EA019880B1 - Способ и устройство для опреснения - Google Patents

Способ и устройство для опреснения Download PDF

Info

Publication number
EA019880B1
EA019880B1 EA200970300A EA200970300A EA019880B1 EA 019880 B1 EA019880 B1 EA 019880B1 EA 200970300 A EA200970300 A EA 200970300A EA 200970300 A EA200970300 A EA 200970300A EA 019880 B1 EA019880 B1 EA 019880B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
water
nanofiltration
electrodeionization
kwh
unit
Prior art date
Application number
EA200970300A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200970300A1 (ru
Inventor
Фредерик К. Уилкинс
Анил Д. Джха
Гэри К. Ганзи
Original Assignee
Сименс Индастри, Инк.
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 Сименс Индастри, Инк. filed Critical Сименс Индастри, Инк.
Publication of EA200970300A1 publication Critical patent/EA200970300A1/ru
Publication of EA019880B1 publication Critical patent/EA019880B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/422Electrodialysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58Multistep processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C02F1/4695Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis electrodeionisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2317/00Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02Elements in series
    • B01D2317/025Permeate series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027Nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/147Microfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46Apparatus therefor
    • B01D61/48Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/33Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using wind energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Abstract

Предлагаются способ и устройство для очистки воды. Исходная вода, например морская вода, может быть подана в фильтр, такой как микропористая или нанофильтрующая мембрана, для получения пермеата, который, в свою очередь, может быть подан в устройство для электродеионизации для получения пресной воды. Способ включает обработку морской воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 20000 до 40000 млн, путем селективного уменьшения концентрации одного или нескольких неодновалентных компонентов в морской воде на первой стадии, включающей пропускание морской воды через узел для нанофильтрации с получением возвратного потока и фильтрата; рекуперацию энергии из указанного возвратного потока в узле рекуперации и селективное уменьшение концентрации одного или нескольких одновалентных компонентов в фильтрате на второй стадии, включающей пропускание фильтрата с первой стадии через узел для электродеионизации с пониженным электросопротивлением. Система для опреснения морской воды содержит узел для нанофильтрации, соединенный по текучей среде с источником морской воды; узел для рекуперации энергии из возвратного потока, отводимого из узла для нанофильтрации; и узел для электродеионизации, соединенный по текучей среде с узлом для нанофильтрации, где узел для электродеионизации содержит концентрирующие ячейки и разбавляющие ячейки, имеющие ширину менее примерно 10 мм, что обеспечивает пониженное электросопротивление. Указанные способ и устройство позволяют получить воду, имеющую общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 230 до 500 млн, при этом общее количество энергии, потребляемое в узле

Description

Данное изобретение относится к способу и устройству для очистки воды и, в частности, к опреснению воды при использовании фильтрации и электродеионизации.
Уровень техники, предшествующий данному изобретению
Возрастающая мировая потребность в пресной воде для питья для промышленных и сельскохозяйственных видов применения привела к увеличению потребности в способах очистки, которые используют в качестве источников воды морскую воду, солоноватую (жесткую) воду или другую воду с увеличенной минерализацией. Очистка воды с высокой минерализацией посредством удаления растворенных твердых веществ, таких как соли, выполняется несколькими путями, включая дистилляцию и обратный осмос (ВО). В этих способах исходную морскую или другую солоноватую воду предварительно обрабатывают и затем очищают (например, опресняют) до уровня, который подходит для потребления людьми или для других целей. Несмотря на то что морская вода, и часто солоноватая вода, является исходным материалом, имеющимся в изобилии, энергия, требующаяся для ее преобразования в питьевую воду при использовании имеющихся в настоящее время методов обратного осмоса или дистилляции, часто стоит непомерно дорого.
Океан предоставляет неограниченный источник воды, если может быть разработан эффективный способ опреснения при незначительном воздействии на окружающую среду. Хотя стоимость оборудования может быть высокой, наибольшие текущие затраты при опреснении воды с высокой минерализацией приходятся на энергию. Небольшое повышение эффективности использования энергии может привести к значительной экономии в расходах вследствие больших объемов воды, которые обычно обрабатываются системами опреснения.
Например, энергия, требующаяся для получения питьевой воды из морской воды способом обратного осмоса, включает главным образом энергию, которая требуется для преодоления осмотического давления морской воды, наряду с компенсацией неэффективных потерь давления во время обработки. Поскольку как к пермеату обратного осмоса, так и к сточным водам от обратного осмоса (часто 70% общего количества воды, поданной в систему, теряются в виде отходов) должно быть приложено давление, то потребление энергии при обратном осмосе много больше теоретического термодинамического минимума, требующегося для опреснения. Обычно требуются дорогие механические устройства для утилизации давления, чтобы возвратить часть потерь энергии, требующейся для приложения давления.
Морская вода обычно имеет общее содержание растворенных твердых веществ (ΤΌ8) примерно 20000-40000 млн-1 (мг/л), и источники солоноватой воды могут иметь от 2000 до 20000 млн-1 ΤΌ8. Эти растворенные твердые вещества включают множество одновалентных, двухвалентных, поливалентных и/или многовалентных солей или компонентов, при этом содержание хлорида натрия обычно составляет примерно 75% или более от общего содержания твердых веществ.
Несмотря на то что способы с испарением, такие как дистилляция, традиционно используются для производства питьевой воды, эти способы обычно требуют еще большего количества энергии, чем системы с использованием технологии обратного осмоса. Кроме того, эти системы обычно используют сложные методы рекуперации тепла, чтобы улучшить эффективность использования энергии. Поскольку способы, основанные на обратном осмосе или дистилляции, функционируют при повышенном давлении или температуре и поскольку вода с высокой минерализацией обладает значительным корродирующим действием, то требуются металлы и сплавы со специальными свойствами, чтобы противостоять рабочим условиям, и, соответственно, необходимость в использовании в этих способах усложненного оборудования для сбережения энергии дополнительно увеличивает первоначальные затраты на оборудование и значительно уменьшает надежность оборудования.
Метод обратного осмоса может быть эффективен при удалении ионных соединений из морской воды. Однако существенным недостатком систем обратного осмоса является то, что мембраны обратного осмоса селективным образом отфильтровывают не одновалентные или многовалентные соли в большей степени по сравнению с одновалентными солями. Соответственно, для целей очистки в таких областях применения, как сельское хозяйство, в которых большинство двухвалентных ионов, таких как кальций и магний, фактически полезны при орошении, эти ионы селективным образом отфильтровываются, что приводит к необходимости повышения рабочего давления и увеличивает потенциальную возможность засорения мембраны, образования на ней отложений и/или потерю ценных минералов для использования в растениеводстве.
Разность в осмотическом давлении между морской водой, содержащей более 3,5% твердого вещества, и питьевой водой с ΤΌ8 менее 1000 или менее 500 млн-1, определяет необходимость использования высокого давления при получении пермеата питьевого качества только лишь для того, чтобы преодолеть разность термодинамической свободной энергии. На практике, поскольку морская вода обычно обрабатывается при увеличенном отборе воды в качестве продукта, чтобы снизить затраты на предварительную обработку посредством уменьшения количества воды, которое требуется подготовить для последующей обработки, то требующееся осмотическое давление даже еще выше, чем то, которое необходимо для обработки морской воды при 3,5% твердого вещества. Например, давление, используемое в системах обратного осмоса, обычно составляет более 800, 900 или даже 1000 фунтов/кв.дюйм (5520, 6210 или даже
- 1 019880
6900 кПа), и из практических соображений в отношении функционирования при высоком давлении, коррозионной стойкости, предотвращения потерь энергии и предотвращения образования отложений вследствие селективности для двухвалентных ионов и отфильтровывания кремнезема имеются ограничения в отборе воды в качестве продукта (отношении воды, полученной в качестве продукта и отвечающей определенным стандартам, и общего водопритока), составляющие примерно от 30 до 40%. Это ограничение приводит к высоким приростным издержкам в отношении предварительной обработки и использования воды в случае систем обратного осмоса, когда считается, что изменение в отборе воды в качестве продукта от примерно 67 до примерно 33% приводит к удваиванию стоимости оборудования для предварительной обработки и к удваиванию общего потребления воды для заданной потребности в чистой воде. Последние достижения в области мембран для обратного осмоса и в методах повторного использования энергии понизили потребление энергии системами для получения питьевой воды с использованием обратного осмоса до величины примерно от 7 до 14 кВт-ч на 1000 галлонов (от 7 до 14 кВт-ч/килогаллон) (от 1,85 до 3,70 кВт-ч/м3 или от 6,66 до 13,32 МДж/м3) получаемой воды.
Для снижения потребления энергии при получении пресной воды из морской воды также разработаны альтернативные методы, использующие комбинацию процессов. Например, системы с двухпроходной нанофильтрацией проявили способность к получению питьевой воды при использовании общего рабочего давления примерно 750 фунтов/кв.дюйм (5175 кПа); примерно 500 фунтов/кв.дюйм (3450 кПа) на первой стадии и примерно 250 фунтов/кв.дюйм (1725 кПа) на второй стадии. Поскольку использование энергии относится к рабочему давлению, то общее рабочее давление примерно 750 фунтов/кв.дюйм (5175 кПа) обеспечивает систему, более эффективную в отношении потребления энергии по сравнению с обычной системой обратного осмоса, функционирующей при давлении более 800 фунтов/кв.дюйм (5520 кПа). См., например, идею Уиоид в публикации патента США № И8 2003/0205526, которая включена в данный документ посредством ссылки на нее.
В другом способе, используемом для получения пресной воды из морской воды, используются методы нанофильтрации в сочетании с методами обратного осмоса или испарения при быстром понижении давления. См., например, идею Наккап в патенте США № 6508936, который включен в данный документ посредством ссылки на него.
Сущность изобретения
Предмет данного изобретения может включать в некоторых случаях взаимосвязанные продукты, альтернативные решения для конкретных задач и/или множество разных видов использования одной системы или продукта.
В одном из аспектов данного изобретения предлагается способ очистки морской воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 20000 до 40000 млн-1. Способ включает стадии подачи исходной воды в узел для нанофильтрации, где осуществляется селективное уменьшение концентрации одного или нескольких не одновалентных компонентов в морской воде, при рабочем давлении в узле для нанофильтрации примерно 600 фунтов/кв.дюйм (4140 кПа) или менее с получением возвратного потока и первого фильтрата; рекуперации энергии из указанного возвратного потока в узле рекуперации и пропускания первого фильтрата с первой стадии через узел для электродеионизации, где узел для электродеионизации содержит концентрирующие и разбавляющие ячейки, имеющие ширину менее примерно 10 мм, что обеспечивает пониженное электросопротивление, с получением воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 230 до 500 млн-1, в котором вышеуказанные стадии нанофильтрации и деионизации выполняются при потреблении нетто-энергии, не превосходящем 7,2 кВт-ч/килогаллон (1,9 кВт-ч/м3 или 6,85 МДж/м3) получаемой в качестве продукта воды.
В соответствии с другим аспектом данного изобретения предлагается устройство (система) для опреснения морской воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 20000 до 40000 млн-1. Система содержит узел для нанофильтрации, соединенный по текучей среде с источником морской воды и функционирующий при рабочем давлении примерно 600 фунтов/кв.дюйм (4140 кПа) или менее; узел для рекуперации энергии из возвратного потока, отводимого из узла для нанофильтрации; и узел для электродеионизации, соединенный по текучей среде с узлом для нанофильтрации, где узел для электродеионизации содержит концентрирующие и разбавляющие ячейки, имеющие ширину менее примерно 10 мм, что обеспечивает пониженное электросопротивление. При этом общее количество энергии, потребляемое в узле нанофильтрации с учетом рекуперации и узле электродеионизации, не превосходит 7,2 кВт-ч/килогаллон (1,9 кВт-ч/м3 или 6,85 МДж/м3) получаемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 230 до 500 млн-1.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ обработки исходной морской воды или другой воды с высокой минерализацией, чтобы уменьшить суммарное содержание растворенных твердых веществ при приложении энергии в количестве, не превосходящем примерно 7,2 кВт-ч/килогаллон (1,9 кВт-ч/м3 или 6,85 МДж/м3) фильтрата к устройству, и удаления фильтрата из установки, при этом фильтрат содержит примерно от 230 до 500 млн-1 суммарного количества растворенных твердых веществ.
- 2 019880
Краткое описание чертежей
Другие преимущества, особенности и виды применения данного изобретения станут очевидными из представленного ниже подробного описания неограничивающих вариантов осуществления данного изобретения, рассмотренных с привлечением прилагаемых чертежей, которые являются схематичными и представлены не в масштабе. Следует уточнить, что отмечен не каждый компонент и также не каждый компонент каждого варианта осуществления данного изобретения показан там, где иллюстрирование не является необходимым для понимания данного изобретения средними специалистами в данной области. На чертежах показано:
фиг. 1 - схематическое изображение, которое иллюстрирует систему в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данного изобретения; и фиг. 2 - схематическое изображение, которое иллюстрирует систему в соответствии с одним или несколькими другими вариантами осуществления данного изобретения.
Подробное описание чертежей
Это изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, рассмотренными в представленном ниже описании или проиллюстрированными чертежами. Данное изобретение может быть выполнено в виде других вариантов осуществления и может быть осуществлено на практике или реализовано различными путями. Кроме того, фразеология и терминология, использованные в данном документе в описательных целях, не должны рассматриваться в качестве ограничения. Использование слов включающий, содержащий, имеющий, имеющий в своем составе и включающий в себя и их вариантов означает охватывание приведенных далее элементов и их эквивалентов, а также дополнительных элементов. В случаях, когда данное описание и материалы, упомянутые для сведения, включают противоречивые моменты, данное описание должно превалировать.
Питьевая вода обычно имеет ΤΌ8 менее примерно 1000 млн-1; и в некоторых случаях питьевая вода может иметь ΤΌ8 менее примерно 500 млн-1. Примерами не питьевой воды являются морская вода или соленая вода, солоноватая вода, сточные воды и некоторые виды воды для промышленного водоснабжения. Ссылки на морскую воду в данном документе, как правило, применимы к другим видам не питьевой воды.
Некоторые особенности данного изобретения относятся к способам и устройству для очистки морской воды и другой не питьевой воды, которые используют, помимо прочего, системы электроопреснения и электрохимические системы, а также методы, которые могут быть совмещены с мембранными системами с использованием давления и/или системами для обработки воды. Электрохимические методы могут в общем также включать такие процессы, как непрерывная деионизация, электродиализ с заполненными ячейками, электрохимическая деионизация и реверсивный электродиализ. Как это использовано в данном документе, термин очищать относится к уменьшению суммарного содержания растворенных твердых веществ и опционально к уменьшению концентрации суспендированных твердых веществ, содержания коллоидных частиц и ионизованных и неионизованных примесей в исходной воде до уровня, при котором очищенная вода считается питьевой и может быть использована для тех же целей, что и пресная вода, включая, однако без ограничения ими, потребление людьми и животными, орошение и промышленные виды применения. Опреснение является видом очистки, при котором из морской воды удаляется соль. Исходная вода или вода, подлежащая обработке, в целом может быть из разных источников, включая воду с ΤΌ8 от примерно 3000 до примерно 40000 млн-1 или более. Исходная вода может быть, например, морской водой, солоноватой водой, сточными водами, промышленными сточными водами и возвратными водами нефтяной промышленности. Исходная вода может содержать высокие уровни одновалентных солей, двухвалентных и многовалентных солей и органические компоненты.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данное изобретение направлено на способ обработки морской воды или солоноватой воды, при этом исходная вода содержит растворенную смесь, в которой одновалентные ионы присутствуют в более высокой концентрации по сравнению с концентрациями двухвалентных и других многовалентных ионов. Необязательная первоначальная стадия, включающая обработку микрофильтрацией или обработку ультрафильтрацией, предлагается для удаления суспендированного твердого вещества, коллоидных веществ и/или растворенных веществ с увеличенной молекулярной массой. После указанной необязательной стадии в этом варианте осуществления обеспечивается первая стадия специализированного электроопреснения, чтобы селективным образом удалить фракцию одновалентных ионов, за которой, после любой стадии промежуточной обработки, следует этап, включающий вторую стадию мембранной обработки, такую как электродеионизация, чтобы получить воду, обладающую желательной конечной чистотой. Данный способ в целом обеспечивает функционирование при отборе воды в качестве продукта от 30 до 70% или более.
Электродеионизация (ΕΌΙ) представляет собой способ, который удаляет из воды или, по меньшей мере, уменьшает содержание в ней одного или нескольких ионизированных или способных к ионизации компонентов при использовании электрически активной среды и электрического потенциала, чтобы влиять на перенос ионов. Электрически активная среда обычно служит для поочередного сбора и разряда ионизированных или способных к ионизации компонентов и в некоторых случаях, чтобы способствовать переносу ионов, который может быть непрерывным, посредством механизмов ионного или электронного
- 3 019880 замещения. Устройства для электродеионизации (ΕΌΙ) могут содержать электрохимически активную среду с постоянным или временным зарядом и могут функционировать периодически, прерывистым образом, непрерывно и/или даже в режимах с изменением полярности. Устройства для электродеионизации могут функционировать для содействия протеканию одной или нескольких электрохимических реакций, специально разработанных для достижения или улучшения эксплуатационных характеристик. Кроме того, такие электрохимические устройства могут содержать электрически активные мембраны, такие как полупроницаемые или селективно проницаемые ионообменные или биполярные мембраны. Устройства для непрерывной электродеионизации (0ΈΌΙ) представляют собой устройства для электродеионизации, известные специалистам в данной области, которые функционируют таким образом, чтобы очистка воды могла выполняться непрерывно, наряду с тем, что ионообменный материал восстанавливается непрерывным образом. См., например, патенты США № 6824662, 6312577, 6284124, 5736023 и 5308466, каждый из которых включен в данный документ посредством ссылки на него. Технология непрерывной электродеионизации может включать такие процессы, как непрерывная деионизация, электродиализ с заполненными ячейками или электрохимическая деионизация. При контролируемых напряжении и условиях минерализации в системах непрерывной электродеионизации молекулы воды могут расщепляться с образованием водорода или ионов или групп гидроксония и гидроксида или гидроксильных ионов или групп, которые могут регенерировать ионообменную среду в устройстве и, соответственно, способствовать высвобождению из нее захваченных компонентов. Таким образом, поток воды, подлежащей обработке, может очищаться непрерывно без необходимости химического восстановления ионообменной смолы.
Устройства для электродиализа (ΕΌ) функционируют на основе принципа, сходного с устройствами для непрерывной электродеионизации, за исключением того, что устройства для электродиализа не содержат электроактивной среды между мембранами. Вследствие отсутствия электроактивной среды функционирование устройств для электродиализа может затрудняться исходной водой с низкой минерализацией по причине ее повышенного электрического сопротивления. Также, поскольку функционирование устройства для электродиализа при высокой минерализации исходной воды может приводить к увеличенному электрическому току, устройство для электродиализа наиболее эффективно при использовании исходной воды со средней минерализацией. В системах на базе электродиализа из-за отсутствия электроактивной среды расщепление воды неэффективно, и функционирования в таком режиме обычно избегают.
В устройствах для непрерывной электродеионизации и устройствах для электродиализа несколько смежных ячеек или отсеков обычно разделены селективно проницаемыми мембранами, которые позволяют прохождение либо положительно, либо отрицательно заряженных компонентов, однако обычно не тех и других вместе. В таких устройствах разбавляющие или обедняющие отсеки обычно расположены между концентрирующими или концентрационными отсеками. Когда вода протекает через обедняющие отсеки, то ионные и другие заряженные компоненты обычно втягиваются в концентрационные отсеки под действием электрического поля, такого как поле постоянного тока. Положительно заряженные компоненты притягиваются к катоду, обычно расположенному на одном конце стека из множества обедняющих и концентрационных отсеков, а отрицательно заряженные компоненты аналогичным образом притягиваются к аноду таких устройств, обычно расположенному на противоположном конце стека отсеков. Электроды обычно расположены в электролитных отсеках, которые, как правило, отделены от жидкостных каналов обедняющими и/или концентрационными отсеками. При нахождении в концентрационном отсеке заряженные компоненты обычно захватываются барьером из селективно проницаемой мембраны, по меньшей мере частично, определяющей концентрационный отсек. Например, дальнейшая миграция анионов из концентрационного отсека в направлении к катоду обычно предотвращается катионной селективной мембраной. Захваченные в концентрационном отсеке заряженные компоненты могут быть удалены потоком концентрата.
В устройствах для непрерывной электродеионизации и устройствах для электродиализа поле постоянного тока обычно прикладывается к ячейкам источником электрического напряжения и тока, соединенным с электродами (анодом или положительным электродом и катодом или отрицательным электродом). Источник напряжения и тока (в собирательном значении источник электропитания) может сам по себе питаться от устройств различного вида, таких как источник питания переменного тока или, например, источник питания с использованием солнечной энергии, энергии ветра или морских волн. На поверхностях раздела электрод/жидкость протекают электрохимические полуэлементные реакции, которые инициируют перенос ионов через мембраны и отсеки и/или способствуют ему. Специфические электрохимические реакции, которые происходят на электродах/поверхностях раздела, могут контролироваться до некоторой степени концентрацией соли в специализированных отсеках, в которых размещены электродные сборки. Например, при подаче в анодные электролитные отсеки воды с высокой концентрацией хлорида натрия имеет место тенденция к образованию газообразного хлора и ионов водорода, в то время как при подаче такой воды в катодный электролитный отсек имеет место тенденция к образованию газообразного водорода и гидроксильных ионов. Обычно ион водорода, образованный в анодном отсеке, будет связываться со свободным анионом, таким как хлоридный ион, для сохранения нейтральности заряда
- 4 019880 и образовывать раствор хлористо-водородной кислоты, и аналогичным образом, гидроксильный ион, образованный в катодном отсеке, будет связываться со свободным катионом, таким как ион натрия, для сохранения нейтральности заряда и образовывать раствор гидроксида натрия. В соответствии с другими вариантами осуществления этого изобретения реакционные продукты электродных отсеков, такие как образованные газообразный хлор и гидроксид натрия, могут быть использованы при необходимости в данном способе для дезинфекции, для очистки мембраны и устранения ее засорения, а также для регулирования рН.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления данного изобретения в системе для обработки может быть использовано несколько стадий для очистки воды или, по меньшей мере, для уменьшения концентрации растворенных в ней твердых веществ. Например, вода, подлежащая обработке, может быть очищена постадийно таким образом, что на каждой стадии удаляется селективным образом один или несколько типов растворенных твердых веществ, в результате чего получают очищенную, например обессоленную или даже питьевую, воду. В некоторых случаях на одной или нескольких стадиях может использоваться один или несколько операционных блоков, которые осуществляют селективное удержание некоторых растворенных компонентов, которые затем могут быть удалены на одной или нескольких последующих или расположенных ниже по потоку стадиях при использовании одного или нескольких других операционных блоков. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления системы очистки по данному изобретению на первой стадии могут удаляться растворенные компоненты одного вида или, по меньшей мере, может уменьшаться их концентрация. В других вариантах осуществления на первой стадии могут удаляться все растворенные компоненты, кроме одного их вида, или, по меньшей мере, может уменьшаться их концентрация. Любые оставшиеся компоненты, не удаленные из воды, могут затем быть удалены или их концентрация может быть уменьшена на одной или нескольких после дующих стадиях.
В некоторых вариантах осуществления данного изобретения могут использоваться потоки побочного продукта от одной или нескольких стадий, чтобы осуществить регенерацию или восстановление одной или нескольких других стадий. Выпускаемый поток или поток побочного продукта от одной или нескольких стадий системы по данному изобретению может иметь высокую концентрацию первого растворенного компонента, удаленного из воды, подлежащей обработке. Присутствие первого растворенного компонента в таком потоке может способствовать регенерации других операционных блоков на одной или нескольких других стадиях электродиализа могут удаляться из морской воды одновалентные компоненты или уменьшаться их концентрация. Для примера в табл. 1 представлены концентрации основных типичных растворенных веществ, которые составляют соли, содержащиеся в типичной морской воде. На основании этих компонентов и в предположении удаления примерно 80% от общей величины ΤΌ8 (общего количества растворенных твердых веществ) на первой стадии, функционирующей при отборе в качестве продукта примерно 67% воды и содержащей анионные и катионные селективные ионообменные мембраны для одновалентных ионов, может быть определен состав обедненного и обогащенного потоков, вытекающих с данной стадии, как функция коэффициента селективности мембраны. Коэффициент селективности мембраны может быть определен как
Селективность
где ν представляет собой молярность ионного компонента ί и
Δν представляет собой изменение молярности ионного компонента.
В табл. 2 представлены расчетные величины содержания растворенных веществ, остающихся в потоке, обедненном ионами, и потоке, обогащенном ионами, выпускаемых из первой ступени разделительного устройства, содержащей анионные и катионные селективные мембраны для одновалентных ионов с селективностями 1 (неселективные), 5 и 10. Данные в табл. 2 получены для исходной воды с ΤΌ8 примерно 20000 млн-1 и при предполагаемом отборе воды в качестве продукта примерно 67%.
- 5 019880
Таблица 1
Типичный состав морской воды
Компоненты Концентрация, млн1
Хлорид 19000
Сульфат 2700
Бромид 65
Силикат 3
Иодид 0,06
Фосфат 0,07
Натрий 16500
Магний 1350
Кальций 400
Калий 380
Литий 0, 17
Бор 4,6
Стронций 8
Молибден 0,01
Марганец 0,002
Алюминий 0,01
Кадмий 0,00011
Хром 0,00005
Кобальт 0,0004
Медь 0,003
Железо 0,06
Свинец 0,00003
Никель 0,007
Селен 0,00009
Серебро 0,0003
Цинк 0, 01
Таблица 2
Свойства обедненного и обогащенного потоков при подаче умягченной морской воды в 2-ступенчатые устройства для электродиализа
Электродиализ, селективный в отношении Электродиализ с удвоенной селективностью Неселективный электродиализ
одновалентных ИОНОВ
Концентрация Са, моль/л Ь31 Концентрация Са, моль/л 1,51 Концентрация Са, моль/л Ь31
5,1 1,08 2,63 0,79 17,78 1, 62
Как можно видеть из табл. 2, для устройств, содержащих мембраны, селективные в отношении одновалентных ионов, концентрации растворенных веществ, таких как кальций, магний и сульфат, которые вызывают засорение концентрационных отсеков устройства и образования в них отложений, поддерживаются при сравнительно низких уровнях содержания в обогащенном потоке по сравнению с устройствами с использованием неселективных мембран. Результат заключается в том, что использование устройства с мембранами, селективными в отношении одновалентных ионов, позволяет увеличить отбор воды в качестве продукта без вызывания осаждения солей и результирующего ухудшения характеристик или засорения устройства для опреснения. Селективность в отношении одновалентных ионов может не обязательно снижать непропорциональным образом уровни бикарбоната в обогащенном потоке, однако потенциальная возможность осаждения бикарбонатных соединений, таких как бикарбонат кальция, тем не менее понижается по причине непропорционального снижения уровней содержания кальция (например, по отношению к натрию) в обогащенном потоке. Кроме того, как будет рассмотрено более подробно ниже, кислые электролитные продукты, полученные при использовании высокоминерализованного раствора хлорида натрия в качестве электролита, могут быть использованы в качестве реагента, подаваемого в поток концентрата, чтобы регулировать и понижать величину рН потока концентрата и, соответствен
- 6 019880 но, сдерживать потенциальную способность любого остаточного бикарбоната кальция в потоке концентрата к образованию отложений посредством смещения равновесного состояния бикарбоната от карбонатной формы.
Поток побочного продукта (например, поток концентрата от стадии электродиализа, селективного в отношении одновалентных ионов) мог бы иметь высокую концентрацию таких компонентов, например хлорида натрия, которые могут быть затем использованы, чтобы способствовать восстановлению функционирования ионообменного узла с возможностью его последующего опционального использования для селективного удаления из воды, подлежащей обработке, двухвалентных компонентов или же уменьшения их концентрации. Кроме того, когда дополнительные ступени, включающие другие виды операционных блоков, используются для дополнительного удаления или уменьшения концентрации оставшихся компонентов и/или следовых загрязнений из части или всего обедненного потока, то могущие вызвать проблемы компоненты, которые остаются в обедненном потоке, выпускаемом с первой стадии, селективным образом удаляются перед конечным использованием (например, это удаление бора селективным ионным обменом перед использованием воды для орошения в сельском хозяйстве) или перед подачей ко второй мембранной структуре комплексной системы (например, это удаление кальция и магния посредством химически регенерируемого катионного обмена, чтобы избежать засорения второй мембранной ступени и образования в ней отложений).
Посредством размещения опционального узла для ионного обмена, размещенного после первой ступени для селективного удаления одновалентных ионов, обеспечивается возможность проведения дополнительных процессов, выгодных для функционирования ионообменного узла. Функционирование ионообменного узла, например узла катионного обмена для удаления кальция и магния из исходной воды, гораздо менее эффективно в отношении его способности к удалению, если исходная вода имеет высокую общую минерализацию. Соответственно, посредством функционирования узла для ионного обмена, размещенного после первой ступени для удаления соли, в которой уже удаляется большая часть солей, присутствующих в исходной воде, данный узел для ионного обмена будет работать более эффективно и предоставлять очищенный продукт лучшего качества при меньшей потребности в химической регенерации.
Кроме того, когда дополнительные ступени с другими видами операционных блоков используются для дополнительного удаления оставшихся компонентов из потока воды или снижения их концентрации, то любые потоки побочного продукта от них также могут быть использованы, чтобы способствовать регенерации одного или нескольких других операционных блоков на других стадиях.
Другие особенности данного изобретения могут быть рассмотрены как направленные на уменьшение общего количества побочного продукта или отходов, связанных с очисткой воды, подлежащей обработке. Фактически, поток побочного продукта от одной или нескольких ступеней или операционных блоков может быть направлен к одной или нескольким ступеням или операционным блокам, расположенным выше или ниже по потоку, и объединен с водой, подлежащей обработке, и/или использован, чтобы способствовать функционированию таких операционных блоков.
В соответствии с одной или несколькими особенностями данного изобретения системы и методы электродеионизации (ΕΌΙ), включая системы непрерывной электродеионизации (СЕЭ1). могут быть объединены с одним или несколькими методами для очистки не питьевой воды, например воды с ΤΌ8 более примерно 5000 млн-1, чтобы получить питьевую воду. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данного изобретения на одной или нескольких стадиях используются методы отделения с приложением давления, такие как фильтрация, для удаления части ΤΌ8 в исходной не питьевой воде и один или несколько методов отделения с приложением электродвижущей силы, таких как электродеионизация, чтобы дополнительно удалить часть ΤΌ8 в первоначально отфильтрованной воде для получения, в конечном счете питьевой воды. Методы отделения с приложением давления могут быть основаны на системах и технологии нанофильтрации (ΝΡ). В соответствии с другими вариантами осуществления метод отделения с приложением электродвижущей силы, такой как электродиализ или электрохимическая деионизация, однако не ограничиваясь ими, может быть использован, например, совместно с системами и методами фильтрации и/или электродеионизации, чтобы очистить, например опреснить, воду. Другие варианты осуществления данного изобретения предполагают использование комбинаций таких систем и методов. Так, например, системы электродеионизации могут быть использованы совместно с двумя или более системами, которые в комбинации удаляют предпочтительным образом один или несколько видов растворенных твердых веществ. Фактически, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данного изобретения стадия электродеионизации может быть использована со стадией электродиализа и/или стадией ионного обмена.
Методы нанофильтрации могут быть использованы для удаления компонентов меньшего размера по сравнению с теми, которые могут быть удалены ультрафильтрацией (ИР), однако они обычно не удаляют все те компоненты, которые могут быть удалены методами обратного осмоса. Мембраны для нанофильтрации могут объединять как стерические, так и электрические эффекты при отфильтровывании или селективном отделении растворенных компонентов. Соответственно, мембраны для нанофильтрации могут, например, удалять или уменьшать концентрацию незаряженных органических молекул, включая,
- 7 019880 например, органические молекулы с молекулярной массой более примерно 150 Да или в некоторых случаях более примерно 300 Да. Двухвалентные и/или многовалентные ионы обычно удаляются при степени удаления более примерно 90%. Однако в некоторых случаях она составляет более примерно 95% и в некоторых видах применения более примерно 98% многовалентных компонентов может быть удалено такими селективными методами. Системы нанофильтрации, однако, обычно менее эффективны для удаления одновалентных ионов по сравнению с двухвалентными или не одновалентными ионами и могут удалять, например, менее примерно 10%, менее примерно 25%, менее примерно 50%, менее примерно 75% или менее примерно 90% одновалентных ионов, присутствующих в исходной воде, подлежащей обработке. Мембраны для нанофильтрации могут быть изготовлены из различных материалов, включающих, например, полиамидные материалы. См., например, патенты США № 6723241 и 6508936, а также публикацию патента США № 2003, 5736023 и 5308466, которые включены в данный документ посредством ссылки.
Как отмечено выше, в отдельных случаях системы и методы нанофильтрации могут не удалять одновалентные ионы эффективным образом или, по меньшей мере, до такого их содержания, которое желательно и/или экономически целесообразно. Морская вода, однако, обычно имеет величину ΤΌ8, в которой примерно три четверти составляют компоненты в форме одновалентных солей. Табл. 1 представляет типичные концентрации различных, однако не обязательно всех, компонентов в морской воде.
Сопутствующее рабочее давление, требующееся для обработки воды с использованием мембран, может быть существенно меньше рабочего давления, требующегося для прохождения воды через мембраны для обратного осмоса, в которых одновалентные соли вносят значительный вклад в разность осмотического давления между исходной водой и пермеатом. В зависимости от применения, исходная вода может быть очищена в устройстве для нанофильтрации при рабочем давлении менее примерно 600 фунтов/кв.дюйм (4140 кПа); в некоторых случаях при рабочем давлении менее примерно 500 фунтов/кв.дюйм (3450 кПа) или в других случаях при рабочем давлении примерно 400 фунтов/кв.дюйм (2760 кПа) или менее. В полученном при этом пермеате концентрация органических компонентов и концентрация двухвалентных и не одновалентных ионов обычно уменьшены на величину более чем примерно 90%, наряду с тем, что удерживается более чем примерно 10% одновалентных ионных компонентов. В зависимости от конкретной конфигурации и исходной воды удерживается или извлекается более чем примерно 25% одновалентных ионов; в некоторых видах применения извлекается более чем примерно 50% одновалентных ионов и в других видах применения извлекается более чем примерно 75% одновалентных ионных компонентов. Поэтому устройство для нанофильтрации морской воды, солоноватой воды или исходной воды сходного состава может давать фильтрат, в котором в значительной степени уменьшено содержание двухвалентных и не одновалентных ионных компонентов и/или органических компонентов, однако может оставаться значительная часть первоначальных одновалентных ионных компонентов, таких как хлорид натрия. У фильтрата по сравнению с исходной водой может иметь место снижение ΤΌ8 примерно 30% или более (в некоторых случаях вплоть до примерно 95%). В большинстве случаев, однако, фильтрат морской воды при однопроходной нанофильтрации не подходит для потребления людьми или использования в видах применения, требующих пресной воды, и может потребоваться дополнительная обработка, чтобы получить подходящую воду.
В соответствии с одной группой вариантов осуществления данного изобретения продукт, например фильтрат со ступени нанофильтрации, подается на ступень электродеионизации (например, в узел непрерывной электродеионизации).
Двухвалентные и многовалентные катионы, такие как магний и кальций, которые обычно вносят вклад в жесткость воды, могут быть в большом количестве удалены на ступени нанофильтрации или на промежуточной ступени ионообменного умягчения воды ниже по потоку от ступени электродиализа, селективной по одновалентным ионам. Устройства для электродеионизации могут, в свою очередь, удалять одновалентные катионы и/или анионы, такие как хлорид натрия, и также функционировать при более низкой потребляемой мощности в случае исходной воды, свободной от двухвалентных ионов. Соответственно, исходная вода, которая содержит в качестве растворенного твердого вещества в основном одновалентные ионы, может быть эффективно очищена пропусканием воды через один или несколько узлов для электродеионизации и один или несколько узлов для нанофильтрации. Для каждой стадии могут быть выполнены один или несколько проходов и два узла или более для электродеионизации могут быть использованы последовательно или при любом подходящем расположении. Обычно ступени нанофильтрации предшествуют ступеням электродеионизации. Такие конфигурации могут приводить к снижению или даже к предотвращению засорения операционных блоков и/или компонентов, расположенных ниже по потоку, например в концентрационных отсеках, и действующих совместно узлах устройства для электродеионизации, а также патрубков и трубопроводов. Поэтому один или несколько узлов для нанофильтрации могут быть использованы преимущественно для удаления двухвалентных и/или многовалентных ионов, например ионов, обусловливающих жесткость воды, и одно или несколько устройств для электродеионизации могут быть использованы преимущественно для удаления одновалентных ионов, соответственно уменьшая или устраняя склонность к засорению. Фактически, данное изобретение может быть направлено на системы и способы, которые обеспечивают одну или несколько стадий или
- 8 019880 операционных блоков, которые могут удалять из потока воды один или несколько двухвалентных и/или многовалентных компонентов или, по меньшей мере, уменьшать их концентрацию и одну или несколько стадий или операционных блоков, которые могут удалять из потока воды один или несколько одновалентных компонентов или, по меньшей мере, уменьшать их концентрацию. Вода, полученная при этом в качестве продукта, может быть, соответственно, отнесена к питьевой воде.
Другие особенности данного изобретения направлены на системы и способы очистки потока воды посредством снижения или даже сведения к минимуму тенденции одного или нескольких компонентов в потоке воды к засорению мембранных устройств или образованию в них отложений на первой стадии или предварительных стадиях или посредством удаления одновалентных компонентов или, по меньшей мере, уменьшения их концентрации на второй стадии или последующих стадиях.
Первая стадия, например, фильтрация, такая как нанофильтрация, может выполняться при потреблении энергии примерно 4,7 кВт-ч/килогаллон (4,47 МДж/м3) или менее. Вторая стадия, например, электрохимическая обработка, такая как электродеионизация, может выполняться при потреблении энергии примерно 2,3 кВт-ч/килогаллон (2,19 МДж/м3) или менее. Соответственно, ожидаемое общее потребление энергии может составлять примерно 7 кВт-ч/килогаллон (6,66 МДж/м3), что соответствует значительному снижению потребляемой энергии по сравнению с другими способами опреснения, такими как опреснение испарением, обратный осмос, опреснение с двухпроходной нанофильтрацией и гибридные способы нанофильтрации/обратного осмоса и нанофильтрации/испарения.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данного изобретения жидкости, содержащие удержанные (отфильтрованные) компоненты и концентрат, которые образуются в ходе этого процесса и обычно содержат большее количество растворенных твердых компонентов по сравнению с использованной исходной водой, могут быть выпущены в источник исходной воды или в обычные очистные сооружения для обработки сточных вод. Концентрат, выпускаемый, например, из узла для непрерывной электродеионизации, может быть использован повторно и возвращен в качестве исходной воды или в комбинации с исходной водой в узле для нанофильтрации. В некоторых случаях, например, когда концентрированный рассол выпускается из отсеков для концентрата узла для непрерывной электродеионизации, данный рассол, который может быть практически полностью или в основном свободен от двухвалентных и многовалентных ионов или иметь пониженный уровень содержания компонентов, образующих отложения, может быть использован в качестве исходного рассола для производства дезинфицирующего средства, такого как гипохлорит натрия, однако без ограничения этим. Умягченный рассол может обеспечивать источник хлорсодержащего компонента, способного к электролизу, для использования в системах, образующих дезинфицирующее средство, в которых может быть использовано, например, электролитическое устройство. Соответственно, если очищенная вода, полученная при использовании некоторых особенностей данного изобретения, может принести пользу при последующем использовании для дезинфекции, то это обеспечивает возможность получения готового источника умягченного концентрированного рассола и/или дезинфицирующего средства при низких затратах.
Перед обработкой исходной воды могут быть выполнены различные процедуры ее предварительной обработки. Например, методы предварительной обработки могут быть использованы для исходной воды, которая может содержать твердые вещества или другие материалы, способные оказывать влияние на какую-либо стадию или устройство, такое как устройство для нанофильтрации или устройство для электродеионизации, или снижать их эффективность. Процессы предварительной обработки могут быть выполнены перед устройством для нанофильтрации и/или устройством для электродеионизации и могут включать, например, фильтрацию твердых частиц, фильтрацию песка, фильтрацию углерода, микрофильтрацию, такую как микрофильтрация в поперечном потоке (СМЕ), их комбинации и другие способы, направленные на снижение содержания твердых частиц. Также может быть выполнена регулировка рН и/или щелочности исходной воды посредством, например, добавления кислоты, основания или буфера или посредством аэрации.
Особенно важное опциональное преимущество варианта осуществления, включающего первую стадию, селективную в отношении одновалентных ионов, заключается в том, что поскольку отбор воды в качестве продукта в такой системе больше, чем в технологиях, используемых в настоящее время, то объем предварительной обработки, требующейся для исходной воды, существенно уменьшается. Соответственно, пропорционально снижается требуемая производительность оборудования для предварительной обработки. Результатом являются пониженные стоимость и объем оборудования для предварительной обработки и/или, в качестве варианта, возможность использования систем для предварительной обработки, которые обычно не подходили бы с экономической точки зрения. Например, мембранная микрофильтрация, т.е. технология, которая удаляет не только объемные твердые частицы, но также и микробные загрязняющие компоненты и другие вредные коллоидные примеси в исходной воде, может быть использована более рентабельным образом в качестве замены традиционным и менее эффективным системам отфильтровывания песка. Это улучшает качество воды, получаемой в качестве конечного продукта, наряду с повышением надежности последующих компонентов для обработки.
- 9 019880
Один из вариантов осуществления устройства по данному изобретению проиллюстрирован на фиг. 1. Устройство 100 включает один или несколько узлов 110 для нанофильтрации, а также один или несколько узлов 120 для электродеионизации. Узел 110 для нанофильтрации содержит нанофильтрующую мембрану, размещенную в корпусе. Узел 120 для электродеионизации содержит один или несколько анодов, катодов, концентрационных и обедняющих отсеков. Потоки исходной воды поступают в обедняющие, концентрационные и электродные отсеки узла 120 для электродеионизации. Источником 140 исходной воды может являться, например, океан. Исходная вода может закачиваться через трубопровод 150 и подаваться под давлением насосом 130 для протекания через нанофильтрующую мембрану в узле 110 для нанофильтрации. Обычно насос 130 прикладывает к подаваемой воде давление примерно 600 фунтов/кв.дюйм (4140 кПа) или менее (рабочее давление). Пермеат из узла 110 для нанофильтрации, в котором понижено содержание многовалентных ионных компонентов, протекает через трубопровод 160 в качестве исходного потока в узел 120 для электродеионизации. Отфильтрованная жидкость из узла 110 протекает через трубопровод 170 и может быть направлена, например, назад в источник 140 исходной воды.
Энергия может быть рекуперирована из потока концентрата и использована, например, для нагревания исходной воды, получения электроэнергии и/или для предоставления энергии для других процессов или операционных блоков, которые не обязательно непосредственно связаны с устройством 100. Вода через трубопровод 160 может подаваться в любые обедняющие, концентрационные и/или электродные отсеки узла 120 для электродеионизации. Узел 120 для электродеионизации обычно питается от источника электрического тока (не показан), который может быть сконфигурирован так, чтобы давать электрическое поле с изменением полярности. Очищенная вода поступает в трубопровод 180, по которому она может направляться для использования или хранения в качестве питьевой воды. Питьевая вода, при необходимости, может быть подвергнута консервированию или дополнительной дезинфекции. Поток концентрата из узла 120 для электродеионизации может быть выпущен в отходы через трубопровод 190, может быть возвращен в устройство через трубопровод 192 и использован повторно или может быть использован в качестве рассола через трубопровод 194. Поток концентрата может иметь содержание хлорида натрия, сходное с его содержанием в морской воде, и может являться источником исходной воды для узла 110 для нанофильтрации.
Устройства и способы по данному изобретению могут функционировать непрерывным или периодическим образом и могут функционировать при фиксированном расположении оборудования или на мобильной платформе, например на борту судна или на транспортном средстве. Также могут быть использованы системы многопроходной непрерывной электродеионизации, в которых исходная вода обычно протекает через устройство два раза или более, или она может протекать через опциональное второе устройство. В некоторых случаях устройство для электродеионизации может быть нагрето, чтобы, например, увеличить скорость переноса внутри них ионных компонентов. Соответственно, устройство для электродеионизации может функционировать при температуре окружающей среды; в качестве варианта устройство для электродеионизации может функционировать при температуре более примерно 30°С, более примерно 40°С или даже более примерно 50°С.
В некоторых случаях может оказаться желательным уменьшение внутреннего электрического сопротивления устройства для электродеионизации, чтобы минимизировать потребление энергии. Поэтому в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления данного изобретения для отделения или ограничения обедняющих и/или концентрационных отсеков могут быть использованы мембраны с низким электросопротивлением. Например, индивидуальные отсеки или ячейки устройства для электродеионизации могут быть сконструированы таким образом, чтобы иметь ширину менее примерно 10 мм. Использование мембран с низким электросопротивлением и/или тонких отсеков может способствовать снижению электросопротивления или нагрузки и, следовательно, служить для уменьшения потребности в электропитании. Мембраны с низким электросопротивлением, которые могут быть использованы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления данного изобретения, включают, например, мембраны, поставляемые на рынок под торговым названием ΝΕΘ8ΕΡΤΑ® компанией Α8ΤΘΜ Сотротайои, Токио, Япония. В некоторых вариантах осуществления данного изобретения пространство между мембранами может составлять, например, менее примерно 0,1 дюйма (2,54 мм), примерно 0,06 дюйма (1,52 мм) или менее или примерно 0,05 дюйма (1,27 мм) или менее.
В некоторых видах применения может оказаться важным или желательным снижение концентрации компонентов бора в воде до уровня, приемлемого для сельского хозяйства и/или потребления людьми. Например, желательная концентрация компонентов бора может составлять менее примерно 1 млн-1. В некоторых случаях желательная концентрация компонентов бора соответствует уровню, предписанному правительством и/или организациями здравоохранения, или ниже этого уровня. Например, концентрация бора может соответствовать уровню, рекомендуемому Всемирной организацией здравоохранения, который составляет примерно 0,5 млн-1, или быть ниже этого уровня. Фактически, в некоторых видах применения концентрация бора в обработанной воде составляет предпочтительно менее примерно 0,4 млн-1.
- 10 019880
Поскольку морская вода часто содержит высокие уровни бора, например от примерно 1 до примерно 4 млн-1, то может быть затруднено достижение рекомендуемых или предписанных целевых уровней содержания бора при использовании обычных способов опреснения. Устройства и способы по данному изобретению могут быть выгодным образом использованы для снижения концентрации компонентов бора в исходной воде до приемлемого уровня. Фактически, некоторые варианты осуществления данного изобретения направлены на устройства и способы, которые снижают концентрацию бора в исходном потоке от примерно 4,6 до менее примерно 0,5 млн-1.
В дополнение к снижению затрат на энергию, устройства и способы по данному изобретению могут обеспечивать меньшие капитальные затраты, эксплуатационные расходы и/или затраты на техническое обслуживание. Например, вследствие способности к функционированию при более низких рабочих давлениях в устройствах по данному изобретению могут быть использованы материалы с более низкой стоимостью, такие как пластиковые трубопроводы, вместо трубопроводов высокого давления из нержавеющей стали и/или титановых сплавов, которые обычно требуются для систем обратного осмоса.
Для очистки морской воды требуется отделить воду от растворенных в ней компонентов. Энергия, требующаяся для выполнения этого отделения, представляет собой количество энергии, требующейся для преодоления разности осмотического давления между исходной водой (морской водой) и продуктом (пресной водой).
Осмотическое давление морской воды, Р8те, может быть определено из уравнения Вант-Гоффа: Ρ?,,,.=ο·Ρ·Τ. где с - молярная концентрация ионов, В - газовая постоянная, 0,082 л-бар/(град-моль) (8,314 Дж/(молыК)), и Т - абсолютная температура в кельвинах, Т=300 К (примерно 27°С). Концентрация ионов соли в морской воде составляет примерно 1,12 моль/л, в предположении раствора чистого хлорида натрия. Поэтому осмотическое давление определяется как составляющее примерно 400 фунтов/кв.дюйм (2760 кПа) (1,12·0,082·300=27,6 бар).
Энергия, требующаяся для опреснения, обычно указывается в расчете на 1000 галлонов очищенной воды в час. Приблизительная величина теоретически минимальной энергии, требующейся для опреснения морской воды, составляет примерно 2,9 кВъч/килогаллон (2,76 МДж/м3) (или примерно 0,77 кВтш/м3), при ее определении в соответствии с указанным ниже уравнением, в предположении давления на мембране примерно 400 фунтов/кв.дюйм (2760 кПа) (для нанофильтрующей мембраны) и КПД насоса 100%:
Эффективная мощность в л.с. = [(галлонов/мин)(фунтов/кв.дюйм)]/[(1715) (КПД)] = [(16,67)(400)]/[(1715)(1)] = 3,89 л.с. (2,9 кВт).
Полагают, что требующаяся минимальная энергия не зависит от способа, используемого для опреснения морской воды (с использованием нагревания или давления).
Пример 1.
Сравнение известных устройств с использованием обратного осмоса с устройствами и способами по данному изобретению иллюстрирует экономию энергии, которая может быть достигнута. Обычное устройство с использованием обратного осмоса требует примерно 19,2 кВъч/килогаллон (18,26 МДж/м3) для опреснения морской воды, как показано представленным ниже уравнением. В данном расчете принятое давление на мембране составляет примерно 900 фунтов/кв.дюйм (6210 кПа), принятый КПД насоса составляет примерно 85% и принятый отбор воды в качестве продукта составляет примерно 40%. Кроме того, принято, что при расходе на входе примерно 41,67 галлонов/мин (0,1577 м3/мин) образуется примерно 16,67 галлонов/мин (0,0631 м3/мин) пермеата и примерно 25 галлонов/мин (0,0946 м3/мин) возвратной воды. Предполагается, что методы рекуперации энергии не используются.
Эффективная мощность в л.с = [(галлонов/мин)(фунтов/кв.дюйм)]/[(1715)(КПД)] = [(41,67)(900)]/[(1715)(0,85)] = 25,73 л.с. (19,2 кВт).
Однако если используются методы рекуперации энергии, то рассчитанная потребность в энергии может быть уменьшена. Примеры агрегатов или оборудования для рекуперации энергии включают, например, турбину, такую как колесо Пельтона, или устройство для обмена давления. Устройства обоих видов могут рекуперировать энергию от возвратного потока высокого давления и передавать энергию исходному потоку, поступающему в устройство для обратного осмоса. Узел с колесом Пельтона обычно имеет эффективность рекуперации энергии примерно 80%, а устройства объемного вытеснения обычно могут обладать эффективностью рекуперации энергии от примерно 90 до примерно 95%.
Чтобы рассчитать влияние рекуперации энергии на общее потребление энергии, предполагают, что примерно 40% энергии расходуется потоком пермеата (0,4· 19,2 кВъч/килогаллон (5,07 кВъч/м3 или 18,26 МДж/м3)=7,68 кВт^ч/килогаллон (2,03 кВт-ч/м3 или 7,30 МДж/м3)) и примерно 60% энергии расходуется возвратным потоком (0,6· 19,2=11,52 кВт^ч/килогаллон (3,04 кВтш/м3 или 10,96 МДж/м3)). В предположении, что, например, примерно 93% энергии в возвратном потоке может быть рекуперировано, расходуется, соответственно, примерно 7% (0,07·11,52=0,81 кВт^ч/килогаллон (0,21 кВт^ч/м3 или 0,77 МДж/м3)). Поэтому общее потребление энергии устройством для обратного осмоса с использованием технологии рекуперации энергии составляет примерно 7,68+0,81=8,49 кВтш/килогаллон (2,24 кВтш/м3 или 8,08 МДж/м3).
- 11 019880
Пример 2.
Чтобы оценить общее количество энергии, требующейся для опреснения морской воды при использовании устройства, содержащего комбинацию узлов для нанофильтрации и для электродеионизации, определяют независимым образом величины энергии, потребляемые каждым из узлов, и затем их объединяют.
Энергия, потребляемая узлом для нанофильтрации, оценивается как составляющая примерно
10.7 кВт-ч/килогаллон (10,18 МДж/м3) (примерно 2,8 кВт-ч/м3), как показано представленным ниже уравнением:
Эффективная мощность в л.с. = [(галлонов/мин)(фунтов/кв.дюйм)]/[(1715)(КПД)] = [(41,67)(500)]/[(1715)(0,85)] = 14,3 л.с. (10,7 кВт).
Эта оценка была основана на предположении, что давление на мембране составляет примерно 500 фунтов/кв.дюйм (3450 кПа), КПД насоса составляет примерно 85%, и отбор воды в качестве продукта составляет примерно 40%. Эта оценка также была основана на том, что расход на входе составляет примерно 41,67 галлонов/мин (0,1577 м3/мин) и образуется примерно 16,67 галлонов/мин (0,0631 м3/мин) пермеата и примерно 25 галлонов/мин (0,0946 м3/мин) возвратной воды. Предполагается, что методы рекуперации энергии не были использованы.
Методы рекуперации энергии могут быть использованы в устройствах для нанофильтрации аналогично тому, как это было описано выше для устройств с использованием обратного осмоса. Кроме того, аналогичные допущения были использованы в отношении влияния рекуперации энергии: предполагается, что примерно 40% энергии расходуется потоком пермеата (0,4-10,7 кВт-ч/килогаллон (2,83 кВт-ч/м3 или 10,18 МДж/м3)=4,28 кВт-ч/килогаллон (1,13 кВт-ч/м3 или 4,07 МДж/м3)) и примерно 60% энергии расходуется возвратным потоком (0,6-10,7=6,42 кВт-ч/килогаллон (1,70 кВт-ч/м3 или 6,11 МДж/м3)). Если примерно 93% энергии в возвратном потоке рекуперируется, то расходуется, соответственно, примерно 7% (0,07-6,42=0,45 кВт-ч/килогаллон (0,12 кВт-ч/м3 или 0,43 МДж/м3)). Соответственно, общее потребление энергии устройством для нанофильтрации составляет примерно 4,73 кВт-ч/килогаллон (4,28+0,45=4,73 кВт-ч/килогаллон (1,25 кВт-ч/м3 или 4,50 МДж/м3).
Чтобы потреблять меньше энергии, чем система обратного осмоса в отдельности, требуется устройство для опреснения, содержащее ступени нанофильтрации и непрерывной электродеионизации в комбинации одной с другой. Как рассмотрено выше, ступень нанофильтрации потребляет примерно
4.7 кВт-ч/килогаллон (1,24 кВт-ч/м3 или 4,47 МДж/м3), в то время как общее потребление энергии системой обратного осмоса составляет примерно 8,5 кВт-ч/килогаллон (2,25 кВт-ч/м3 или 8,09 МДж/м3). Соответственно, чтобы обеспечить общее потребление энергии меньше, чем в системе обратного осмоса, потребление энергии на ступени непрерывной электродеионизации предпочтительно должно составлять примерно 3,8 кВт-ч/килогаллон (1,00 кВт-ч/м3 или 3,61 МДж/м3) или менее.
Если система для нанофильтрации отфильтровывает примерно 91% от общего количества растворенных твердых веществ, содержащихся на входе в подаваемой морской воде, то расположенный ниже по потоку модуль непрерывной злектродеионизации предпочтительно должен удалять примерно 90% оставшихся растворенных твердых частиц, чтобы вода удовлетворяла стандартам для питьевой воды с ΤΌ8 менее 500 млн-1. Поэтому, чтобы конкурировать с системами обратного осмоса, модуль непрерывной электродеионизации для удаления этого количества твердого вещества должен нуждаться в энергии в количестве менее примерно 3,8 кВт-ч/килогаллон (1,00 кВт-ч/м3 или 3,61 МДж/м3) воды, полученной в качестве продукта.
Пример 3.
Устройство приводилось в действие для определения возможности очистки (опреснения) морской воды до уровня менее примерно 500 млн-1 ΤΌ8. Устройство содержало узел для нанофильтрации и узел для непрерывной электродеионизации, который отвечает вышеуказанным требованиям в отношении потребления энергии (менее примерно 3,8 кВт-ч/килогаллон (1,00 кВт-ч/м3 или 3,61 МДж/м3). Искусственную морскую воду готовили из смеси искусственной морской соли ΙΝ8ΤΑΝΤ ОСЕЛИ®, производства компании Лциагшт БуЦспъ. МеШог, ОЫо.
Узлы для нанофильтрации и для непрерывной электродеионизации функционировали при следующих условиях.
Как для узлов нанофильтрации, так и для узлов непрерывной электродеионизации использовали замкнутые контуры. Исходная вода для электродного отсека узла непрерывной электродеионизации, которая была отделена от воды, образованной в качестве продукта нанофильтрацией, была образована водой от обратного осмоса с добавлением Н2БО4, чтобы достичь величины рН примерно 2. Содержание кальция в исходной воде составляло примерно 50 мг/л, при его измерении как СаСО3.
В устройстве для нанофильтрации использовали мембрану ΕΕΕΜΤΕί.’®® ΝΕ90 (4x40), производства компании Τίκ Ωο\ν СНет1са1 Сотрапу, М161аи6, М1сЫдаи. К потоку воды на входе узла для нанофильтрации прикладывали давление примерно 500 фунтов/кв.дюйм (3450 кПа), и вода имела электропроводность примерно 45,5 мСм/см. Пермеат из узла для нанофильтрации имел электропроводность примерно 4,2 мСм/см при расходе примерно 3,25 л/мин. Расход отфильтрованной жидкости составлял примерно
- 12 019880 л/мин. Номинальная рабочая температура узла составляла примерно 23°С.
Оценивали два разных узла для непрерывной электродеионизации, обозначенных как стек А (пониженное электросопротивление) и стек В (стандарт). Каждый из стеков А и В содержал 20 пар ячеек, расположенных на пути протекания, изогнутом с образованием 2 ступеней, по 10 пар ячеек на каждой ступени. Длина пути протекания составляла примерно 28 дюймов (0,71 м). В обоих стеках используется анод на базе оксида иридия, катод из нержавеющей стали и смесь примерно 50/50 анионной смолы сильного основания/катионной смолы сильной кислоты ЭОХУЕХ'1™ ΜΛΚΑΤΗΘΝ, обе производства Т11С Ωο\ν С11ст1са1 Сотрапу, Μίάΐαηά, М1сЫдаи. Расстояние между мембранами в каждом из стеков А и В составляло примерно 0,06 дюйма (1,52 мм). Стек А включал чередующиеся ионообменные мембраны.
Условия функционирования и характеристики обоих модулей обобщены в табл. 2. Данные о потреблении энергии, представленные в табл. 3, не учитывают эффективность подачи электропитания.
Эти данные показывают, что стек А предпочтительнее стека В, поскольку стек А производит продукт аналогичного качества при таком же расходе, однако при использовании примерно на 40% меньше энергии.
Соответственно, в предположении, что устройство для нанофильтрации требует примерно
4,7 кВт-ч/килогаллон (1,24 кВт-ч/м3 или 4,47 МДж/м3) для достижения желательной производительности при степени удаления менее примерно 90%, устройство, содержащее узлы для нанофильтрации и для непрерывной электродеионизации, обеспечивает потребление энергии примерно 7 кВт-ч/килогаллон (1,85 кВт-ч/м3 или 6,66 МДж/м3).
Это общее потребление энергии примерно на 15% меньше потребления энергии обычным устройством с использованием обратного осмоса.
Таблица 3
Рабочие и измеренные параметры стеков А и В для непрерывной электродеионизации
Эксплуатационный или измеренный параметр Стек А Стек В
Расход через разбавляющий отсек (мл/мин) 280 280
Расход через концентрационный отсек (мл/мин) 72 73
Расход через электродный отсек (мл/мин) 250 200
Электропроводность исходного потока (мСм/см) 4,2 4,2
Электропроводность продукта (мСм/см) 570 550
Перепад давления в разбавляющем отсеке (фунты/кв. дюйм (кПа)) 5,6 (38,6) 7,5 (51,8)
Перепад давления в концентрационном отсеке (фунты/кв. дюйм (кПа)) 2,2 (15,2) 3,6 (24,8)
Перепад давления в электродном отсеке (фунты/кв. дюйм (кПа)) 6,4 (44,2) 8,9 (61,4)
Приложенный электродный потенциал (В, постоянное напряжение) 17, 15 26, 6
Напряжение на парах ячеек (В, постоянное напряжение) 13, 5 22,0
Напряжение на одной паре ячеек (В, постоянное напряжение) 0, 675 1,1
Потребляемый ток (А) 0,84 0, 83
Потребляемая энергия (кВт.ч/килогаллон {кВт.ч/м3 или МДж/м3) ) 2,5 (0,66 или 2,38) 4,2 (1,11 или 4,00)
Продолжительность функционирования (часы) 175 274
ТРЗ (млн-1) в продукте 240 232
- 13 019880
Пример 4.
Этот пример описывает другие варианты осуществления данного изобретения, которое может быть использовано для уменьшения концентрации растворенных твердых веществ в морской воде.
Как проиллюстрировано на фиг. 2, устройство может содержать по меньшей мере одну ступень электродеионизации, расположенную после одной или нескольких ступеней уменьшения концентрации одновалентных компонентов и одной или нескольких ступеней уменьшения концентрации двухвалентных компонентов.
Ступень уменьшения концентрации одновалентных компонентов может содержать любой операционный узел, который уменьшает концентрации одновалентных компонентов, таких как хлорид натрия, однако без ограничения ими. Примеры операционных блоков, которые могут служить для уменьшения концентрации одновалентных растворенных твердых веществ, включают, однако без ограничения ими, узлы для электродиализа и для электрохимической деионизации.
Эта ступень уменьшения концентрации одновалентных компонентов может функционировать при увеличенном отборе воды в качестве продукта, в частности примерно от 60 до 70% или более, в зависимости от коэффициента селективности мембраны для одновалентных компонентов по отношению к не одновалентным компонентам. Это обусловлено предотвращением потенциальной возможности засорения мембранных устройств или образования в них отложений за счет не одновалентных или многовалентных компонентов, поскольку их концентрация не увеличивается в той же самой пропорции, что и одновалентные компоненты. Такое устройство в гораздо меньшей степени склонно к засорению и образованию отложений по сравнению с другими процессами, такими как неселективный электродиализ или дистилляция, и в еще меньшей степени склонно к засорению и образованию отложений по сравнению с такими процессами, как нанофильтрация и обратный осмос, которые селективным образом концентрируют многовалентные компоненты и засоряющие вещества по сравнению с одновалентными компонентами. Посредством функционирования при увеличенном отборе воды в качестве продукта не только процесс является более эффективным, например, вследствие снижения требований в отношении объема оборудования и материалов для предварительной обработки, но также уменьшается общее количество воды, требуемой для всего процесса в целом, что особенно важно в регионах с ограниченными водными ресурсами. Кроме того, посредством функционирования при высоком отборе воды в качестве продукта концентрация соли в потоке концентрата от устройства увеличивается, что полезно в определенных обстоятельствах. Например, посредством функционирования при минерализации исходной воды примерно 3,33% и при отборе воды в качестве продукта примерно 67% может быть получен поток концентрата с концентрацией соли примерно 10%. В случае, когда преимущественно одновалентные ионы селективным образом переносятся в указанный поток концентрата, результирующий поток может являться потоком с преимущественно чистыми одновалентными компонентами (например, с хлоридом натрия) в концентрации примерно 10%. Такой поток, например, может быть частично использован для регенерации истощенных ионообменных колонн, в качестве соляных очищающих агентов, для подачи в кристаллизаторы для эффективного производства кристаллических солей и/или в других электрохимических процессах для производства, например, хлора и каустической соды для дезинфекции или регулировки рН. Кроме того, концентрированный раствор соли может использоваться циклически в электролитных отсеках устройства для электродиализа, и хлор и каустическая сода в качестве побочных продуктов могут производиться без необходимости в отдельной системе образования каустической соды/хлора, при этом устраняется необходимость в дополнительных химикатах, иных, чем соли, уже имеющиеся в исходной воде, подлежащей обессоливанию.
На стадии удаления одновалентных компонентов могут использоваться мембраны, которые селективным образом удаляют одновалентные катионы, одновалентные анионы или как одновалентные анионы, так и одновалентные катионы. Если желательно производство чистого хлорида натрия из сырья, содержащего кальций и сульфатные соли, то система может содержать как анионные мембраны, так и катионные мембраны, селективные в отношении одновалентных ионов. В качестве варианта, если целью является лишь производство концентрата, содержащего чистые ионы натрия, независимо от уровней содержания сульфата, то система может содержать только катионные мембраны, селективные в отношении одновалентных ионов.
Частично обессоленный продукт от ступени селективного удаления одновалентных ионов может быть затем направлен в ступень снижения концентрации двухвалентных ионов, которая может включать любой операционный блок, который уменьшает концентрацию двухвалентных компонентов, таких как соли кальция и магния, однако без ограничения ими. Примеры операционных блоков, которые могут служить для уменьшения концентрации таких компонентов, обусловливающих жесткость, включают, однако не ограничиваются ими, ионообменные узлы, в частности катионообменные колонны, использующие катионообменную среду. Кроме того, ионообменная среда, объединенная с селективными абсорбентами, и среда, селективная в отношении анионов, могут быть использованы для селективного удаления из воды возможных следовых ионов, таких как остаточный бор и бикарбонат, а также двухвалентных анионов, таких как сульфат. Для селективных абсорбентов, которые требуют не только стадий регенерации рассолом, но также стадии регенерации кислотой или каустической содой, кислота и каустическая сода могут быть опционально получены из концентрированного чистого соляного раствора - 14 019880 сода могут быть опционально получены из концентрированного чистого соляного раствора от концентрата первой стадии, полученного на первой стадии очистки мембраной, селективной в отношении одновалентных ионов.
Варианты осуществления, представленные на фиг. 2, также иллюстрируют использование потока побочного продукта от одной ступени к другой ступени, чтобы способствовать ее функционированию. В качестве примера показано, что стадия уменьшения содержания одновалентных ионов может уменьшать концентрацию хлорида натрия в обрабатываемой воде и накапливать такие компоненты в потоке концентрированного побочного продукта, который обычно выпускается в качестве потока отходов, обогащенного хлоридом натрия. Этот поток побочного продукта может быть использован для регенерации катионообменной среды на ступени уменьшения концентрации двухвалентных ионов. Заключительная ступень может рассматриваться в качестве ступени доочистки, которая дополнительно уменьшает концентрацию любых нежелательных компонентов и доводит воду до качества питьевой воды. Поток побочного продукта от этой ступени может быть введен повторно или смешан с водой или же выпущен. Соответственно, проиллюстрированный вариант осуществления может выгодным образом уменьшать общую нагрузку на выходе. В отдельных случаях было бы непрактично использование такого потока концентрата для регенерации ступени удаления двухвалентных ионов, однако поскольку устройства, селективные в отношении одновалентных ионов, обычно функционируют при повышенной концентрации, то становится возможной эффективная регенерация ионообменных узлов. Также возможно производство кислоты, каустической соды и хлора для очистки, санитарной обработки, дезинфекции для помощи в регенерации специальных селективных ионообменных узлов с ионообменной средой, селективной в отношении бора.
Вода, полученная в качестве продукта из мембранного узла, селективного в отношении одновалентных ионов, может быть использована для определенных целей непосредственным образом без необходимости в ее дополнительной обработке, например в качестве воды для нужд сельского хозяйства, в которой полезным образом поддерживается определенный уровень содержания двухвалентных ионов по сравнению с одновалентными ионами. Как вариант, вода в качестве продукта от второй ступени может быть использована непосредственным образом, например в случаях, когда вода в качестве продукта обессолена примерно на 90% и когда вода свободна от следовых элементов и двухвалентных компонентов или имеет пониженный уровень их содержания. Однако, в качестве альтернативы, продукт от второй ступени может быть направлен в третий узел мембранного разделения, содержащий, например, неселективные мембраны для электродиализа или электродеионизации, в котором вода дополнительно обессоливается до высокого уровня чистоты. В таком случае концентрированный раствор от третьей ступени обычно содержит в основном лишь один вид одновалентных ионов и, соответственно, имеет место малая потенциальная возможность засорения третьей ступени или образования в ней отложений, и концентрат, при высокой доле отбора воды в качестве продукта, может быть использован повторно, например при концентрации солей, близкой к их содержанию в исходной воде, для подачи потока концентрата на первую стадию узла, селективного в отношении одновалентных ионов. Конечный результат выполнения способа в целом заключается в том, что могут быть обеспечены различные виды воды для разных видов применения, наряду с тем, что устройство функционирует при условиях, обеспечивающих высокую эффективность, при которых устройство не склонно к засорению или образованию отложений, при этом отбор воды в качестве продукта много больше по сравнению с обычными технологиями опреснения, и требуемые вспомогательные химикаты для регенерации, для удаления следовых элементов, для дезинфекции, для регулировки рН и для очистки обеспечиваются из состава ионов исходной воды.
При ознакомлении с описанными здесь некоторыми особенностями по меньшей мере одного варианта осуществления этого изобретения следует принимать во внимание, что различные изменения, модификации и усовершенствования могут быть легко сделаны специалистами в данной области техники. Такие изменения, модификации и усовершенствования следует понимать как часть данного изобретения, и они предполагают включение в сущность и объем данного изобретения. Соответственно, представленные выше описание и чертежи приведены лишь в качестве примера.

Claims (4)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Система для опреснения морской воды, где морская вода имеет общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 20000 до 40000 млн-1, содержащая узел для нанофильтрации, соединенный по текучей среде с источником морской воды и функционирующий при рабочем давлении примерно 600 фунтов/кв.дюйм (4140 кПа) или менее;
    узел для рекуперации энергии из возвратного потока, отводимого из узла для нанофильтрации; и узел для электродеионизации, соединенный по текучей среде с узлом для нанофильтрации, где узел для электродеионизации имеет концентрирующие ячейки и разбавляющие ячейки, имеющие ширину менее примерно 10 мм, что обеспечивает пониженное электросопротивление, при этом общее количество энергии, потребляемое в узле нанофильтрации с учетом рекуперации и узле электродеионизации, не превышает 7,2 кВт-ч/килогаллон (1,9 кВт-ч/м3 или 6,85 МДж/м3) получаемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 230 до 500 млн-1.
  2. 2. Система по п.1, дополнительно содержащая узел для предварительной обработки, расположенный перед узлом для нанофильтрации, причем данный узел для предварительной обработки выбран из группы, состоящей из фильтра с подушкой, микрофильтра, микрофильтра с поперечным потоком, отстойного резервуара и аэратора.
  3. 3. Способ обработки морской воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 20000 до 40000 млн-1, включающий селективное уменьшение концентрации одного или нескольких неодновалентных компонентов в морской воде на первой стадии, содержащей пропускание морской воды через узел для нанофильтрации при рабочем давлении примерно 600 фунтов/кв.дюйм (4140 кПа) или менее с получением возвратного потока и фильтрата;
    рекуперацию энергии из указанного возвратного потока в узле рекуперации;
    селективное уменьшение концентрации одного или нескольких одновалентных компонентов в фильтрате на второй стадии, содержащей пропускание фильтрата с первой стадии через узел для электродеионизации, где узел для электродеионизации имеет концентрирующие ячейки и разбавляющие ячейки, имеющие ширину менее примерно 10 мм, что обеспечивает пониженное электросопротивление, с получением воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ примерно от 230 до 500 млн-1, в котором вышеуказанные стадии нанофильтрации и деионизации выполняются при потреблении нетто-энергии, не превышающем 7,2 кВт-ч/килогаллон (1,9 кВт-ч/м3 или 6,85 МДж/м3) получаемой в качестве продукта воды.
  4. 4. Способ по п.3, в котором поток концентрата от узла для электродеионизации смешивают с морской водой выше по потоку относительно первой стадии.
EA200970300A 2006-09-20 2007-08-27 Способ и устройство для опреснения EA019880B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/524,080 US7744760B2 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Method and apparatus for desalination
PCT/US2007/018815 WO2008036163A2 (en) 2006-09-20 2007-08-27 Method and apparatus for desalination

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200970300A1 EA200970300A1 (ru) 2009-10-30
EA019880B1 true EA019880B1 (ru) 2014-07-30

Family

ID=38917453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200970300A EA019880B1 (ru) 2006-09-20 2007-08-27 Способ и устройство для опреснения

Country Status (17)

Country Link
US (2) US7744760B2 (ru)
EP (1) EP2074067B1 (ru)
JP (2) JP2010504200A (ru)
KR (1) KR20090060351A (ru)
CN (2) CN104843910B (ru)
AU (1) AU2007297818B2 (ru)
BR (1) BRPI0718447A2 (ru)
CA (1) CA2663906C (ru)
CL (1) CL2007002688A1 (ru)
EA (1) EA019880B1 (ru)
ES (1) ES2792373T3 (ru)
IL (1) IL196746A (ru)
MX (1) MX2009003025A (ru)
SG (1) SG174800A1 (ru)
TW (1) TWI430965B (ru)
WO (1) WO2008036163A2 (ru)
ZA (1) ZA200900630B (ru)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1746680A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-24 Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek (Vito) Combination of a desalination plant and a salinity gradient power reverse electrodialysis plant and use thereof
US10213744B2 (en) 2006-06-13 2019-02-26 Evoqua Water Technologies Llc Method and system for water treatment
US10252923B2 (en) 2006-06-13 2019-04-09 Evoqua Water Technologies Llc Method and system for water treatment
US20080067069A1 (en) 2006-06-22 2008-03-20 Siemens Water Technologies Corp. Low scale potential water treatment
MX2010003086A (es) 2007-09-21 2010-08-10 Siemens Water Tech Corp Sistema de baja energia y metodo para desalinar agua de mar.
CA2707214A1 (en) 2007-11-30 2009-06-11 Siemens Water Technologies Corp. Systems and methods for water treatment
BRPI0910988A2 (pt) * 2008-04-03 2019-09-24 Siemens Water Tech Corp sistema de energia baixa e método de dessalinização de água do mar
WO2010096047A2 (en) * 2008-11-20 2010-08-26 Alion Science And Technology Filter cleaning method
US9561471B2 (en) 2009-05-13 2017-02-07 Carollo Engineers, Inc. Brine treatment scaling control system and method
EP2463241A4 (en) * 2009-08-06 2015-03-25 Sumitomo Electric Industries WATER PROCESSING DEVICE AND WATER PROCESSING METHOD
WO2011021420A1 (ja) 2009-08-21 2011-02-24 東レ株式会社 造水装置
CN101671403B (zh) * 2009-10-20 2011-06-15 北京威德生物科技有限公司 电渗析法用于菊芋或菊苣水提取液的脱盐方法
US8191307B2 (en) 2009-10-21 2012-06-05 Rain Bird Corporation System and method for harvested water irrigation
SG181937A1 (en) * 2009-12-25 2012-08-30 Toray Industries Water production system and operation method therefor
KR100944538B1 (ko) * 2009-12-30 2010-03-03 (주) 오씨아드 해수를 이용한 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법
US20110266207A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Willard Jr Harold James Synergy City: a production facility for electrical power, fresh water, and trash processing without the use of nuclear fission, coal or oil
US20110278225A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-17 Brotech Corp., D/B/A The Purolite Company Method for purifying water by cyclic ionic exchange
MX360794B (es) * 2010-05-24 2018-11-16 Baxter Healthcare S A Star Sistemas y metodos para remover peroxido de hidrogeno de sistemas de purificacion de agua.
CN101992134B (zh) * 2010-09-29 2012-08-29 周麟 一种脱盐用的离子交换树脂的再生方法
WO2012054871A2 (en) 2010-10-22 2012-04-26 Ionic Solutions Ltd. Apparatus and process for separation and selective recomposition of ions
US8999171B2 (en) * 2011-07-18 2015-04-07 Hl Seawater Holdings, Llc Membrane and electrodialysis based seawater desalination with salt, boron and gypsum recovery
NZ706041A (en) * 2011-08-17 2019-06-28 Silvester Pereira Process and system for producing sodium chloride brine
US9090491B2 (en) 2011-09-02 2015-07-28 Saline Water Desalination Research Institute Removal of boron from saline water using alkalized NF membrane pretreatment
US20130056417A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-07 Saline Water Desalination Research Institute Removal of boron from saline water using alkalized nf membrane pretreatment
WO2013037047A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 Saltworks Technologies Inc. Method, apparatus and system for desalinating saltwater
US9339765B2 (en) * 2011-09-16 2016-05-17 General Electric Company Electrodialysis method and apparatus for passivating scaling species
WO2013049572A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Siemens Pte. Ltd. Electrochemical desalination for oil recovery
JP5862167B2 (ja) * 2011-09-30 2016-02-16 栗田工業株式会社 閉鎖系空間用の水回収装置
US20130126353A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 General Electric Company Electrodialysis with ion exchange and bi-polar electrodialysis
CN102633389A (zh) * 2012-03-28 2012-08-15 中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所 处理反渗透浓水获得淡水的方法及设备
CN102690009A (zh) * 2012-06-14 2012-09-26 南昌大学 一种采用电去离子除硼的海水淡化系统
AU2012297568B2 (en) * 2012-08-16 2018-04-05 Pereira, Silvester Process and system for producing sodium chloride brine
WO2014110425A2 (en) * 2013-01-10 2014-07-17 Cath Tzahi Y Water reuse system and method
US20160096141A1 (en) * 2013-04-18 2016-04-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Water treatment system
CA2893345C (en) * 2013-07-29 2017-01-24 Saltworks Technologies Inc. Hybrid electrochemical softening desalination system and method
KR101389450B1 (ko) * 2013-08-08 2014-04-25 한국전력공사 담수화 장치 및 이를 이용한 담수화 방법
CN103551037B (zh) * 2013-10-23 2015-09-09 长沙赛恩斯环保科技有限公司 污酸中酸分离浓缩方法
EP3062915A4 (en) * 2013-11-01 2017-08-16 Wood Stone Corporation Apparatuses and methods for conditioning water, and systems and processes incorporating same
US10370275B2 (en) * 2013-11-25 2019-08-06 Enviro Water Minerals Company, Inc. System for removing minerals from a brine
TWI487671B (zh) * 2013-12-02 2015-06-11 Ind Tech Res Inst 廢水處理系統與廢水處理方法
CN104370405B (zh) * 2014-10-27 2016-04-13 浙江开创环保科技股份有限公司 一种高硬度高盐分废水零排放的处理方法
US10391456B2 (en) * 2015-02-06 2019-08-27 Gas Technology Institute Electrolyte chemistry and improved stack performance in high brine concentration electrodialysis
US9938162B2 (en) 2015-02-26 2018-04-10 Shaker A. REDA System, method, and apparatus for water desalination
US9988284B2 (en) 2015-02-26 2018-06-05 Shaker Ahmed REDA System, method, and apparatus for water desalination
CN105060575B (zh) * 2015-07-17 2018-12-07 江苏省科建成套设备有限公司 一种耦合反电渗析与电渗析的海水淡化方法
US20180221827A1 (en) * 2015-08-10 2018-08-09 Aquatech International, Llc Method and apparatus for mitigating bio fouling in reverse osmosis membranes
CA3006319A1 (en) * 2016-01-25 2017-08-03 Kurion, Inc. System and method for manipulation of ion concentration to maximize efficiency of ion exchange
CN106045137A (zh) * 2016-01-29 2016-10-26 蔡雄 一种海水淡化方法及海水淡化系统
JP6730898B2 (ja) * 2016-09-27 2020-07-29 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置およびその運転方法
AU2018266639B2 (en) * 2017-05-08 2024-03-28 Evoqua Water Technologies Llc Water treatment of sodic, high salinity, or high sodium waters for agricultural applications
IL272679B2 (en) * 2017-08-21 2023-09-01 Evoqua Water Tech Llc Brine treatment for agricultural and drinking purposes
SG11202007723UA (en) * 2018-02-27 2020-09-29 Evoqua Water Tech Llc Regulation of process stream composition for improved electrolyzer performance
US11515552B2 (en) * 2018-03-22 2022-11-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Catalyst laminate, membrane electrode assembly, electrochemical cell, stack, water electrolyzer, and hydrogen utilizing system
DE102018005796A1 (de) * 2018-07-23 2020-01-23 Krones Ag Verfahren und Vorrichtung zur Anreicherung von Silikat in Trinkwasser
JP7520815B2 (ja) * 2018-10-09 2024-07-23 エヴォクア ウォーター テクノロジーズ エルエルシー 高度回収電気透析法
WO2020112719A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Massachusetts Institute Of Technology Multi-stage ion separator with recirculation
US11385160B2 (en) 2020-02-28 2022-07-12 Saudi Arabian Oil Company System and method for dynamic measurement of streaming potential in a core plug
JP2023549031A (ja) * 2020-11-09 2023-11-22 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー 海洋水からco2を回収するための電気透析装置および電気透析システム
CN113461109B (zh) * 2021-08-02 2022-07-26 广东工业大学 一种可调控脱盐率的多级反渗透工艺及系统
CN114538577B (zh) * 2022-02-25 2022-11-29 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 一种电渗析与电去离子联合应用设备
CN114436377B (zh) * 2022-04-08 2022-07-08 中国科学院生态环境研究中心 一种用于饮用水目标离子选择性去除的电渗析设备与方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1075868A2 (en) * 1999-08-11 2001-02-14 Kurita Water Industries Ltd. Electrodeionization apparatus and pure water producing apparatus
WO2004013048A2 (en) * 2002-08-02 2004-02-12 University Of South Carolina Production of purified water and high value chemicals from salt water
WO2005113120A1 (en) * 2004-05-07 2005-12-01 Ge Mobile Water, Inc. Water purification system and method using reverse osmosis reject stream in an electrodeionization unit
US20050263457A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-01 Wilkins Frederick C Water treatment system and process
WO2006031732A2 (en) * 2004-09-13 2006-03-23 University Of South Carolina Water desalination process and apparatus
US20060091077A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Ecolochem, Inc. Concentrate recycle loop with filtration module

Family Cites Families (304)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2514415A (en) 1946-02-27 1950-07-11 Carl H Rasch Storage battery paste with ion exchange expander
US2681320A (en) 1950-12-23 1954-06-15 Rohm & Haas Permselective films of cationexchange resins
US2681319A (en) 1951-01-10 1954-06-15 Rohm & Haas Permselective films of anionexchange resins
US2815320A (en) 1953-10-23 1957-12-03 Kollsman Paul Method of and apparatus for treating ionic fluids by dialysis
GB776469A (en) 1953-12-17 1957-06-05 Tno Process and apparatus for the electrolytic deionisation of salt-containing liquids
US2854394A (en) 1954-11-01 1958-09-30 Kollsman Paul Method of and apparatus for fractionation by electrodialysis
NL95176C (ru) 1955-07-30
US2788319A (en) * 1956-02-07 1957-04-09 Clayton Manufacturing Co Ion exchange method and apparatus
US2794777A (en) 1956-08-27 1957-06-04 Clayton Manufacturing Co Electrolytic deionization
US3296112A (en) 1957-07-16 1967-01-03 Kollsman Paul Method of modifying the chemical composition of substances by ion transfer
GB877239A (en) 1957-12-24 1961-09-13 Permutit Co Ltd Improvements relating to electrodialytic cells
GB879181A (en) * 1958-02-03 1961-10-04 Permutit Co Ltd Improvements relating to the removal of dissolved solids from liquids
GB882601A (en) 1958-05-07 1961-11-15 Permutit Co Ltd Improvements relating to the treatment of aqueous liquids by electro-dialysis
GB880344A (en) 1958-06-19 1961-10-18 Permutit Co Ltd Improvements relating to electrodialytic cells
US3074864A (en) * 1959-04-21 1963-01-22 Gen Electric Methods of and apparatus for demineralizing raw water
GB893051A (en) 1959-04-30 1962-04-04 John Thompson Kennicott Ltd Improvements in or relating to an electrodialysis apparatus
GB942762A (en) 1960-05-13 1963-11-27 John Thompson Kennicott Ltd A method of packing a receptacle with comminuted material
US3099615A (en) 1961-02-13 1963-07-30 Kollsman Paul Electrodialysis involving periodic current reversal
DE1225569B (de) 1961-05-20 1966-09-22 Paul Dosch Verfahren und Vorrichtung zum Wasserenthaerten fuer Wasch- und Geschirrspuelmaschinen
NL288721A (ru) 1962-02-19
US3165460A (en) * 1962-04-11 1965-01-12 American Mach & Foundry Electrolytic acid generator
GB1048026A (en) 1962-05-04 1966-11-09 American Mach & Foundry Ion exchange materials
NL294289A (ru) 1962-06-20
DE1201055B (de) 1962-09-27 1965-09-16 Wolfen Filmfab Veb Verfahren zur Herstellung heterogener Ionen-austauschermembranen
US3341441A (en) 1964-01-07 1967-09-12 Ionics Method for preventing scale buildup during electrodialysis operation
US3291713A (en) 1964-05-27 1966-12-13 Ionics Removal of weakly basic substances from solution by electrodeionization
GB1137679A (en) 1965-02-24 1968-12-27 Wallace Tiernan Inc Procedures and apparatus for electrodialytic treatment of liquids
FR1547493A (fr) 1967-07-25 1968-11-29 Perfectionnements apportés aux moyens pour enlever des ions d'une solution
US3375208A (en) * 1967-07-26 1968-03-26 Esb Inc Method for preparing a microporous thermoplastic resin material
US3630378A (en) 1968-05-24 1971-12-28 Dow Chemical Co Novel water treating and storage apparatus
US3627703A (en) 1968-10-31 1971-12-14 Mitsubishi Petrochemical Co Polypropylene resin composites and production thereof
US3645884A (en) * 1969-07-10 1972-02-29 Edwin R Gilliland Electrolytic ion exchange apparatus
US3639231A (en) * 1970-11-13 1972-02-01 Bresler And Associates Inc Desalination process
JPS4916189B1 (ru) * 1970-12-23 1974-04-20
US3755135A (en) 1971-01-20 1973-08-28 A Johnson Electric demineralizing apparatus
US3989615A (en) 1971-07-06 1976-11-02 Nippon Soda Company Limited Diaphragm process electrolytic cell
BE794634A (fr) 1972-01-28 1973-07-26 Rhone Poulenc Sa Appareil separateur a membranes
JPS5112313B2 (ru) * 1972-09-01 1976-04-17
US3869376A (en) * 1973-05-14 1975-03-04 Alvaro R Tejeda System for demineralizing water by electrodialysis
JPS532160B2 (ru) 1973-08-17 1978-01-25
US3870033A (en) * 1973-11-30 1975-03-11 Aqua Media Ultra pure water process and apparatus
US4089758A (en) * 1974-05-24 1978-05-16 Imperial Chemical Industries Limited Electrolytic process
US4167551A (en) 1974-10-21 1979-09-11 Mitsubishi Petrochemical Company Limited Process for the production of an ion exchange membrane
CH586059A5 (ru) 1974-11-29 1977-03-31 Yeda Res & Dev
US4032452A (en) 1975-11-13 1977-06-28 Sybron Corporation Electrically regenerated ion exchange system
US4130473A (en) 1976-03-05 1978-12-19 Eddleman William L Electrode structure for use in metal in exchange apparatus useful in purifying spent acids and the like
US4116889A (en) 1976-08-19 1978-09-26 Allied Chemical Corporation Bipolar membranes and method of making same
US4119581A (en) 1977-02-23 1978-10-10 California Institute Of Technology Membrane consisting of polyquaternary amine ion exchange polymer network interpenetrating the chains of thermoplastic matrix polymer
DE2708240A1 (de) 1977-02-25 1978-08-31 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zur wasserenthaertung
US4191811A (en) * 1977-03-01 1980-03-04 Ionics, Incorported Ion exchange membranes based upon polyphenylene sulfide and fluorocarbon polymeric binder
IL52758A0 (en) 1977-08-16 1977-10-31 Yeda Res & Dev Improved device for electrodialysis
IL52757A0 (en) 1977-08-16 1977-10-31 Yeda Res & Dev Dimensionally stable ion exchange membranes for electrodialysis
DE2739335B2 (de) 1977-09-01 1980-01-10 Blutspendedienst Der Landesverbaende Des Deutschen Roten Kreuzes Niedersachsen, Oldenburg Und Bremen Gemeinnuetzige Gmbh, 3257 Springe Verfahren zur Gewinnung von keim- und teilchenfreiem Wasser fur medizinische Injektionen und für technische Zwecke
US4153761A (en) * 1978-04-21 1979-05-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of removing foulants from ion exchange resins
JPS5512141A (en) 1978-07-13 1980-01-28 Mitsubishi Petrochem Co Ltd Manufacturing of ion exchange membrane
US4197206A (en) * 1978-09-13 1980-04-08 Karn William S Heat sealable ion permeable membranes
US4228000A (en) 1979-01-08 1980-10-14 Hoeschler Frank A Water treatment apparatus with means for automatic disinfection thereof
US4374232A (en) * 1979-01-26 1983-02-15 Gelman Sciences Inc. Graft copolymer membrane and processes of manufacturing and using the same
US4216073A (en) 1979-05-29 1980-08-05 Ionics Inc. Ion exchange resin containing activated carbon
US4321145A (en) * 1980-06-11 1982-03-23 Carlson Lee G Ion exchange treatment for removing toxic metals and cyanide values from waste waters
US4330654A (en) * 1980-06-11 1982-05-18 The Dow Chemical Company Novel polymers having acid functionality
US4358545A (en) 1980-06-11 1982-11-09 The Dow Chemical Company Sulfonic acid electrolytic cell having flourinated polymer membrane with hydration product less than 22,000
US4298442A (en) 1980-08-04 1981-11-03 Ionics, Incorporated Electrodialysis process for silica removal
US4430226A (en) * 1981-03-09 1984-02-07 Millipore Corporation Method and apparatus for producing ultrapure water
US4465573A (en) 1981-05-12 1984-08-14 Hare Harry M O Method and apparatus for the purification of water
SU990256A1 (ru) 1981-08-05 1983-01-23 Институт Твердого Тела И Переработки Минерального Сырья Со Ан Ссср Ионообменна мембрана
WO1983003984A1 (en) 1982-05-13 1983-11-24 Gerhard Kunz Method for the treatment of a liquid phase, particularly method for desalting aqueous solutions, as well as device for its implementation
SU1118389A1 (ru) 1982-10-05 1984-10-15 Предприятие П/Я М-5885 Электродиализатор
DE3238280A1 (de) 1982-10-15 1984-04-19 Hans-Wilhelm Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Lieber Verfahren zum entsalzen von loesungen
US4505797A (en) * 1983-03-24 1985-03-19 Ionics, Incorporated Ion-exchange membranes reinforced with non-woven carbon fibers
US4473450A (en) 1983-04-15 1984-09-25 Raychem Corporation Electrochemical method and apparatus
US4599179A (en) * 1983-07-12 1986-07-08 Pincon Andrew J Method and apparatus for treating septic system with radiation activated fluid
US4636296A (en) * 1983-08-18 1987-01-13 Gerhard Kunz Process and apparatus for treatment of fluids, particularly desalinization of aqueous solutions
US4775480A (en) * 1983-10-18 1988-10-04 Gnb Incorporated Membrane processes for treatment of and recovery of components from kraft black liquors
JPS60132693A (ja) * 1983-12-20 1985-07-15 Nippon Paint Co Ltd 脱イオン装置
US4610790A (en) 1984-02-10 1986-09-09 Sterimatics Company Limited Partnership Process and system for producing sterile water and sterile aqueous solutions
US4574049B1 (en) * 1984-06-04 1999-02-02 Ionpure Filter Us Inc Reverse osmosis system
DE3423653A1 (de) 1984-06-27 1986-01-09 Gerhard K. Dipl.-Chem. Dr.-Ing. 5628 Heiligenhaus Kunz Verfahren und vorrichtung zum zudosieren von ionen in fluessigkeiten, insbesondere waessriger loesungen
US4925541B1 (en) * 1984-07-09 1994-08-02 Millipore Corp Electrodeionization apparatus and method
US4931160A (en) 1987-05-11 1990-06-05 Millipore Corporation Electrodeionization method and apparatus
US5154809A (en) 1984-07-09 1992-10-13 Millipore Corporation Process for purifying water
DE3568946D1 (en) 1984-07-09 1989-04-27 Millipore Corp Improved electrodeionization apparatus and method
USRE35741E (en) * 1984-07-09 1998-03-10 Millipore Corporation Process for purifying water
US4956071A (en) 1984-07-09 1990-09-11 Millipore Corporation Electrodeionization apparatus and module
US4599178A (en) * 1984-07-16 1986-07-08 Shell Oil Company Recovery of glycerine from saline waters
GB8513114D0 (en) 1985-05-23 1985-06-26 Ici Plc Membranes
US4614576A (en) 1985-10-22 1986-09-30 Ionics, Incorporated Microliter scale electrodialysis apparatus
US4671863A (en) 1985-10-28 1987-06-09 Tejeda Alvaro R Reversible electrolytic system for softening and dealkalizing water
ZA87553B (en) 1986-01-31 1988-03-30 Water Res Commission Dewatering slurries
US4661411A (en) * 1986-02-25 1987-04-28 The Dow Chemical Company Method for depositing a fluorocarbonsulfonic acid polymer on a support from a solution
DE3767359D1 (de) * 1986-05-16 1991-02-21 Electroplating Eng Verfahren und geraet zur wiedergewinnung einer edelmetallverbindung.
EP0253119A3 (en) 1986-06-13 1989-07-19 Asahi Glass Company Ltd. Ion exchange membrane for electrolysis
US4707240A (en) 1986-09-15 1987-11-17 Ionics Incorporated Method and apparatus for improving the life of an electrode
US4753681A (en) 1986-09-30 1988-06-28 Millipore Corporation Method for defouling electrodeionization apparatus
US4747929A (en) * 1986-10-01 1988-05-31 Millipore Corporation Depletion compartment and spacer construction for electrodeionization apparatus
US4804451A (en) * 1986-10-01 1989-02-14 Millipore Corporation Depletion compartment for deionization apparatus and method
US4751153A (en) 1987-01-02 1988-06-14 Continental Can Company, Inc. Frame for a cell construction
US4747955A (en) * 1987-04-13 1988-05-31 The Graver Company Purification of liquids with treated polyester fibers
US4808287A (en) * 1987-12-21 1989-02-28 Hark Ernst F Water purification process
US4849102A (en) 1988-05-31 1989-07-18 Filtron Technology Corporation Bidirectional ultrafiltration apparatus
US4969983A (en) 1988-07-11 1990-11-13 Ionics, Incorporated Apparatus and process for the removal of acidic and basic gases from fluid mixtures using bipolar membranes
US4871431A (en) 1988-07-11 1989-10-03 Ionics, Incorporated Apparatus for the removal of dissolved solids from liquids using bipolar membranes
US4915803A (en) * 1988-09-26 1990-04-10 The Dow Chemical Company Combination seal and frame cover member for a filter press type electrolytic cell
US4964970A (en) 1988-10-05 1990-10-23 Hoh Water Technology Corp. Compact low volume water purification apparatus
US4983267A (en) * 1988-10-18 1991-01-08 Innova/Pure Water, Inc. Water deionization and contaminants removal or degradation
CN1021828C (zh) 1989-01-24 1993-08-18 上海市合成树脂研究所 异相离子交换膜连续制备方法
DE3903024A1 (de) * 1989-02-02 1990-08-16 Hoechst Ag Verfahren zur entsalzung von loesemittelhaltigen elektrolytloesungen durch elektrodialyse
US5489370A (en) * 1989-05-08 1996-02-06 Ionex Removal of ions from a bulk source by electropotential ion transport using a host receptor matrix
US5254227A (en) 1989-06-16 1993-10-19 Olin Corporation Process for removing catalyst impurities from polyols
US5026465A (en) 1989-08-03 1991-06-25 Ionics, Incorporated Electrodeionization polarity reversal apparatus and process
US5116509A (en) * 1989-09-08 1992-05-26 Millipore Corporation Electrodeionization and ultraviolet light treatment method for purifying water
JPH0647105B2 (ja) 1989-12-19 1994-06-22 株式会社荏原総合研究所 純水又は超純水の精製方法及び装置
US5106465A (en) * 1989-12-20 1992-04-21 Olin Corporation Electrochemical process for producing chlorine dioxide solutions from chlorites
US5092970A (en) * 1989-12-20 1992-03-03 Olin Corporation Electrochemical process for producing chlorine dioxide solutions from chlorites
US5084148A (en) * 1990-02-06 1992-01-28 Olin Corporation Electrochemical process for producing chloric acid - alkali metal chlorate mixtures
US5066375A (en) 1990-03-19 1991-11-19 Ionics, Incorporated Introducing and removing ion-exchange and other particulates from an assembled electrodeionization stack
US5203976A (en) * 1990-03-19 1993-04-20 Ionics, Incorporated Introducing and removing ion-exchange and other particulates rom an assembled electrodeionization stack
US5120416A (en) 1990-03-19 1992-06-09 Ionics, Incorporated Introducing and removing ion-exchange and other particulates from an assembled electrodeionization stack
US5196115A (en) * 1990-04-23 1993-03-23 Andelman Marc D Controlled charge chromatography system
US5192432A (en) * 1990-04-23 1993-03-09 Andelman Marc D Flow-through capacitor
DE4016000C2 (de) 1990-05-18 1993-10-21 Hager & Elsaesser Vorrichtung zur Aufbereitung von metallhaltigen Flüssigkeiten durch Ionenaustausch und gleichzeitige oder periodische Regenerierung des Ionenaustauscherharzes durch Elektrodialyse
US5032265A (en) 1990-06-20 1991-07-16 Millipore Corporation Method and system for producing sterile aqueous solutions
FR2666245B1 (fr) 1990-08-31 1992-10-23 Lyonnaise Eaux Procede de commande des modes de fonctionnement d'un appareil automatique de filtration d'eau sur membranes tubulaires.
US5126026A (en) 1990-09-28 1992-06-30 Allied-Signal Inc. Guard membranes for use in electrodialysis cells
FR2668077B1 (fr) 1990-10-22 1992-12-04 Commissariat Energie Atomique Membrane d'osmose inverse ou de nanofiltration et son procede de fabrication.
US5082472A (en) * 1990-11-05 1992-01-21 Mallouk Robert S Composite membrane for facilitated transport processes
JP3009221B2 (ja) * 1990-12-17 2000-02-14 ユー・エス・フィルター/アイオンピュア・インコーポレーテッド 電気脱イオン化装置
USH1206H (en) 1991-01-24 1993-07-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Cascade crossflow tower
US5176828A (en) * 1991-02-04 1993-01-05 Millipore Corporation Manifold segment stack with intermediate feed manifold
US5128043A (en) 1991-02-13 1992-07-07 Wildermuth Glen W Method and apparatus for purifying liquids
EP0503651B1 (en) * 1991-03-13 1995-08-23 Ebara Corporation Electrically regenerable demineralizing apparatus
IL97543A (en) 1991-03-14 1994-11-11 Yeda Res & Dev Electrodialysis reversal process and apparatus with bipolar membranes for hard-water softening
US5259936A (en) 1991-06-19 1993-11-09 Millipore Corporation Purified ion exchange resins and process
US5211823A (en) * 1991-06-19 1993-05-18 Millipore Corporation Process for purifying resins utilizing bipolar interface
US5158683A (en) * 1991-09-03 1992-10-27 Ethyl Corporation Bromide separation and concentration using semipermeable membranes
EP0531999A1 (en) * 1991-09-11 1993-03-17 Asahi Glass Company Ltd. Method for producing an acid and/or alkali metal hydroxide
JPH05262902A (ja) 1992-03-23 1993-10-12 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk イオン交換膜の製造方法
US5316740A (en) 1992-03-26 1994-05-31 Los Alamos Technical Associates, Inc. Electrolytic cell for generating sterilization solutions having increased ozone content
US5250185A (en) * 1992-05-01 1993-10-05 Texaco Inc. Reducing aqueous boron concentrations with reverse osmosis membranes operating at a high pH
EP0570341B1 (de) 1992-05-15 1996-09-18 Christ AG Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrochemischen Entsalzung wässriger Lösungen
US5166220A (en) 1992-06-01 1992-11-24 Mcmahon John M Water softening process
FR2692882B1 (fr) * 1992-06-29 1994-10-07 Trailigaz Procédé de traitement, notamment d'eaux à potabiliser, à l'ozone. Installation pour la mise en Óoeuvre du procédé.
US5358640A (en) 1992-07-20 1994-10-25 Nalco Chemical Company Method for inhibiting scale formation and/or dispersing iron in reverse osmosis systems
US5292422A (en) * 1992-09-15 1994-03-08 Ip Holding Company Modules for electrodeionization apparatus
US5346924B1 (en) 1992-09-23 2000-04-25 Ionpure Techn Corp Heterogenous ion exchange materials comprising polyethylene of linear low density or high density high molecular weight
US5244579A (en) 1992-10-09 1993-09-14 Zenon Environmental Inc. Transportable reverse osmosis water purification unit
DE4238532A1 (de) 1992-11-14 1994-05-19 Kunz Gerhard K Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen wäßriger Lösungen mittels Ionenaustauschermassen
US5346624A (en) 1993-01-11 1994-09-13 The Graver Company Method and apparatus for treatment of aqueous solutions
US5254257A (en) * 1993-01-19 1993-10-19 Culligan International Company Reclaiming of spent brine
US5356849A (en) 1993-01-21 1994-10-18 Calgon Carbon Corporation Catalytic carbon
US5444031A (en) 1993-01-21 1995-08-22 Calgon Carbon Corporation Process for making catalytic carbon
JP2751090B2 (ja) 1993-04-21 1998-05-18 日本錬水株式会社 純水製造装置
US5538611A (en) 1993-05-17 1996-07-23 Marc D. Andelman Planar, flow-through, electric, double-layer capacitor and a method of treating liquids with the capacitor
US6402916B1 (en) 1993-10-27 2002-06-11 Richard L. Sampson Electrolytic process and apparatus controlled regeneration of modified ion exchangers to purify aqueous solutions and adjust ph
US5434020A (en) 1993-11-15 1995-07-18 The Regents Of The University Of California Continuous-feed electrochemical cell with nonpacking particulate electrode
US5411641A (en) * 1993-11-22 1995-05-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electrochemical conversion of anhydrous hydrogen halide to halogen gas using a cation-transporting membrane
JP3187629B2 (ja) 1993-12-16 2001-07-11 オルガノ株式会社 逆浸透膜処理方法
US5460728A (en) 1993-12-21 1995-10-24 Shell Oil Company Method for inhibiting the plugging of conduits by gas hydrates
US5518626A (en) * 1993-12-23 1996-05-21 United Technologies Corporation Process employing thermally sterilizable aqueous polishing agents
US6110375A (en) * 1994-01-11 2000-08-29 Millipore Corporation Process for purifying water
DE69522483T2 (de) * 1994-03-01 2002-04-25 Mitsubishi Chemical Corp., Tokio/Tokyo Methode zur Demineralisierung von Wasser oder einer wässerigen Flüssigkeit
IL109240A (en) * 1994-04-07 1998-02-22 Yeda Res & Dev Ion exchange membranes
US5503729A (en) 1994-04-25 1996-04-02 Ionics Incorporated Electrodialysis including filled cell electrodialysis (electrodeionization)
EP0683136A3 (en) 1994-05-06 1998-05-13 AEA Technology plc Silver removal
US5584981A (en) 1994-05-06 1996-12-17 United Kingdom Atomic Energy Authority Electrochemical deionization
DE69522035T2 (de) 1994-05-06 2002-06-06 Accentus Plc, Didcot Elektrochemische Deionisation
US5451309A (en) 1994-05-09 1995-09-19 B&W Nuclear Technologies, Inc. Ion exchange resin regeneration apparatus
DE69531800T2 (de) 1994-05-20 2004-07-15 United States Filter Corp., Palm Desert Vorrichtung and Verfahren zur elektrischen Entionisierung mit Polaritätsumschaltung und Doppelumschaltung
US5425858A (en) 1994-05-20 1995-06-20 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for capacitive deionization, electrochemical purification, and regeneration of electrodes
DE4418812C2 (de) 1994-05-30 1999-03-25 Forschungszentrum Juelich Gmbh Einfach- und Mehrfachelektrolysezellen sowie Anordnungen davon zur Entionisierung von wäßrigen Medien
US5460725A (en) 1994-06-21 1995-10-24 The Dow Chemical Company Polymeric adsorbents with enhanced adsorption capacity and kinetics and a process for their manufacture
US5538655A (en) 1994-06-29 1996-07-23 Arthur D. Little, Inc. Molecular complexes for use as electrolyte components
US5520816A (en) 1994-08-18 1996-05-28 Kuepper; Theodore A. Zero waste effluent desalination system
US5458787A (en) 1994-10-27 1995-10-17 Uop Extraction of certain metal cations from aqueous solutions
US5599614A (en) * 1995-03-15 1997-02-04 W. L. Gore & Associates, Inc. Integral composite membrane
US5547551A (en) 1995-03-15 1996-08-20 W. L. Gore & Associates, Inc. Ultra-thin integral composite membrane
JP3489922B2 (ja) * 1994-12-22 2004-01-26 日東電工株式会社 高透過性複合逆浸透膜の製造方法
MY113226A (en) 1995-01-19 2001-12-31 Asahi Glass Co Ltd Porous ion exchanger and method for producing deionized water
US5635071A (en) * 1995-01-20 1997-06-03 Zenon Airport Enviromental, Inc. Recovery of carboxylic acids from chemical plant effluents
US5591344A (en) * 1995-02-13 1997-01-07 Aksys, Ltd. Hot water disinfection of dialysis machines, including the extracorporeal circuit thereof
JPH11502764A (ja) * 1995-03-23 1999-03-09 アイオニクス インコーポレイテッド 電気透析を含めた膜処理の改良
US5783050A (en) 1995-05-04 1998-07-21 Eltech Systems Corporation Electrode for electrochemical cell
US5766479A (en) 1995-08-07 1998-06-16 Zenon Environmental Inc. Production of high purity water using reverse osmosis
US5670053A (en) 1995-08-07 1997-09-23 Zenon Environmental, Inc. Purification of gases from water using reverse osmosis
US5762421A (en) 1995-10-25 1998-06-09 Grayling Industries, Inc. Reusable bulk bag with liner
DE19542475C2 (de) 1995-11-15 1999-10-28 Ballard Power Systems Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle sowie Verfahren zur Herstellung einer Verteilerplatte für eine solche Zelle
JP3518112B2 (ja) 1995-12-06 2004-04-12 東京瓦斯株式会社 燃料電池の水処理装置
JP3426072B2 (ja) * 1996-01-17 2003-07-14 オルガノ株式会社 超純水製造装置
GB9602625D0 (en) * 1996-02-09 1996-04-10 Clegg Water Conditioning Inc Modular apparatus for the demineralisation of liquids
CN1080594C (zh) 1996-03-21 2002-03-13 旭硝子株式会社 制造去离子水的方法和设备
JP2887105B2 (ja) * 1996-04-24 1999-04-26 幸子 林 飲料水および塩の製造方法および製造装置
US5593563A (en) * 1996-04-26 1997-01-14 Millipore Corporation Electrodeionization process for purifying a liquid
US6248226B1 (en) 1996-06-03 2001-06-19 Organo Corporation Process for producing deionized water by electrodeionization technique
RO114874B1 (ro) 1996-06-21 1999-08-30 Sc Ind Etans Srl PROCEDEU DE REALIZARE DE PLACI SUPORT PENTRU ELEMENT FILTRANT Șl REȚEA DE DISTRIBUIRE PENTRU FLUIDE VEHICULATE ALE FILTRULUI PENTRU MICRO Șl ULTRAFILTRARE, Șl MATRITE PENTRU REALIZAREA LOR
US6537456B2 (en) * 1996-08-12 2003-03-25 Debasish Mukhopadhyay Method and apparatus for high efficiency reverse osmosis operation
US5925255A (en) * 1997-03-01 1999-07-20 Mukhopadhyay; Debasish Method and apparatus for high efficiency reverse osmosis operation
US5944999A (en) * 1996-09-03 1999-08-31 Nate International Modular filtration system
US5868915A (en) * 1996-09-23 1999-02-09 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus and method
CA2186963C (en) * 1996-10-01 1999-03-30 Riad A. Al-Samadi High water recovery membrane purification process
JPH10128338A (ja) 1996-10-29 1998-05-19 Ebara Corp 電気再生式連続脱塩装置のスケール析出防止方法及び装置
US5762774A (en) 1996-12-20 1998-06-09 Glegg Water Conditioning, Inc. Apparatus for the purification of liquids and a method of manufacturing and of operating same
US5788826A (en) 1997-01-28 1998-08-04 Pionetics Corporation Electrochemically assisted ion exchange
US6267891B1 (en) 1997-03-03 2001-07-31 Zenon Environmental Inc. High purity water production using ion exchange
US6258278B1 (en) 1997-03-03 2001-07-10 Zenon Environmental, Inc. High purity water production
US6080316A (en) 1997-03-03 2000-06-27 Tonelli; Anthony A. High resistivity water production
SE514350C2 (sv) * 1997-04-07 2001-02-12 Resemino System Ab Metod för affischering samt för metoden anpassat system för affischering
JPH10277557A (ja) 1997-04-10 1998-10-20 Asahi Glass Co Ltd 脱イオン水製造装置
US5925240A (en) 1997-05-20 1999-07-20 United States Filter Corporation Water treatment system having dosing control
US5868944A (en) * 1997-06-19 1999-02-09 Oxygen8, Inc. Oxygenated water cooler
US6780328B1 (en) * 1997-06-20 2004-08-24 Li Zhang Fluid purification devices and methods employing deionization followed by ionization followed by deionization
US6146524A (en) 1997-09-15 2000-11-14 Story; Craig W. Multi-stage ozone injection water treatment system
US6508936B1 (en) * 1997-10-01 2003-01-21 Saline Water Conversion Corporation Process for desalination of saline water, especially water, having increased product yield and quality
CN1136153C (zh) * 1997-10-23 2004-01-28 星崎电机株式会社 电解水生成装置
US5971368A (en) 1997-10-29 1999-10-26 Fsi International, Inc. System to increase the quantity of dissolved gas in a liquid and to maintain the increased quantity of dissolved gas in the liquid until utilized
FI103106B1 (fi) 1997-11-12 1999-04-30 Amsco Europ Inc Suomen Sivulii Menetelmä ja laite puhtaan veden tuottamiseksi
KR100299139B1 (ko) 1997-12-31 2001-11-14 윤종용 데시메이션여파기장치및방법
US6402917B1 (en) 1998-02-09 2002-06-11 Otv Societe Anonyme Electrodialysis apparatus
US6190528B1 (en) * 1998-03-19 2001-02-20 Xiang Li Helical electrodeionization apparatus
US6099716A (en) 1998-05-26 2000-08-08 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell frame
US6171374B1 (en) * 1998-05-29 2001-01-09 Ballard Power Systems Inc. Plate and frame fluid exchanging assembly with unitary plates and seals
US6651383B2 (en) 1998-07-06 2003-11-25 Gerald J. Grott Methods of utilizing waste waters produced by water purification processing
CN1140324C (zh) 1998-07-21 2004-03-03 东丽株式会社 用于抑制在分离膜上的细菌增殖或杀菌的方法
US6056878A (en) * 1998-08-03 2000-05-02 E-Cell Corporation Method and apparatus for reducing scaling in electrodeionization systems and for improving efficiency thereof
US6149788A (en) 1998-10-16 2000-11-21 E-Cell Corporation Method and apparatus for preventing scaling in electrodeionization units
JP4363703B2 (ja) 1998-10-20 2009-11-11 日東電工株式会社 造水方法
JP2000126767A (ja) 1998-10-21 2000-05-09 Toray Ind Inc 精製水の製造方法および装置
US6187197B1 (en) * 1998-10-28 2001-02-13 Marvin Haddock Multi-stage engine coolant recycling process
US6197174B1 (en) * 1998-11-25 2001-03-06 E-Cell Corporation Method and apparatus for electrodeionization of water using mixed bed and single phase ion exchange materials in the diluting compartment
US6458257B1 (en) * 1999-02-09 2002-10-01 Lynntech International Ltd Microorganism control of point-of-use potable water sources
US6284124B1 (en) 1999-01-29 2001-09-04 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus and method
US6190558B1 (en) * 1999-04-01 2001-02-20 Nimbus Water Systems, Inc. Reverse osmosis purification system
IT1309792B1 (it) 1999-04-22 2002-01-30 Eltek Spa Elettrodomestico utilizzante acqua, in particolare una macchinadi lavaggio, con dispositivo perfezionato per l'abbattimento
US6482304B1 (en) 1999-05-07 2002-11-19 Otv Societe Anonyme Apparatus and method of recirculating electrodeionization
US6235166B1 (en) * 1999-06-08 2001-05-22 E-Cell Corporation Sealing means for electrically driven water purification units
JP3389889B2 (ja) 1999-07-13 2003-03-24 栗田工業株式会社 電気的脱イオン装置
US6254741B1 (en) 1999-08-05 2001-07-03 Stuart Energy Systems Corporation Electrolytic cells of improved fluid sealability
TR200200322T2 (tr) * 1999-08-06 2002-05-21 E.I.Du Pont De Nemours & Company Su distilasyon düzeni ve bunun çalıştırılmasına yönelik metod
JP3570304B2 (ja) 1999-08-11 2004-09-29 栗田工業株式会社 脱イオン水製造装置の殺菌方法及び脱イオン水の製造方法
US6783682B1 (en) * 1999-08-20 2004-08-31 L.E.T., Leading Edge Technologies Limited Salt water desalination process using ion selective membranes
US6214204B1 (en) * 1999-08-27 2001-04-10 Corning Incorporated Ion-removal from water using activated carbon electrodes
DE19942347B4 (de) 1999-09-04 2004-07-22 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Elektrochemisch regenerierbarer Ionenaustauscher
US6187162B1 (en) * 1999-09-13 2001-02-13 Leon Mir Electrodeionization apparatus with scaling control
US6296751B1 (en) 1999-09-13 2001-10-02 Leon Mir Electrodeionization apparatus with scaling control
US6284399B1 (en) 1999-09-17 2001-09-04 Plug Power Llc Fuel cell system having humidification membranes
JP3508647B2 (ja) 1999-10-07 2004-03-22 栗田工業株式会社 電気脱イオン装置
JP4110689B2 (ja) 1999-10-14 2008-07-02 栗田工業株式会社 電気脱イオン装置
JP4172117B2 (ja) 1999-10-14 2008-10-29 栗田工業株式会社 電気脱イオン装置
JP3593932B2 (ja) 1999-10-18 2004-11-24 栗田工業株式会社 高純度水の製造装置及び高純度水の製造方法
JP3801821B2 (ja) 1999-10-29 2006-07-26 株式会社荏原製作所 電気式脱塩装置
US6503957B1 (en) 1999-11-19 2003-01-07 Electropure, Inc. Methods and apparatus for the formation of heterogeneous ion-exchange membranes
EP1106241A1 (en) 1999-12-10 2001-06-13 Asahi Glass Company Ltd. Electro-regenerating type apparatus for producing deionized water
US6627073B2 (en) 1999-12-16 2003-09-30 Sanyo Electric Co, Ltd. Water treatment device
US6274019B1 (en) 2000-03-08 2001-08-14 Organo Corporation Electrodeionization apparatus
US6375812B1 (en) * 2000-03-13 2002-04-23 Hamilton Sundstrand Corporation Water electrolysis system
US6365023B1 (en) * 2000-06-22 2002-04-02 Millipore Corporation Electrodeionization process
GB0016846D0 (en) * 2000-07-10 2000-08-30 United States Filter Corp Electrodeionisation Apparatus
KR100465580B1 (ko) 2000-07-13 2005-01-13 쿠리타 고교 가부시키가이샤 전기 탈이온 장치 및 그 운전 방법
US6391178B1 (en) * 2000-07-13 2002-05-21 Millipore Corporation Electrodeionization system
US6495014B1 (en) 2000-08-17 2002-12-17 University Of Chicago Electrodeionization substrate, and device for electrodeionization treatment
US20020144954A1 (en) 2000-09-28 2002-10-10 Arba John W. Electrodeionization device and methods of use
US7147785B2 (en) * 2000-09-28 2006-12-12 Usfilter Corporation Electrodeionization device and methods of use
JP4480251B2 (ja) 2000-10-19 2010-06-16 日本碍子株式会社 電気再生式脱イオン純水器の殺菌法
US6471853B1 (en) 2000-11-22 2002-10-29 Pti Technologies, Inc. Prognostic health monitoring of fluidic systems using MEMS technology
FR2818267B1 (fr) 2000-12-20 2003-09-26 Gervais Danone Sa Procede d'appauvrissement en cations monovalents d'une eau destinee a l'alimentation
JP3794268B2 (ja) 2001-01-05 2006-07-05 栗田工業株式会社 電気脱イオン装置及びその運転方法
DE10104771A1 (de) * 2001-02-02 2002-08-08 Basf Ag Verfahren und Vorrichtung zum Entionisieren von Kühlmedien für Brennstoffzellen
US6607647B2 (en) 2001-04-25 2003-08-19 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus with expanded conductive mesh electrode and method
US6649037B2 (en) 2001-05-29 2003-11-18 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus and method
JP4507270B2 (ja) 2001-06-26 2010-07-21 三浦工業株式会社 軟水化装置およびその再生制御方法
US6607668B2 (en) 2001-08-17 2003-08-19 Technology Ventures, Inc. Water purifier
US6795298B2 (en) * 2001-09-07 2004-09-21 Luxon Energy Devices Corporation Fully automatic and energy-efficient deionizer
WO2003033122A2 (en) * 2001-10-15 2003-04-24 United States Filter Corporation Apparatus for fluid purification and methods of manufacture and use thereof
EP1456132B1 (en) 2001-12-20 2014-01-22 Aquatech International Corporation Fractional deionization process
US20030155243A1 (en) 2002-02-21 2003-08-21 Eet Corporation Multi-path split cell spacer and electrodialysis stack design
US6808608B2 (en) 2002-03-13 2004-10-26 Dionex Corporation Water purifier and method
US6730227B2 (en) * 2002-03-28 2004-05-04 Nalco Company Method of monitoring membrane separation processes
US6821428B1 (en) * 2002-03-28 2004-11-23 Nalco Company Method of monitoring membrane separation processes
US7144511B2 (en) 2002-05-02 2006-12-05 City Of Long Beach Two stage nanofiltration seawater desalination system
WO2003097536A1 (fr) 2002-05-17 2003-11-27 Ebara Corporation Demineralisateur electrique
AU2003245485A1 (en) 2002-06-12 2003-12-31 The Water System Group, Inc. Purified water supply system
US7442309B2 (en) * 2002-06-13 2008-10-28 Hydranautics Methods for reducing boron concentration in high salinity liquid
US7122149B2 (en) 2002-07-12 2006-10-17 Applied Research Associates, Inc. Apparatus and method for continuous depyrogenation and production of sterile water for injection
DE50214747D1 (de) 2002-08-02 2010-12-16 Gruenbeck Josef Wasseraufb Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Erdalkalicarbonat
CN1176032C (zh) * 2002-09-24 2004-11-17 天津大学 一种电子级水的集成膜过程生产方法
US7501061B2 (en) * 2002-10-23 2009-03-10 Siemens Water Technologies Holding Corp. Production of water for injection using reverse osmosis
JP2005007348A (ja) 2003-06-20 2005-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気脱イオン装置
JP2005007347A (ja) 2003-06-20 2005-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気透析式浄水器
US20050103717A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-19 United States Filter Corporation Water treatment system and method
US7338595B2 (en) 2003-11-13 2008-03-04 Culligan International Company Flow-through tank for water treatment
US7846340B2 (en) * 2003-11-13 2010-12-07 Siemens Water Technologies Corp. Water treatment system and method
US7604725B2 (en) * 2003-11-13 2009-10-20 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
US8377279B2 (en) * 2003-11-13 2013-02-19 Siemens Industry, Inc. Water treatment system and method
US7582198B2 (en) 2003-11-13 2009-09-01 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
US7862700B2 (en) * 2003-11-13 2011-01-04 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
US7083733B2 (en) * 2003-11-13 2006-08-01 Usfilter Corporation Water treatment system and method
US7563351B2 (en) * 2003-11-13 2009-07-21 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
US7306724B2 (en) * 2004-04-23 2007-12-11 Water Standard Co., Llc Wastewater treatment
CN2763255Y (zh) * 2004-07-08 2006-03-08 北京爱思泰克科技开发有限责任公司 一种电去离子高纯水装置
US7491334B2 (en) * 2004-09-29 2009-02-17 North Pacific Research, Llc Method of treating reverse osmosis membranes for boron rejection enhancement
RU2281255C1 (ru) 2004-12-21 2006-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения" Способ обработки солоноватых вод, включая воды с повышенной жесткостью, и установка для его осуществления
US7501064B2 (en) * 2005-01-06 2009-03-10 Eet Integrated electro-pressure membrane deionization system
US7658828B2 (en) * 2005-04-13 2010-02-09 Siemens Water Technologies Holding Corp. Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses
DE102005043028A1 (de) 2005-09-09 2007-03-29 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zur elektrochemischen Enthärtung von Wasser in einem wasserführenden Haushaltgerät
US8114259B2 (en) 2006-06-13 2012-02-14 Siemens Industry, Inc. Method and system for providing potable water

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1075868A2 (en) * 1999-08-11 2001-02-14 Kurita Water Industries Ltd. Electrodeionization apparatus and pure water producing apparatus
WO2004013048A2 (en) * 2002-08-02 2004-02-12 University Of South Carolina Production of purified water and high value chemicals from salt water
WO2005113120A1 (en) * 2004-05-07 2005-12-01 Ge Mobile Water, Inc. Water purification system and method using reverse osmosis reject stream in an electrodeionization unit
US20050263457A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-01 Wilkins Frederick C Water treatment system and process
WO2006031732A2 (en) * 2004-09-13 2006-03-23 University Of South Carolina Water desalination process and apparatus
US20060091077A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Ecolochem, Inc. Concentrate recycle loop with filtration module

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PRESSRELEASE ON HTTP://WWW.AFFORDABLEDESAL.COM/, [Online], 4 May 2006 (2006-05-04), XP002477042, Retrieved from the Internet: URL:http://www.affordabledesal.com/home/news/ADC%20Sets%20Low%20Energy%20Record%205-8-06.pdf> [retrieved on 2008-04-16], the whole document *
WANG JIANYOU ET AL.: "Study of the electrodeionization process - high-purity water production with a RO/EDI system". DESALINATION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 132, no. 1-3, 3 October 2000 (2000-10-03), pages 349-352, XP002287778, ISSN: 0011-9164, the whole document *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008036163A3 (en) 2008-06-26
SG174800A1 (en) 2011-10-28
US8182693B2 (en) 2012-05-22
CN104843910B (zh) 2019-10-08
CN101516786A (zh) 2009-08-26
EA200970300A1 (ru) 2009-10-30
ES2792373T3 (es) 2020-11-11
EP2074067A2 (en) 2009-07-01
JP3164558U (ja) 2010-12-09
WO2008036163A2 (en) 2008-03-27
CA2663906C (en) 2014-11-04
CL2007002688A1 (es) 2008-05-23
US20100089756A1 (en) 2010-04-15
AU2007297818B2 (en) 2012-02-23
TW200825026A (en) 2008-06-16
BRPI0718447A2 (pt) 2013-11-19
CN104843910A (zh) 2015-08-19
US7744760B2 (en) 2010-06-29
KR20090060351A (ko) 2009-06-11
ZA200900630B (en) 2010-01-27
CN101516786B (zh) 2019-04-26
EP2074067B1 (en) 2020-04-08
JP2010504200A (ja) 2010-02-12
IL196746A0 (en) 2009-11-18
TWI430965B (zh) 2014-03-21
AU2007297818A1 (en) 2008-03-27
MX2009003025A (es) 2009-04-02
IL196746A (en) 2014-03-31
US20080067125A1 (en) 2008-03-20
CA2663906A1 (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2663906C (en) Method and apparatus for desalination
AU2010219284B2 (en) Desalination system
EP1809408B1 (en) Water desalination process and apparatus
US10214433B2 (en) Brine treatment scaling control system and method
SG184749A1 (en) Low energy system and method of desalinating seawater
JP2015029931A (ja) 淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法
WO2014120871A1 (en) Electrochemical cells for supply of acid water
Gilron et al. Brine treatment and high recovery desalination
JPH07299454A (ja) 膜処理装置
CN210915600U (zh) 一种ro浓盐水的再利用装置
JPH06296966A (ja) 脱炭酸装置、及び同装置を組込んだ純水製造装置
NL2021733B1 (en) Method for the production of drinking water
US20240228352A1 (en) Nanofiltration pretreatment of seawater for electrodialysis desalination
JP2014024013A (ja) 海水などの淡水化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
TC4A Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU