者关闭，使得该系统得知该系统实际使用的时长。这个信息可用于预测何时需要更换预过滤件。TDS(总溶解固体)传感器可连接到给水管线和渗透管线以作比较。这个信息可用于告知用户何时更换膜元件。该电子装置也可引起在该组件或者龙头上的灯根据需要显示，如上所述。例如，显示何时需要更换过滤件和膜元件。在一些实例中，每个电子系统可包括：1)电子钟，显示过滤件需要更换的每6或者12个月；2)TDS监视器，其使用电导传感器来比较入口TDS对出口(渗透)TDS，并通知用户何时废弃％降低到某一数值(例如，废弃75％)下。指示器(例如LED、LCD等)可安装在龙头以及组件上，并点亮以显示何时需要更换元件。
图10显示根据一实施例的过滤系统。系统1000包括组件内的单个膜元件108。该元件可以下述方式形成。预过滤件106连接到组件入口。ASO阀112连接到渗透和浓缩管线，如上所述。在一实施例中，系统1000可为可置换系统，其中壳体组件从给水管线5和出口管线解除连接，并替换以新的系统。
〔膜元件示例〕
可在本系统的膜元件中使用的RO膜的示例可通过如下方法制备。一种制备具有改进的通量性质的反渗透膜的方法包括：用二丙基硝酸铵、二异丙基乙基硝酸铵、三乙基硝酸铵、四乙基硝酸铵、二乙基硝酸铵或者四乙基硼酸铵或者其混合物(可选的经过干燥)来处理初始反渗透膜，以提供具有改进的通量性质的反渗透膜。改进反渗透膜的渗透性的一个方法包括：使用有机硝酸或者硼酸盐来处理反渗透膜，干燥；并且可选的是恢复(recovering)该膜。
根据所述方法的可被处理的反渗透膜包括：聚酰卤化物、聚磺酰卤化物或者聚异氰酸酯和聚胺或者双酚的反应产物。该反应产物通常沉积在多孔支承衬底材料(porous support backing material)内和/或其上。
反渗透膜可使用本领域公知方法制备，例如使用与在美国专利号3744642、4277344、4948507和4983291中所描述的方法相似的方法。这些方法限定在多孔支承衬底材料上涂覆聚胺或者双酚(优选的为聚胺)的水溶液。此后，该涂覆的支承材料的表面可选的有(freed)过量的胺溶液，并与聚酰卤化物、聚磺酰卤化物或者聚异氰酸酯的有机溶液接触以提供该反渗透膜，其可用作本发明的方法中的起始材料。这些膜可进一步从甘油中或者在前述专利中公开的干燥剂干燥。
该多孔支承衬底材料通常包括聚合物材料，其容纳有孔，该孔的尺寸足够使得渗透从其流过，但是不够大到与在所得的超薄反渗透膜上的桥接(bridging)干扰。可用于制备本发明所需的膜合成物的该多孔支承衬底材料的示例包括例如聚砜、聚碳酸酯、多微孔聚丙烯、各种聚胺、聚酰亚胺、聚亚苯基醚、各种卤代聚合物(例如聚偏二氟乙烯)等聚合物。
可使用手工涂覆或者连续操作将该多孔支承衬底材料涂覆有单体聚胺水溶液(monomeric polyamine)，以使得所得的膜更好的抵抗环境中的单体仲聚胺(monomeric secondary polyamine)的侵蚀。根据不同的需要以及制成膜的环境稳定性要求，这些单体聚胺可包括：环状聚胺，例如哌嗪等；取代的环状聚胺，例如甲基哌嗪，双甲基哌嗪等；芳族聚胺，例如m-苯二胺，o-苯二胺，p-苯二胺等；取代的芳族聚胺，例如氯苯二胺，N，N′-二甲基-1，3-苯二胺等；多芳族环聚胺，例如联苯胺等；取代的多芳族环聚胺，例如3，3*-二甲基联苯胺，3，3*-二氯联苯胺等；或者其混合物。
用作芳族聚胺载体的溶液通常包括，水中含量为该溶液的重量的大约0.1到大约20％的芳族聚胺，其pH值范围从大约7到大约14。该pH可为胺溶液的固有pH值或者可通过盐基(base)的存在而获得。这些接收物(acceptor)的示例包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、三乙基胺、N，N′-二甲基哌嗪等。其它胺溶液中的添加物可包括表面活化剂、胺盐(例如参见美国专利4984507)，和/或溶剂(例如参见美国专利5733602)。
在用芳族聚胺的水溶液涂覆该多孔支承衬底材料后，可选的过量溶液通过适当的技术除去。此后，涂覆的支承材料随后与芳族聚酰卤化物的有机溶剂溶液接触。采用的芳族聚酰卤化物的示例包括：二或三羧酸卤化物，例如trimesoyl氯(1，3，5-苯基三羧酸氯)、间苯二酰氯、对苯二酰氯、trimesoyl溴(1，3，5-苯基三羧酸溴)、trimesoyl碘(1，3，5-苯基三羧酸碘)、间苯二酰碘、对苯二酰碘，以及二-三、三-三羧酸卤化物的混合物，即trimesoyl卤化物以及同分异构的邻苯二甲酰卤化物。可替代的芳族聚酰卤化物的反应物包括：芳族二或三磺酰卤化物，芳族二或三异氰酸酯，芳族二或三氯甲酸酯、或由上述取代物的混合物所取代的芳族环。这些聚酰卤化物可被取代使得其对进一步的环境侵蚀更有抵抗性。
在这里所述的处理工序中采用的有机溶剂包括：不溶于水的、不溶于或者少量溶于多羟基化合物的、并且可包括石蜡(例如，戊烷、n-己烷、n-庚烷、环戊烷、环己烷、甲基环戊烷、石脑油、合成异构烷油等)或者卤化碳氢化合物(例如氟利昂系列或者卤化溶剂类)。
在大约1秒钟到大约24小时的时间段内，将反渗透膜(例如通过上述方法制备的膜)暴露到二丙基硝酸铵、二异丙基乙基硝酸铵、三乙基硝酸铵、四乙基硝酸铵、二乙基硝酸铵或者四乙基硼酸铵，或者其混合物。该膜的暴露通常在从环境温度上升到大约90度C或者更高(优选在从大约20度到大约40度C的范围内)受影响。
在膜的暴露之后，膜在升高的温度(上升到大约170度C)干燥一段时间，持续时间从大约30秒钟到大约2小时或更长。
〔代表性的膜元件〕
螺旋缠绕元件包括片或者片的组合，绕着中心管用给水间隔件材料(feedspacer material)缠绕。每个片是两个具有渗透载体设置在膜之间的膜的组合。在两个膜片之间的区域被称为渗透管道。片封装被密封以分开渗透管道，部分渗透管道没有密封以允许移去渗透流体。例如，在螺旋-缠绕膜元件中，片的三侧通常密封，而该片的第四侧通常连接到渗透管。片长度限定为渗透流到渗透聚集管道的最长直线距离。
螺旋-缠绕膜元件的制造费用相对便宜。单片膜元件比包括多片的膜元件更简单并且制造费用更低。由于额外的片需要额外的粘合线并且也由于在渗透管的片的通常折叠通常是密封的并可解释为失去的工作膜区域，每个在膜元件中使用的额外的片减小了可设置在具有特定尺寸的元件中的区域的最大量。进而，由于在元件制造过程中不适当的设置片并且也由于更大量的片难于制造为一致的圆元件，在膜元件中的额外的片使得更有可能元件失效。
如上所述制备的超高通量RO膜提供为含盐水(brackish water)RO膜的渗透性的近三倍的透水性，并且渗透性大约比“低压”RO膜的渗透性大75％。超高通量RO膜具有特别高的纯水渗透性。
渗透载体的功能是提供用于渗透流过其至渗透管的路线的管道。该渗透载体必须可有效的保持相邻膜不突出到渗透管道内，并必须对渗透流阻抗相对低。任何在渗透管道内内建的压力将引起膜过程的净驱动力的等同减小。到膜的净驱动力限定为在给水管道内的压力减去渗透(osmotic)压力并减去透过(permeate)压力。
在大多数家用反渗透应用中，在渗透管道中平均压力损失的通常量低于净驱动压力。因此，在渗透管道内的压力损失不会过度影响膜元件的总输出。然而，当制造的膜元件使用如上所述的最新研发的高通量膜时，所产生的高膜通量使得在渗透管道内的极大压力损失可对总元件输出有很大影响。而且，RO膜的废弃盐的能力直接于驱动压力相关，更高驱动压力导致更高的废弃盐。因此，渗透侧压力损失不会只减小膜通量，也会增加通过膜的盐。
在一实施例中，本系统采用新的渗透载体材料，其对流动阻抗较低并因而提供改进的元件通量并且减小盐通量。进而，由于新开发的高通量膜可在低压下操作，渗透载体不需要将渗透管道的整体保持在当前反渗透膜所需要的高压下。
〔渗透管道设计〕
对于粘性固定的给定的送入溶液，渗透管道的H值取决于渗透管道的摩擦系数以及厚度。为了减小渗透管道的H值，可增加其厚度。然而，作为通常设计为装配于固定直径的压力容器的元件，增加的渗透管道厚度必须使用较小的膜面积。由于较小的膜面积减小元件流动，需要其它降低H值的方法。
摩擦系数反映由于以下几种因素而产生的通过渗透管道的流动压降，包括：与渗透载体表面的摩擦，由管道几何形状引起的湍流，以及其它不取决于厚度的渗透载体设计因素。通过减小摩擦系数而获得的改进的H值允许使用更薄并且更有效的渗透载体。由此具有低摩擦系数的渗透载体很有用。
渗透载体的摩擦系数可通过其容纳的管道的尺寸的增加而更易于减小。然而，除了传送渗透流体，渗透载体需要支承膜以对抗用于驱动分离的水压。如果渗透载体不能适当的支承该膜，渗透管道厚度将减小，导致更高的渗透管道压降并也可导致元件变形。过去，低膜A值(＜20)需要使用高的净驱动压力(＞100psi)以获得合适的通量，由此需要相对密集的渗透管道以支承渗透载体不被压紧。这些密集管道对流动阻抗高由此得到高的H值。然而，由于施加的压力比在渗透管道内内建的压力高很多，膜元件产生相对高的β项。
因而，与新的较高通量的膜一起使用现有渗透载体是困难的，因为获得的效率差。然而，由于与这些膜使用的更低工作压力，发现现在可使用新型渗透载体，其具有相对宽的管道。这些提供低H值，而仍在使用压力下支承渗透管道。
在这些元件中有效使用的渗透载体由于它们对给定厚度的低H值而独一无二的。两个示例是具有大约0.01(AtmSec/cm3)的H值的渗透载体，厚度为大约13毫英寸(例如Naltex 75-3719)，以及具有大约0.026(AtmSec/cm3)的H值的渗透载体，厚度为大约20毫英寸(例如NaltexS-1111)。渗透载体也是独一无二的，由于它们提供低阻抗、薄并且也可支承渗透管道不受膜的大的侵入(intrusion)。
在其它实施例中，渗透载体可由任何适合的材料制成，该材料具有本文所述的流动阻抗特性(例如H值)，使得材料可适于在工作条件下支承渗透管道。例如，渗透载体可由金属(例如不锈钢)、陶瓷或者有机聚合物(例如尼龙、聚丙烯、聚脂或者涂覆的聚脂)制成。先前在各种应用中使用的适合的材料，例如作为在螺旋缠绕反渗透元件中使用的给水分隔件(feedspacer)(用于反渗透的给水分隔件通常17毫英寸厚或者更厚，一些例外允许使用的给水分隔件为13毫英寸薄)，作为折叠过滤件(在这些应用中通常使用6毫英寸到大约20毫英寸厚的间隔件)，作为用于深度过滤介质的覆盖以阻止该介质移动(在这些应用中通常使用6毫英寸到大约20毫英寸厚的间隔件)，作为自动工业中的HVAC屏幕，或者作为槽衬。因而，这样的材料是商业可得的。另外，可制备具有所需厚度以及渗透性的材料以用在本发明的材料和方法中。在各种实施例中，膜元件可形成为渗透管道H值大约为0.10，或大约0.10或更小。一些实施例，渗透管道H值大约为0.06，或大约0.06或更小。各种实施例使用平均A值大约16或更大、平均A值大约为22或更大、平均A值大约为25或更大、平均A值大约为30或更大以及平均A值大约为35或更大的膜。
〔示例〕
膜元件可根据所需长度、宽度、性能特性形成为各种几何尺寸。本系统允许使用优化尺寸的元件，用于点使用系统中。许多各种尺寸和特性可用于本系统。因而，给出下面的示例以说明，但不限于此。
示例1
样品膜元件形成具有下述规格并且测试结果如下：
| 样品 | 流动，gpd@77F | 废弃％ |
| 1 | 227.07 | 93.6％ |
| 2 | 234.62 | 94.8％ |
元件规格
| 页片 | 1 |
| 渗透载体H值 | .06 |
| 平片A值 | 23.9 |
| 平片废弃(％) | 97 |
| 尺寸(in) | |
| 卷(scroll)宽度 | 18 |
| 直径 | 2.4 |
| 给水间隔件厚度(毫英寸) | 21 |
| 渗透载体厚度(毫英寸) | 13 |
| 页页片长度(ft) | 6.4 |
| 管OD(in) | 1 |
| β(效率％) | 74.5 |
测试条件(元件)
| 压力(psig) | 65 |
| 压力输出(psig) | 41 |
| 供给Cond(uS) | 1082 |
| 供给Conc(ppm) | 534 |
| 供给T(deg F) | 75.56 |
测试条件(平片)
| 压力(psig) | 100 |
| 供给Conc(ppm) | 500 |
| 供给T(deg F) | 77 |
示例2
理论优化2元件设计@65psi，500ppm NaCl/RO回收25％360GPD/元件
元件规格
| 页片 | 1 |
| PCH值 | .03 |
| 平片A值 | 30 |
| 平片废弃(％) | 97 |
| 尺寸(in) | |
| 卷宽度 | 18 |
| 直径 | 2.6 |
| FS厚度(毫英寸) | 21 |
| PC厚度(毫英寸) | 13 |
| 页片长度(ft) | 6.9 |
| 管OD(in) | 1 |
| β(效率％) | 81.2 |
测试条件
| 压力(psig) | 65 |
| 压力输出(psig) | 65 |
| 供给Conc(ppm) | 500 |
| 供给T(deg F) | 77 |
测试条件(平片)
| 压力(psig) | 100 |
| 供给Conc(ppm) | 500 |
| 供给T(deg F) | 77 |
示例3
理论优化1元件设计@65psi，500ppm NaCl/RO回收25％720GPD/元件
元件规格
| 页片 | 8 |
| PCH值 | .06 |
| 平片A值 | 30 |
| 平片废弃(％) | 97 |
| 尺寸(in) | |
| 卷宽度 | 13 |
| 直径 | 3.7 |
| FS厚度(毫英寸) | 21 |
| PC厚度(毫英寸) | 13 |
| 页片长度(ft) | 1.7 |
| 管OD(in) | 1 |
| β(效率％) | 96.9 |
测试条件
| 压力(psig) | 65 |
| 压力输出(psig) | 65 |
| 供给Conc(ppm) | 500 |
| 供给T(deg F) | 77 |
测试条件(平片)
| 压力(psig) | 100 |
| 供给Conc(ppm) | 500 |
| 供给T(deg F) | 77 |
样品系统也形成具有下述规格并且测试结果如下：
示例4
在本例中，具有以下所述规格的两个高通量膜元件设置在无槽住宅反渗透系统中。该系统包括在10″集水壳体中的一Φ3″×10″GAC预过滤件，两个在单个元件壳体中的高通量膜元件，一固定孔浓缩流动限制件，一家用反渗透饮用水龙头，必要的管道和配件使得流体连接到给水源、排放口和饮用水龙头。膜元件串联连接。自动截流阀是一弹簧偏压传感隔膜阀。该阀根据来自渗透压的控制输入而工作在第二元件的浓缩流上。
两个膜元件先于装入示例系统而进行测试，在如下条件下：50psi给水压力，77°F，500ppm NaCl，回收25％，结果如下。
示例系统在如下条件下测试：45psi给水，65°F，540μs给水传导率，回收25％。该系统产生518 GPD渗透，废弃92％。当结果被标准化到家用反渗透条件时，调节净驱动压力，渗透压力和温度，该系统将产生1021 GPD渗透，废弃92％。
系统规格
| 壳体组件体积长度宽度深度 | 1451in321.5″9″7.5″ |
| 元件1A值H值废弃直径长度 | 26.0393％2.9″18″ |
| 元件2A值H值废弃直径长度 | 36.0390％2.9″18″ |
如上例所示，通过使用所讨论的膜并且通过改变膜元件的各种规格尺寸、页片等)，无槽无泵的RO系统可设计为对一个或多个设计特征(例如总体尺寸以及输出)作优化。例如，通过与适当的渗透载体使用高通量膜，一个或多个元件可设置在总体体积足够小到配合在标准厨房水池柜中的壳体组件中。这样的组件可进一步根据需要串联或者并联连接在一起。当系统在家用反渗透条件下工作时，系统可具有至少500GPD的渗透流速；至少750GPD的渗透流速；至少1000GPD的渗透流速。
另外，本发明的无泵无槽住宅RO系统与现有产品相比，可更紧凑，更少需要维修，费用更低并提供更好的性能。本系统可安装在厨房水池下，占用最小空间。另外，与现有设计(即储水槽、截流阀位置以及止回阀)相应的硬件将不需要，由此减少费用以及空间要求并提高可靠性。虽然本讨论描述高流动、无泵无槽RO系统，一些实施例可根据需要结合这些项的任意一个。
在各种实施例中，讨论和所讨论的特性可结合并修改以提供各种家用RO系统。例如，一个实施例可为无槽反渗透系统，当系统在家用反渗透条件下工作时，其可产生至少500GPD的渗透流速，并尺寸设计为配合到标准厨房水池柜中。在一个实施例中，本系统可包括：具有接收给水的入口的壳体组件；连接到该入口以接收给水的预过滤件(该预过滤件具有出口)；接收来自预过滤件的出口的给水的膜元件(该膜元件具有渗透输出以及浓缩出口)以及从该渗透出口接收过滤过的水的龙头，其中没有在膜元件和龙头之间设置居间储水槽，其中在家用反渗透条件下该膜元件可产生至少500GPD并且其中该膜元件封围在尺寸配合到标准厨房水池柜的壳体组件内。
在一个实施例中，该系统可包括：一壳体组件；在该组件上以接收给水的入口；与该入口相通以接收来自该入口的给水的预过滤件；与该预过滤件的出口相通以接收来自该预过滤件的给水的膜元件(该膜元件具有渗透出口以及浓缩出口)，其中该渗透出口连接到一龙头而不需要居间储水槽，其中该膜元件包括螺旋缠绕膜元件，其包括被一渗透载体分开的一第一膜片以及一第二膜片，其中该螺旋缠绕膜元件的直径大约6英寸或更小，长度为大约18英寸或更小。一个选择中，该膜元件可直径为大约3英寸或更小。
在一个实施例中，该系统可包括：一壳体组件；在该组件上以接收给水的入口；与该入口相通以接收来自该入口的给水的预过滤件；都与该预过滤件的出口相通以接收来自该预过滤件的给水的一对膜元件，每个膜元件具有渗透出口以及浓缩出口，其中每个渗透出口连接到一龙头而不需要居间储水槽，每个膜元件包括一包括单页片结构(包括被一渗透载体分开的一第一膜以及一第二膜)的膜装置。
在一个实施例中，本系统可包括：一壳体组件；在该组件上以接收给水的入口；与该入口相通以接收来自该入口的给水的预过滤件；都与该预过滤件的出口相通以接收来自该预过滤件的给水的一对膜元件，每个膜元件具有渗透出口以及浓缩出口，其中每个渗透出口连接到一龙头而不需要居间储水槽，每个膜元件包括一包括单页片结构(包括被一渗透载体分开的一第一膜以及一第二膜)的膜装置，其中该膜装置外径大约为6英寸或更小，长度为大约18英寸或更小，其中该膜装置的β值至少大约为0.75。
在一实施例中，该系统可包括：具有给水入口、连接到渗透出口管线的渗透出口以及连接到浓缩出口管线的浓缩出口的膜元件，其中该渗透出口连接到一龙头而不需要居间储水槽，以及连接到浓缩出口管线以及渗透出口管线的自动截流阀，该自动截流阀的位置使得其由于在浓缩出口管线以及渗透出口管线之间的压力差而打开和关闭。
所有在此提到的专利申请、专利以及专利文件结合在此作为参考，即单个结合作为参考。可理解上述的说明是描述性质的，不是限制性质的。对于本领域技术人员，参考上述说明将显见其它实施例。因此本发明的范围将根据所附权利要求以及其等价物的全部范围而确定。
Claims (43)
1.一种无槽反渗透(RO)系统，当该系统在家用反渗透条件下工作时，其可产生至少500 GPD的渗透流速，并且其尺寸设计为配合到标准厨房水池柜中。
2.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统产生至少750 GPD的渗透流速。
3.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统产生至少1000 GPD的渗透流速。
4.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括在一组件中的膜元件，该组件最长尺寸小于或者等于大约35英寸。
5.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括在一组件中的膜元件，该组件最长尺寸小于或者等于大约22英寸。
6.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括在一组件中的膜元件，该组件的尺寸设计为使得该组件可容纳在小于或者等于大约4500立方英寸的体积内。
7.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括在一组件中的膜元件，该组件的尺寸设计为使得该组件可容纳在小于或者等于大约2000立方英寸的体积内。
8.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括在一组件中的膜元件，该组件的尺寸设计为使得该组件可容纳在小于或者等于大约1500立方英寸的体积内。
9.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括在一个或多个壳体中的一个或多个膜元件，该一个或多个壳体的总工作体积小于或者等于大约668立方英寸。
10.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统的膜的平均A值大约为16或更大。
11.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统的膜的平均A值大约为22或更大。
12.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统的膜的平均A值大约为25或更大。
13.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统的膜的平均A值大约为30或更大。
14.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统的膜的平均A值大约为35或更大。
15.如权利要求1所述的RO系统，其中该系统包括一螺旋缠绕膜元件，其直径大约为6英寸或更小，长度为大约18英寸或更小。
16.如权利要求15所述的系统，其中该膜元件直径大约为3英寸或更小。
17.如权利要求15所述的系统，其中该螺旋缠绕膜元件包括一单页片螺旋缠绕膜元件。
18.如权利要求15所述的系统，其中该螺旋缠绕膜元件包括一双页片螺旋缠绕膜元件。
19.如权利要求15所述的系统，其中该螺旋缠绕膜元件包括一多页片螺旋缠绕膜元件。
20.如权利要求15所述的系统，其中该螺旋缠绕膜元件包括被一渗透管道分开的一第一膜片以及一第二膜片，该渗透管道的H值大约为0.10或更小。
21.如权利要求15所述的系统，其中该螺旋缠绕膜元件包括被一渗透管道分开的一第一膜片以及一第二膜片，该渗透管道的H值大约为0.06或更小。
22.如权利要求1所述的系统，其中该系统配置为具有大约25％-50％的回收率。
23.如权利要求1所述的系统，该系统包括一膜元件，其中所述渗透流不在通过膜元件后通过一后过滤件。
24.如权利要求1所述的系统，该系统包括：一组件；在该组件上以接收给水的一入口；与该入口相通以接收来自该入口的给水的一预过滤件；与该预过滤件的一出口相通以接收来自该预过滤件的给水的一膜元件，该膜元件具有渗透出口以及浓缩出口，其中该渗透出口连接到一龙头；以及位于该组件内并工作连接到给水和该渗透出口以比较其间TDS差的一电子装置。
25.如权利要求1所述的系统，该系统包括：一组件；在该组件上以接收给水的一入口；与该入口相通以接收来自该入口的给水的一预过滤件；与该预过滤件的一出口相通以接收来自该预过滤件的给水的一膜元件，该膜元件具有渗透出口以及浓缩出口，其中该渗透出口连接到一龙头；第一组指示器，在该组件的一表面上外露以显示该膜元件和该预过滤件的状态；以及第二组指示器，其在该龙头近端外露以指示该系统的状态。
26.一种系统，包括：
接收给水的一入口；
与该入口连接以接收给水的一预过滤件，该预过滤件有一出口；
接收来自该预过滤件的该出口的给水的一膜元件，该膜元件具有渗透出口以及浓缩出口；以及
接收来自该渗透出口的过滤过的水的一龙头，其中没有在该膜元件和该龙头之间设置居间储水槽；
其中该膜元件可在家用反渗透条件下产生至少500 GPD的渗透流速，并且其中该膜元件被封围在尺寸设计为配合在标准厨房水池柜中的组件内。
27.如权利要求26所述的系统，其中该膜元件可在家用反渗透条件下产生至少750 GPD的渗透流速。
28.如权利要求26所述的系统，其中该膜元件可在家用反渗透条件下产生至少1000 GPD的渗透流速。
29.如权利要求26所述的系统，其中该膜元件包括两个或者多个并联流动结构的膜元件。
30.如权利要求26所述的系统，其中该膜元件包括两个或者多个串联流动结构的膜元件。
31.一种系统，包括：
一具有一第一端部和第二端部的细长的组件；
在该组件上以接收给水的一入口；
与该入口相通以从该入口接收给水的一预过滤件；
与该预过滤件的一出口相通以从该预过滤件接收给水的一第一膜元件，该膜元件具有一浓缩出口和一渗透出口；
在该组件的表面上的一第一出口，其与该膜元件的渗透出口相通；
在该组件的表面上的一第二出口，其与该膜元件的浓缩出口相通；
在该组件的一端上的一端盖，其覆盖该预过滤件的一端和该膜元件的一端；以及
用于将该端盖可拆卸地安装到该组件的单个端盖保持件。
32.如权利要求31所述的系统，该系统包括一第二膜元件，其中该预过滤件、该第一膜元件和该第二膜元件在该组件内纵向取向。
33.一种系统，包括：
具有一模制结构的细长的一壳体组件，该模制结构包括：在该组件内纵向取向的一柱状预过滤腔， 在该组件内纵向取向的一柱状膜元件腔，通过该组件纵向流通的一渗透流动管，以及通过该组件纵向流通的一浓缩流动管；
在该组件的第一端上以接收给水的一入口；
位于该预过滤腔内并且与该入口相通以从该入口接收给水的一预过滤件；
位于该膜元件腔内并且与该预过滤件的一出口相通以从该预过滤件接收给水的一膜元件，该膜元件具有一浓缩出口和一渗透出口，其中该渗透出口连接到该渗透流动管的第一端，并且其中该浓缩出口连接到该浓缩流动管的第一端。
34.如权利要求33所述的系统，其中该壳体组件包括在该组件的第一端上的一第一端盖，该第一端盖包括控制流体从该预过滤件到该膜元件的流动的模制通道。
35.如权利要求34所述的系统，其中该壳体组件包括在该组件的第二端上的一第二端盖，该第二端盖包括控制流体在元件和渗透流动管以及浓缩流动管之间的流动的模制通道。
36.一种系统，包括：
一组件；
在该组件内以接收来自水管的给水的一预过滤件；
位于该组件内并串联连接以接收来自该预过滤件的一出口的给水的一对膜元件；
其中该对膜元件包括渗透出口以及浓缩出口，其中该渗透出口连接到一龙头；
其中该对膜元件适于在家用反渗透条件下工作产生至少500 GPD的渗透流速。
37.如权利要求36所述的系统，其中该对膜元件适于产生至少750 GPD的渗透流速。
38.一种系统，包括：
包括一个或多个螺纹管座的一集流件；
可拆卸地附接到该螺纹管座的一个或多个筒壳体；以及
包括一个或多个筒支承部分以支承该一个或多个筒的每一个的远端的一支座，其中该筒支承部分的至少一个适于接合该一个或多个筒壳体的每一个的外部，使该筒支承部分的至少一个可用于从该螺纹管座的一个上将该筒壳体紧固或者松卸。
39.如权利要求38所述的系统，其中该一个或多个筒壳体的每一个包括在该筒壳体的外表面上以接合该至少一个筒支承部分的脊部。
40.如权利要求38所述的系统，其中该支座包括一大致三角形的形状。
41.一种系统，包括：
用于保持一个或多个膜元件的壳体组件，该壳体包括一入口和两个出口；
用于将外部管道连接到该入口和出口的连接件，该连接件包括多个元件，其每一个具有可连接到一软管的一第一端和连接到该口之一的一第二端；以及
设置为将该连接件保持在该入口和出口上的钥匙件。
42.如权利要求41所述的系统，其中该多个元件，其每一个包括与该多个元件的相邻的配合凸起相配合的配合凸起。
43.如权利要求41所述的系统，其中该多个连接件的每一个的第二端包括一快速连接配件。
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