EA027334B1 - Способы прямого осмотического разделения - Google Patents
Способы прямого осмотического разделения Download PDFInfo
- Publication number
- EA027334B1 EA027334B1 EA201290224A EA201290224A EA027334B1 EA 027334 B1 EA027334 B1 EA 027334B1 EA 201290224 A EA201290224 A EA 201290224A EA 201290224 A EA201290224 A EA 201290224A EA 027334 B1 EA027334 B1 EA 027334B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- solution
- hypertonic
- membrane
- concentrated
- solutes
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 title 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 158
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 312
- 239000000819 hypertonic solution Substances 0.000 claims description 131
- 229940021223 hypertonic solution Drugs 0.000 claims description 131
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 94
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 74
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 68
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 63
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 47
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 28
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 26
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 26
- 230000009102 absorption Effects 0.000 claims description 23
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 23
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 21
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000000815 hypotonic solution Substances 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 14
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 14
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 claims description 4
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 12
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 43
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 description 25
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 21
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 10
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 8
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- -1 isolate Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical group [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000009288 screen filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/447—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by membrane distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/08—Specific process operations in the concentrate stream
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/13—Use of sweep gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
- B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
- B01D2311/2626—Absorption or adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/364—Membrane distillation
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/33—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using wind energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
В изобретении представлены способы разделения с использованием усовершенствованного осмоса, обычно включающие экстракцию растворителя из первого раствора, чтобы концентрировать растворенное вещество, используя второй концентрированный раствор для втягивания растворителя из первого раствора через полупроницаемую мембрану. Повышенная эффективность может быть обусловлена использованием низкопотенциального отходящего тепла из промышленных или торговых источников.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Один или более аспектов относятся, в общем, к осмотическому разделению. Более конкретно, один или более аспектов включают использование усовершенствованных осмотических процессов, таких как прямой осмос, для отделения растворенных веществ от водных растворов.
Уровень техники
Прямой осмос используют для опреснения. Как правило, способ прямого осмотического опреснения включает контейнер, содержащий две камеры, разделенные полупроницаемой мембраной. Одна камера содержит морскую воду. Другая камера содержит концентрированный раствор, что создает градиент концентрации между морской водой и концентрированным раствором. Этот градиент втягивает воду из морской воды через мембрану, которая селективно допускает прохождение воды, но не солей, в концентрированный раствор. Постепенно вода, поступающая в концентрированный раствор, разбавляет этот раствор. Растворенные вещества затем удаляют из разбавленного раствора, получая питьевую воду.
Сущность изобретения
Аспекты относятся, в общем, к усовершенствованным осмотическим системам и способам, включая прямое осмотическое разделение, прямое осмотическое концентрирование, прямой осмос под действием давления и ограниченный давлением осмос.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ прямого осмотического разделения может включать введение первого раствора на первую сторону полупроницаемой мембраны, определение по меньшей мере одной характеристики первого раствора, выбор молярного соотношения для концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода, на основании по меньшей мере одной определенной характеристики, введение концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода при выбранном молярном соотношении, на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания желаемого осмотического градиента концентрации на полупроницаемой мембране, обеспечение потока по меньшей мере части первого раствора через полупроницаемую мембрану для образования второго раствора на первой стороне полупроницаемой мембраны и разбавления гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны, введение по меньшей мере части разбавленного гипертонического раствора в операцию разделения для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя, повторное введение гипертонических растворенных веществ на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания выбранного молярного соотношения аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе и сбор потока растворителя.
В некоторых вариантах осуществления операция разделения включает использование абсорбера, предназначенного для конденсации гипертонических растворенных веществ в концентрированный гипертонический раствор. Поток растворителя, разбавленный гипертонический раствор или концентрированный гипертонический раствор можно использовать в качестве абсорбента в абсорбере. Охлаждение можно использовать с абсорбером. В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать сжатие потока газа, полученного при отделении гипертонических растворенных веществ от разбавленного гипертонического раствора с использованием газового компрессора или парового эдуктора для обеспечения реабсорбции гипертонических растворенных веществ в концентрированный гипертонический раствор. Способ может дополнительно включать приложение давления к первому раствору для усиления или создания потока через полупроницаемую мембрану в концентрированный гипертонический раствор. Способ может дополнительно включать выбор концентрированного гипертонического раствора, содержащего гипертоническое растворенное вещество, характеризующееся способностью усиливать свое удаление из раствора или введения в раствор путем использования катализатора, многократно используемого физического или химического агента или электрического энергетического поля, магнитного энергетического поля или другого изменения окружающей среды, в результате которого увеличивается подверженность гипертонического растворенного вещества отделению, что способствует отделению и повторному использованию гипертонического растворенного вещества.
В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать определение изменения объема в отношении по меньшей мере одного из первого раствора и концентрированного гипертонического раствора, и модифицирование протока в отношении полупроницаемой мембраны в ответ на определенное изменение для сохранения желаемой характеристики потока. В других вариантах осуществления способ может дополнительно включать усиление удаления или абсорбции гипертонического растворенного вещества с помощью катализатора, реагента, расходуемого или многократно используемого материал, электрического энергетического поля или магнитного энергетического поля. В следующих вариантах осуществления способ может дополнительно включать уменьшение расходуемой энергии, используя по меньшей мере одно из средств: механическую рекомпрессию пара, термическую рекомпрессию пара, вакуумную дистилляцию, дистилляцию с продувочным газом, диффузионное испарение и тепловой насос с замкнутым циклом. Способ может дополнительно включать использование диоксида углерода для осаждения гипертонических растворенных веществ и использование аммиака для реабсорбции осадка в ограниченном давлением осмосе. Способ может дополнительно включать введение затравленной кристаллами суспензии в первый раствор. По меньшей мере в одном варианте осуществле- 1 027334 ния способ может дополнительно включать использование перенасыщения солей в первом растворе во время первой операции и уменьшение насыщения солей во время второй операции перед возвращением к первой операции для повторного насыщения.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления системы и устройства для осмотической экстракции растворителя из первого раствора могут включать первую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником первого раствора, вторую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющем по меньшей мере 1:1, систему полупроницаемой мембраны, которая отделяет первую камеру от второй камеры, систему разделения в гидравлическом соединении после второй камеры, включающую дистилляционную колонну, где система разделения предназначена для приема разбавленного гипертонического раствора из второй камеры и для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя, и систему рециркуляции, включающую абсорбер, предназначенный для упрощения повторного введения гипертонических растворенных веществ во вторую камеру, чтобы поддерживать молярное соотношение аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе.
В некоторых вариантах осуществления абсорбер может включать насадочную колонну. По меньшей мере в одном варианте осуществления абсорбер включает мембранный контактор. Мембранный контактор может быть сконструирован и установлен, чтобы способствовать параллельному потоку охлажденного абсорбента и последовательному потоку гипертонических растворенных газов в мембранном контакторе. В некоторых вариантах осуществления дистилляционная колонна может включать мембранное дистилляционное устройство. В некоторых вариантах осуществления система рециркуляции может дополнительно включать операцию сжатия после абсорбера для усиления конденсации гипертонических растворенных газов. По меньшей мере в одном варианте осуществления операция сжатия включает газовый компрессор, паровой эдуктор или эдуктор жидкого потока. Операция разделения может дополнительно включать контур поглощения диоксида углерода, чтобы абсорбировать и десорбировать гипертонические растворенные вещества, где контур поглощения диоксида углерода предназначен для полной абсорбции гипертонических растворенных газов и увеличения их давления, чтобы способствовать их абсорбции в концентрированном гипертоническом растворе.
В некоторых вариантах осуществления полупроницаемая мембранная система разнообразных систем и устройств, описанных в настоящем описании, может включать мембранный модуль, погруженный в первый раствор, и концентрированный гипертонический раствор протекает внутри мембранного модуля. По меньшей мере в одном варианте осуществления система полупроницаемой мембраны включает первый проток, связанный с первым раствором, из которого экстрагируют растворитель, где первый проток имеет суживающуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем первого протока уменьшается по длине первого протока, и второй проток, связанный с концентрированным гипертоническим раствором, в который экстрагируют растворитель из первого раствора, где второй проток имеет расширяющуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем второго протока увеличивается по длине второго протока. В некоторых вариантах осуществления система полупроницаемой мембраны включает множество пирамидальных мембранных модулей для регулирования уменьшения объема первого раствора и увеличения объема концентрированного гипертонического раствора, где множество пирамидальных мембранных модулей имеет такую конфигурацию, что в противоточном расположении установлено меньшее число мембранных модулей в направлении впуска гипертонического раствора и выпуска гипотонического раствора и большее число мембранных модулей в направлении впуска гипотонического раствора и выпуска гипертонического раствора.
В некоторых вариантах осуществления системы и устройства могут дополнительно включать последующий нулевой сброс жидкости или другую операцию, уменьшающую поток сброса. Системы могут дополнительно включать систему вакуумной или воздушной десорбции, предназначенную для усиления отделения гипертонических растворенных веществ. Системы могут дополнительно включать систему диффузионного испарения, предназначенную для отделения гипертонических растворенных веществ. В некоторых вариантах осуществления система диффузионного испарения может включать мембрану, которая является селективной для гипертонических растворенных газов по отношению к водяному пару. Системы могут дополнительно включать мембранную дистилляционную систему, чтобы отделять гипертонические растворенные вещества. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления мембраны можно использовать для одновременного отделения гипертонических растворенных веществ и теплообмена в модуле.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ осмотического производства энергии может включать выполнение операции мембранного разделения для получения первого раствора, осаждение гипертонических растворенных веществ из первого раствора, отделение осажденных гипертонических растворенных веществ для получения второго раствора, ускорение выделения газов из второго раствора, разделение газов таким способом, как селективная абсорбция на кинетической основе, и использование по меньшей мере одного отделенного газа для повторного растворения осаж- 2 027334 денных растворенных веществ, чтобы получить третий раствор для повторного использования на стадии мембранного разделения.
Другие аспекты, варианты осуществления и преимущества данных примерных аспектов и варианты осуществления обсуждаются ниже более подробно. Кроме того, следует понимать, что и приведенная выше информация и следующее подробное описание представляют собой просто иллюстративные примеры разнообразных аспектов и вариантов осуществления и предназначены для предоставления обзора или основы понимания природы и характера заявленных в формуле изобретения аспектов и вариантов осуществления изобретения. Сопровождающие фигуры предоставлены, чтобы проиллюстрировать и обеспечить дальнейшее понимание разнообразных аспектов и вариантов осуществления, и включены в настоящее описание, составляя его часть. Данные фигуры вместе со следующей частью описания служат для разъяснения принципов и операций описанных и заявленных в формуле изобретения его аспектов и вариантов осуществления.
Краткое описание фигур
Разнообразные аспекты по меньшей мере одного варианта осуществления осуждаются ниже со ссылкой на сопровождающие фигуры. На данных фигурах, на которых не предполагается соблюдение масштаба, каждый идентичный или почти идентичный компонент, который проиллюстрирован на различных фигурах, представлен аналогичным численным обозначением. В целях ясности не каждый компонент может быть обозначен на каждой фигуре. Данные фигуры предоставлены в целях иллюстрации и разъяснения и не предназначены для ограничения настоящего изобретения. На данных фигурах:
на фиг. 1 представлена принципиальная схема способа разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
на фиг. 2 представлена подробная принципиальная схема способа разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
на фиг. 3 представлена схема устройства, используемого в способе разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
на фиг. 4 представлена принципиальная схема устройства, используемого в способе разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления;
на фиг. 5 представлена принципиальная схема части устройства для разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления; и на фиг. 6 представлена принципиальная схема части устройства для разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления.
Подробное описание
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ осмотической экстракции растворителя из раствора обычно может включать помещение раствора на первую поверхность прямой осмотической мембраны. В некоторых вариантах осуществления в качестве первого раствора (известен как обрабатываемый или гипотонический раствор) может присутствовать морская вода, слабоминерализованная вода, сточная вода, загрязненная вода, технологический поток или другой водный раствор. По меньшей мере в одном варианте осуществления растворитель представляет собой воду, но другие варианты осуществления относятся к неводным растворителям. Второй раствор (известный как гипертонический раствор) с повышенной концентрацией растворенного вещества по сравнению с концентрацией первого раствора может быть помещен на вторую противоположную поверхность прямой осмотической мембраны. Растворитель, например вода, может затем втягиваться из первого раствора через прямую осмотическую мембрану во второй раствор, образуя обогащенный растворителем раствор посредством прямого осмоса. В прямом осмосе обычно используют свойства переноса текучей среды, включая движение растворителя из менее концентрированного раствора в более концентрированный раствор. Осмотическое давление обычно способствует переносу растворителя через прямую осмотическую мембрану из гипотонических растворов в гипертонические растворы. Обогащенный растворителем раствор, также называемый разбавленным гипертоническим раствором, можно собирать на первом выпуске и направлять на следующий процесс разделения. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления очищенную воду можно производить в качестве продукта из обогащенного растворителем раствора. Поток второго продукта, т.е. обедненный или концентрированный технологический раствор, можно собирать на втором выпуске для сброса или дальнейшей обработки. Концентрированный технологический раствор может содержать один или более целевых соединений, которые может быть желательно концентрировать или другим способом выделить для последующего использования.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления система прямого осмотического разделения может включать один или более прямых осмотических мембран. Прямые осмотические мембраны обычно могут быть полупроницаемыми, например, допуская прохождение растворителя, такого как вода, но не пропуская растворенные в нем вещества, такие как хлорид натрия, карбонат аммония, бикарбонат аммония, карбамат аммония, другие соли, сахара, лекарственные средства или другие соединения. Многие типы полупроницаемых мембран являются подходящими для этой цели, при условии, что они способы допускать прохождение воды (т.е. растворителя), блокируя при этом прохождение растворенных веществ и не реагируя с растворенными веществами в растворе. Мембрана может иметь разно- 3 027334 образные конфигурации, включая тонкие пленки, полые волокнистые мембраны, спирально свернутые мембраны, моноволокна и дисковые трубки. Существуют множество хорошо известных коммерчески доступных полупроницаемых мембран, которые характеризуются наличием пор, достаточно малых, чтобы допускать прохождение воды, но задерживать молекулы растворенных веществ, таких как хлорид натрия, и ионные частицы данных молекул, такие как хлорид. Такие полупроницаемые мембраны можно изготавливать из органических или неорганических материалов. В некоторых вариантах осуществления можно использовать мембраны, изготовленные из таких материалов, как ацетат целлюлозы, нитрат целлюлозы, полисульфон, поливинилиденфторид, полиамид и сополимеры акрилонитрила. Другие мембраны могут представлять собой минеральные мембраны или керамические мембраны, изготовленные из таких материалов, как ΖτΟ2 и ΤίΟ2.
Предпочтительно материал, выбранный для использования в качестве полупроницаемой мембраны, обычно должен иметь способность выдерживать разнообразные технологические условия, которым может быть подвергнута мембрана. Например, может быть желательно, чтобы мембрана имела способность выдерживать повышенные температуры, такие, которые используются в стерилизации или других высокотемпературных процессах. В некоторых вариантах осуществления прямой осмотический мембранный модуль может работать при температуре в интервале приблизительно от 0 до приблизительно 100°С. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления технологические температуры могут составлять приблизительно от 40 до приблизительно 50°С. Аналогично, может быть желательно, чтобы мембрана имела способность сохранять целостность при различных значениях рН. Например, один или более растворов в окружении мембраны, таких как гипертонический раствор, могут быть более или менее кислыми или основными. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления прямой осмотический мембранный модуль может работать при уровне рН приблизительно от 2 до приблизительно 11. В определенных неограничивающих вариантах осуществления уровень рН может составлять приблизительно от 7 до приблизительно 10. Используемые мембраны необязательно должны быть изготовлены из одного из указанных материалов и могут представлять собой композиты из разнообразных материалов. По меньшей мере в одном варианте осуществления мембрана может представлять собой асимметричную мембрану, такую как мембрана с активным слоем на первой поверхности и несущим слоем на второй поверхности. В некоторых вариантах осуществления активный слой обычно может представлять собой заградительный слой. Например, заградительный слой может блокировать прохождение солей в некоторых неограничивающих вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления несущий слой, такой как слой подложки, обычно может быть неактивным.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления по меньшей мере одна прямая осмотическая мембрана может находиться внутри корпуса или кожуха. Корпус обычно может быть такого размера и формы, что внутри него можно поместить мембраны. Например, корпус может быть, главным образом, цилиндрическим, если в нем расположены спирально свернутые прямые осмотические мембраны. Корпус модуля может содержать впуски, чтобы вводить гипотонические и гипертонические растворы в модуль, а также выпуски для выведения потоков продуктов из модуля. В некоторых вариантах осуществления корпус может включать по меньшей мере один резервуар или камеру для содержания или хранения текучей среды, вводимой в модуль или выводимой из него. По меньшей мере в одном варианте осуществления корпус может быть изолированным.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления система прямого осмотического разделения обычно может быть сконструирована и установлена таким образом, чтобы приводить первый раствор и второй раствор в контакт с первой и второй сторонами полупроницаемой мембраны соответственно. Хотя первый и второй растворы могут оставаться неподвижными, предпочтительно, чтобы и первый, и второй растворы вводились поперечным потоком, т.е. протекали параллельно поверхности полупроницаемой мембраны. Это обычно может увеличивать площадь контакта поверхности мембраны вдоль одного или более путей прохождения текучей среды, в результате чего увеличивается эффективность прямого осмоса. В некоторых вариантах осуществления первый и второй растворы могут протекать в одном направлении. В других вариантах осуществления первый и второй растворы могут протекать в противоположных направлениях. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления аналогичная динамика текучих сред может существовать на обеих сторонах поверхности мембраны. Это может быть достигнуто путем стратегического интегрирования одной или более прямых осмотических мембран в модуле или корпусе.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способы могут обеспечивать высокий выход при экстракции растворителя без чрезмерных затрат энергии и/или выбросов вредных для окружающей среды отходов. Растворитель можно экстрагировать для концентрирования растворенных веществ, таких как желаемые целевые вещества, из технологического потока энергосберегающим способом, который приводит к высоким выходам. Растворитель и/или извлеченные растворенные вещества из технологического потока могут представлять собой желаемые конечные продукты. Растворенные вещества в гипертоническом растворе можно также рециркулировать в технологический процесс.
Способ разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может включать помещение первого раствора на первую поверхность полупроницаемой мембраны. Второй рас- 4 027334 твор, который имеет концентрацию, превышающую концентрацию первого раствора, можно помещать на вторую противоположную поверхность данной мембраны. В некоторых вариантах осуществления концентрацию второго раствора можно увеличить, используя первый реагент, чтобы регулировать равновесие растворенных веществ во втором растворе и увеличить количество растворимых частиц растворенного вещества во втором растворе. Градиент концентрации между первым и вторым растворами затем втягивает растворитель из первого раствора через полупроницаемую мембрану во второй раствор, образуя обогащенный растворителем раствор. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления часть растворенных веществ можно извлекать из обогащенного растворителем второго раствора и рециркулировать в гипертонический раствор. В процессе извлечения может образовываться поток растворителя в качестве продукта. Градиент концентрации также создает обедненный раствор на первой стороне полупроницаемой мембраны, который может быть отброшен или подвергнут дальнейшей обработке. Обедненный раствор может включать одно или более целевых веществ, концентрирование или извлечение которых является желательным.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления описано устройство для экстракции растворителя из первого раствора с использованием осмоса. В одном неограничивающем варианте осуществления устройства данное устройство содержит первую камеру с впуском и выпуском. Впуск первой камеры может быть соединен с источником первого раствора. Полупроницаемая мембрана отделяет первую камеру от второй камеры. Вторая камера содержит впуск и первый и второй выпуски. В некоторых вариантах осуществления третья камера может принимать обогащенный растворителем второй раствор из первого выпуска второй камеры и реагент из второго выпуска второй камеры. Третья камера может включать выпуск, который соединен с устройством для разделения, таким как фильтр для фильтрации обогащенного растворителем второго раствора. Фильтр может содержать первый и второй выпуски, причем первый выпуск соединен с впуском второй камеры для рециркуляции осажденного растворенного вещества во вторую камеру. В некоторых вариантах осуществления четвертая камера может принимать обогащенный растворителем второй раствор из второго выпуска устройства для разделения. Четвертая камера может содержать нагреватель для нагревания обогащенного растворителем второго раствора. Первый выпуск в четвертой камере может возвращать составляющие газы во впуск второй камеры. Как обсуждается в настоящем описании, разнообразные вещества, такие как газы из четвертой камеры и/или осажденное растворенное вещество из третьей камеры, могут рециркулировать в пределах системы. Такие вещества можно вводить, например, во вторую камеру, в тот же впуск или в другие впуски. Второй выпуск в четвертой камере может обеспечивать выход из устройства конечного продукта, растворитель. Конфигурации протоков могут обеспечивать изменение объемов потоков или скоростей потоков в гипотонический раствор и гипертонический раствор, когда поток возникает через мембрану из одного раствора в другой. Протоки для гипотонического и гипертонического растворов в мембранных системах следует обычно предусматривать приблизительно равными для коротких расстояний и низких или средних скоростей потоков или сужающимися, в которых впуск сужается и выпуск расширяется для более длинных расстояний и/или более высоких скоростей потоков.
На фиг. 1 представлена обзорная схема системы и способа прямого осмотического разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, подробности которого дополнительно описаны со ссылкой на фиг. 2. Как показано на фиг. 1, раствор (10), например морская вода, слабоминерализованная вода, сточная вода, загрязненная вода или другой раствор, называемый как первый раствор, помещают в первую камеру (12). Первая камера (12) находится в гидравлическом соединении с полупроницаемой мембраной (16), как проиллюстрировано стрелкой (13). Второй раствор, имеющий более высокую концентрацию, чем первый раствор, содержится во второй камере (18). Более высокая концентрация раствора позволяет растворителю, т.е. воде, из первого раствора в первой камере (12) под действием осмоса проходить через полупроницаемую мембрану (16) в более концентрированный второй раствор, находящийся во второй камере (18), как проиллюстрировано стрелкой (15). Потеряв большую часть своего растворителя, оставшийся первый раствор в первой камере (12) является концентрированным относительно растворенного вещества.
Растворенное вещество может быть отброшено, как проиллюстрировано стрелкой (14), если оно рассматривается в качестве отходов. Альтернативно, растворенное вещество может представлять собой целевое соединение, и его можно собирать для дальнейшей обработки или затем использовать в качестве желаемого продукта.
Полученный обогащенный растворителем второй раствор во второй камере (18) затем вводят, как проиллюстрировано стрелкой (19), в третью камеру (22). В третьей камере (22) растворенные вещества в обогащенном растворителем втором растворе можно отделять и рециркулировать обратно во вторую камеру (18), как проиллюстрировано стрелкой (28), чтобы поддерживать концентрацию второго раствора. Третья камера (22) и поток (28) являются необязательными в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Оставшийся обогащенный растворителем второй раствор в третьей камере (22) можно затем вводить, как проиллюстрировано стрелкой (23), в четвертую камеру (24). В четвертой камере (24) оставшийся обогащенный растворителем второй раствор можно нагревать для отделения любых оставшихся растворенных веществ, чтобы получать поток растворителя, как проиллюстрировано
- 5 027334 стрелкой (26). В некоторых вариантах осуществления, таких, которые включают обработку сточной воды, поток растворителя может представлять собой очищенную воду. В четвертой камере (24) нагреванием можно удалять какие-либо оставшийся растворенные вещества путем их разложения на составляющие их газы, и газы могут быть возвращены во вторую камеру (18), как проиллюстрировано стрелкой (20), чтобы поддерживать градиент концентрации второго раствора в камере (18) и использовать в качестве реагента.
Как отмечено выше, способ разделения в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может начинаться с первого раствора, содержащегося в первом контейнере (12). Первый раствор может представлять собой водный или неводный раствор, который подлежит обработке с целью получения очищенной воды, для удаления нежелательных растворенных веществ или для концентрирования и извлечения желаемых растворенных веществ. В число нежелательных растворенных веществ входят нежелательные химически осаждаемые растворимые соли, такие как хлорид натрия (ЫаС1). Конкретные примеры первого раствора представляют собой водные растворы, такие как морская вода, рассол и другие солевые растворы, слабоминерализованная вода, минерализованная вода, промышленная сточная вода и потоки продуктов, связанные с высокочистыми технологиями, такие как имеющие отношение к пищевой и фармацевтической отраслям промышленности. Первый раствор, описанный в настоящем описании, может представлять собой водный раствор или неводный раствор. Как правило, можно использовать растворители любого типа, которые являются совместимыми с гипертоническим раствором, например, любой растворитель, способный растворять гипертонические растворенные вещества. Первый раствор можно фильтровать и подвергнуть предварительной обработке в соответствии с известными технологиями, чтобы отделить твердые вещества и химические отходы, биологические загрязняющие вещества, и другим способом предотвратить засорение мембраны перед осмотическим разделением, и затем направлять в первую камеру (12), как показано стрелкой 10.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления первый раствор может представлять собой любой водный раствор или растворитель, содержащий одно или более растворенных веществ, для которого желательны разделение, очистка или другая обработка. В некоторых вариантах осуществления первый раствор может представлять собой непитьевую воду, такую как морская вода, соленая вода, слабоминерализованная вода, сточная вода и какая-либо промышленная вода. Может быть желательно производство очищенной или питьевой воды из указанного потока для последующего использования. Технологический поток, подлежащий обработке, может включать соли и другие ионные частицы, такие как хлорид, сульфат, бромид, силикат, йодид, фосфат, натрий, магний, кальций, калий, нитрат, мышьяк, литий, бор, стронций, молибден, марганец, алюминий, кадмий, хром, кобальт, медь, железо, свинец, никель, селен, серебро и цинк. В некоторых примерах первый раствор может представлять собой рассол, такой как соленая вода или морская вода, сточная вода или другая загрязненная вода. В других вариантах осуществления первый раствор может представлять собой технологический поток, содержащий один или более растворенных веществ, таких как целевые вещества, которые желательно концентрировать, выделять или извлекать. Такие потоки могут направляться с промышленных предприятий, таких как фармацевтические или пищевые предприятия. Целевые вещества могут включать фармацевтические препараты, соли, ферменты, белки, катализаторы, микроорганизмы, органические соединения, неорганические соединения, исходные химические вещества, химические продукты, коллоиды, продукты питания или загрязняющие вещества. Первый раствор может поступать в систему обработки с прямой осмотической мембраной с предшествующих технологических блоков, таких как промышленное предприятие, или из любого другого источника, такого как океан. Подобно первому раствору второй раствор может представлять собой водный раствор, т.е. растворитель представляет собой воду. В других вариантах осуществления в качестве второго раствора можно использовать неводные растворы, например, в органических растворителях. Второй раствор может представлять собой гипертонический раствор, содержащий повышенную концентрацию растворенного вещества по сравнению с первым раствором. Гипертонический раствор обычно может иметь способность создавать осмотическое давление в пределах системы осмотического разделения. Осмотическое давление можно использовать для разнообразных целей, включая опреснение, очистку воды, концентрирование растворенных веществ, производство энергии и другие применения. Можно использовать широкое разнообразие гипертонических растворов. В некоторых вариантах осуществления гипертонический раствор может включать одно или более удаляемых растворенных веществ. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления можно использовать термически удаляемые (термолитические) растворенные вещества.
Например, гипертонический раствор может включать термолитический солевой раствор. В некоторых вариантах осуществления можно использовать гипертонический раствор аммиака и диоксида углерода, такой как растворы, описанные в публикации патентной заявки США № 2005/0145568 (ΜοΟίηηίδ), описание которой во всей своей полноте включено в настоящее описание посредством ссылки для всех целей. В одном варианте осуществления второй раствор может представлять собой концентрированный раствор аммиака и диоксида углерода.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления соотношение аммиака и диоксида углерода должно обеспечивать, по существу, полную абсорбцию газов гипертонического раство- 6 027334 ра газы в абсорбирующей текучей среде, например части разбавленного гипертонического раствора, как описано в настоящем описании, на основании наиболее высокой концентрации гипертонического раствора в системе. Концентрация, объем и скорость потока гипертонического раствора должны обычно соответствовать концентрации, объему и скорости потока гипотонического раствора, таким образом, чтобы поддерживать желаемую разность осмотического давления между двумя растворами во всей мембранной системе и интервал извлечения питательной воды. Это можно вычислить в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, принимая во внимание явление внутренней и внешней концентрационной поляризации в мембране и на ее поверхности. В одном неограничивающем варианте осуществления опреснения можно использовать скорость входящего потока концентрированного гипертонического раствора, которая составляет приблизительно 33% скорости потока соленой питательной воды, как правило, приблизительно в интервале от 25 до 75% для системы опреснения морской воды. Для меньшей солености питательной воды может потребоваться скорость входящего потока гипертонического раствора, составляющая приблизительно от 5 до 25% скорости потока питательной воды. Скорость выходящего разбавленного гипертонического раствора может, как правило, составлять приблизительно от 50 до 100% скорости потока входящей питательной воды и приблизительно от трехкратного до четырехкратного объема сброса рассола.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления соотношение аммиака и диоксида углерода обычно должно соответствовать концентрациям гипертонического раствора и температурам, используемым в процессе удаления и извлечения гипертонического растворенного вещества. Если соотношения не являются достаточно высокими, будет невозможной полная абсорбция гипертонических растворенных газов с образованием солей для повторного использования в концентрированном растворе, и если соотношение является чрезмерно высоким, в гипертоническом растворе возникнет избыток аммиака, который не будет надлежащим образом конденсироваться в таком желательном температурном интервале, который необходим для использование отходящего тепла для осуществления процесса. Например, в некоторых вариантах осуществления дистилляционная колонна может отделять газы при температуре около 50°С, и абсорбционная колонна может работать при температуре около 20°С. Кроме того, соотношение аммиака и диоксида углерода следует определять так, чтобы предотвращать прохождение аммиака в гипотонический раствор через мембрану. Если данное соотношение является чрезмерно высоким, это может привести к присутствию неионизированного аммиака в более высоких концентрациях в гипертоническом растворе (обычно присутствуют, главным образом, ионы аммония), чем это необходимо или желательно. Другие параметры, такие как тип питательной воды, желаемое осмотическое давление, желаемая скорость потока, тип мембраны и концентрация гипертонического раствора могут повлиять на предпочтительное молярное соотношение гипертонического раствора. Соотношение аммиака и диоксида углерода можно отслеживать и регулировать в процессе осмотического разделения. По меньшей мере в одном варианте осуществления гипертонический раствор может включать аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющем более чем 1:1. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления соотношение для гипертонического раствора при температуре около 50°С, где молярность гипертонического раствора определена как молярность диоксида углерода в данном растворе, может составлять, по меньшей мере, приблизительно 1,1:1 для не более чем 1-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,2:1 для не более чем 1,5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,3:1 для не более чем 3-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,4:1 для не более чем 4-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,5:1 для не более чем 4,5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,6:1 для не более чем 5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,7:1 для не более чем 5,5-молярного гипертонического раствора, приблизительно 1,8:1 для не более чем 7-молярного гипертонического раствора, приблизительно 2,0:1 для не более чем 8молярного гипертонического раствора и приблизительно 2,2:1 для не более чем 10-молярного гипертонического раствора. Эксперименты показывают, что это приблизительно минимальные соотношения, необходимые для стабильной растворимости в растворах с данными концентрациями при данной приблизительной температуре. При пониженных температурах более высокие соотношения аммиака и диоксида углерода требуются для одинаковых концентраций. При повышенных температурах могут потребоваться меньшие соотношения, но некоторое сжатие раствора может также потребоваться, чтобы предотвратить разложение растворенных веществ на газы. Соотношения, превышающие 1:1, даже при суммарных концентрациях, составляющих менее чем 2-молярные, значительно увеличивают стабильность растворов и препятствуют выделению газообразного диоксида углерода и, как правило, термическому разложению гипертонических растворов в ответ на достаточно умеренные степени нагревания и/или уменьшение давления.
Гипертонический раствор обычно имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем гипотонический раствор. Это можно обеспечить, используя растворенные вещества, которые являются достаточно растворимыми, чтобы образовывать раствор, который содержит более высокую концентрацию, чем гипотонический раствор. Одну или более характеристик гипертонического раствора можно регулировать на основании технологического потока, поступающего в систему разделения на обработку. Например, объем, скорость потока или концентрация растворенных веществ в гипотоническом растворе
- 7 027334 могут влиять на один или более параметров, выбранных для гипертонического раствора. Требования в отношении сброса потоков, связанных с системой, могут также влиять на один или более технологических параметров. Другие технологические параметры можно также изменять на основании заданного применения системы прямого осмотического разделения. Предпочтительно растворенное вещество во втором растворе должно быть легко удаляемым из раствора в процессе разделения, где в указанном процессе разделения растворенное вещество разделяется, образуя по меньшей мере один вид частиц, которые легче растворяются в растворителе раствора, т.е. растворимые частицы, и один вид частиц, которые с трудом растворяются в растворителе, т.е. малорастворимые частицы, и растворенное вещество не должно представлять собой риск для здоровья, если его следовые количества остаются в полученном растворителе. Существование растворимых и малорастворимых частиц растворенных веществ позволяет регулировать растворы или управлять ими по мере необходимости. Как правило, растворимые и малорастворимые частицы растворенного вещества достигают в растворе такого состояния, в котором при определенных условиях температуры, давления, рН и т.д. не увеличивается и не уменьшается относительное количество каких-либо частиц растворенного вещества, т.е. постоянным является соотношение растворимых и нерастворимых частиц растворенного вещества. Это называется равновесием. При определенных условиях раствора частицы растворенного вещества необязательно присутствуют в соотношении 1:1 при равновесии. Посредством добавления химического вещества, называемого в настоящем описании термином реагент, можно сдвигать равновесие между частицами растворенных веществ. Используя первый реагент, можно сдвигать равновесие раствора в сторону увеличения количества растворимых частиц растворенного вещества. Аналогичным образом, используя второй реагент, можно сдвигать равновесие раствора в сторону увеличения количества малорастворимых частиц растворенного вещества. После добавления реагентов соотношение количества частиц растворенных веществ может стабилизироваться на новом уровне, которому благоприятствуют условия раствора. Сдвигая равновесие в сторону растворимых частиц растворенного вещества, можно обеспечить второй раствор с концентрацией, близкой к насыщению, т.е. состоянию, в котором растворитель в растворе уже не может растворять растворенное вещество.
Предпочтительные растворенные вещества для второго (гипертонического) раствора могут представлять собой газообразный аммиак, диоксид углерода и продукты их взаимодействия, включая карбонат аммония, бикарбонат аммония и карбамат аммония. Аммиак и диоксид углерода, когда их растворяют в воде при соотношении, составляющем приблизительно 1, образуют раствор, включающий, главным образом, бикарбонат аммония и в меньшей степени родственные продукты, такие как карбонат аммония и карбамат аммония. Равновесие в этом растворе смещено в сторону менее растворимых растворенных веществ (бикарбонат аммония) от растворимых растворенных веществ (карбамат аммония и в меньшей степени карбонат аммония). Буферирование раствора, содержащего, главным образом, бикарбонат аммония, избытком аммиака, таким образом, что молярное соотношение аммиака и диоксида углерода превышает 1, сдвигает равновесие в растворе к более растворимому растворенному веществу (карбамат аммония). Аммиак является более растворимым в воде и предпочтительно поглощается раствором. Поскольку карбамат аммония легче поглощается растворителем второго раствора, его концентрация может увеличиваться до такого состояния, в котором растворитель больше не способен поглощать растворенное вещество, т.е. до насыщения. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления концентрация растворенных веществ в данном втором растворе, достигаемая такой процедурой, составляет более чем 2-моляльной, более чем 6-моляльной или приблизительно от 6-моляльной до приблизительно 12моляльной.
Аммиак может представлять собой предпочтительный первый реагент для карбамата аммония, поскольку он является одним из химических веществ, которые образуются в результате разложения растворенного карбамата аммония, другими словами, он представляет собой его составляющий элемент. В общем, предпочтительно, чтобы реагент для растворителя представлял собой составляющий элемент растворенного вещества, поскольку в результате этого любой избыток реагента можно легко удалять из раствора при удалении растворителя, и в предпочтительном варианте осуществления составляющий элемент может рециркулировать в качестве первого реагента. Однако предусматриваются другие реагенты, которые могут сдвигать равновесие между частицами растворенного вещества в растворе, при условии, что реагент легко удаляется из раствора, и реагент не представляет собой какого-либо риска для здоровья, если следовые элементы реагента остаются в конечном растворителе.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления гипертонический раствор должен обычно создавать осмотическое давление и удаляться, например, для регенерации и рециркуляции. В некоторых вариантах осуществления гипертонический раствор может отличаться возможностью претерпевать катализируемое фазовое превращение, в котором гипертоническое растворенное вещество превращается в газ или твердое вещество, которое можно осаждать из водного раствора с помощью катализатора. В некоторых вариантах осуществления механизм может сочетаться с некоторыми другими средствами, такими как нагревание, охлаждение, добавление реагента или приложение электрического или магнитного поля. В других вариантах осуществления можно вводить химический реагент для обратимой или необратимой реакции с гипертоническим растворенным веществом, чтобы уменьшить его
- 8 027334 концентрацию, изменить его характеристики непроницаемости мембраной или другими способами облегчить его удаление. По меньшей мере в одном варианте осуществления приложение электрического поля может вызывать изменение гипертонического растворенного вещества, такое как фазовое превращение, изменение степени ионизации или другие электрически индуцированные изменения, которые облегчают удаление растворенного вещества. В некоторых вариантах осуществления проницаемость и/или непроницаемость растворенного вещества можно регулировать, например регулируя уровень рН, изменяя ионную природу растворенного вещества, модифицируя физический размер растворенного вещества или обеспечивая другое изменение, которое позволяет гипертоническому растворенному веществу легко проходить через мембрану, которая ранее была для него непроницаемой. Например, ионные частицы можно превращать в неионные или крупные частицы можно сделать относительно мельче. В некоторых вариантах осуществления можно использовать способы разделения без применения нагревания, такие как электродиализ (ΕΌ), охлаждение, воздействие вакуума или повышенного давления. По меньшей мере в одном варианте осуществления можно использовать градиент электрического потенциала в соответствии с одним или более известными способами разделения. В некоторых вариантах осуществления определенные способы разделения, такие как электродиализ, можно использовать для уменьшения разделяемых частиц таким образом, чтобы снизить электрические требования. По меньшей мере в одном варианте осуществления растворимость органических веществ можно регулировать, например, изменяя температуру, давление, рН или другие характеристики раствора. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления можно использовать ионный обмен, например технологии ионного обмена с натриевой подпиткой или ионного обмена с подпиткой кислотой и основанием для повторного применения гипертонических растворенных веществ, включая, например, соли аммония.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления описанные гипертонические растворы можно использовать в любом усовершенствованном осмотическом процессе, например, в устройствах, применяющих ограниченный давлением осмос, прямой осмос или прямой осмос под действием давления. В некоторых вариантах осуществления описанные гипертонические растворы можно использовать в осмотическом тепловом двигателе, таком как описано в публикации \νΐΡΟ № νΟ 2008/060435 (ΜοΟίηηίδ и др.), описание которой во всей своей полноте включено в настоящее описание посредством ссылки для всех целей. Осмотический тепловой двигатель может преобразовывать тепловую энергию в механическую работу, используя полупроницаемую мембрану для преобразования осмотического давления в электрическую энергию. Содержащий аммиак и диоксид углерода концентрированный гипертонический раствор может создавать высокое осмотическое давление, которое образует поток воды через полупроницаемую мембрану против градиента гидравлического давления. Сброс давления повышенного объема гипертонического раствора в турбине может производить электрическую энергию. Данный процесс можно поддерживать в стационарном режиме посредством разделения разбавленного гипертонического раствора на повторно концентрированный гипертонический раствор и рабочую текучую среду в виде деионизированной воды, оба для повторного использования в осмотическом тепловом двигателе. В некоторых вариантах осуществления, включающих использование описанных гипертонических растворов в осмотическом тепловом двигателе, эффективность можно повышать осаждением гипертонического растворенного вещества. По меньшей мере в одном варианте осуществления описанные гипертонические растворы можно использовать в системах и способах сетчатых аккумуляторов энергии, в которых наличие градиентов солености, включая градиенты или разности осмотического давления между двумя растворами, можно использовать для создания гидравлического давления в концентрированном растворе, обеспечивая производство энергии. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, включающими дистилляционные колонны, такие как многоступенчатые дистилляционные колонны, описанные в публикации νΐΡΟ № νΟ 2007/146094 (ΜοΟίηηίδ и др.), описание которой во всей своей полноте включено в настоящее описание посредством ссылки для всех целей, разбавленный гипертонический раствор можно использовать в качестве абсорбирующей текучей среды в теплообменнике или абсорбере для теплоснабжения каждой ступени. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления описанные гипертонические растворы можно также использовать в разнообразных устройствах прямого осмотического концентрирования (ЭОС).
Как представлено на фиг. 1, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ разделения может приводить первый раствор и второй раствор в контакт с первой и второй сторонами полупроницаемой мембраны (16) соответственно. Хотя первый и второй растворы могут оставаться неподвижными, предпочтительно, чтобы и первый, и второй растворы поступали поперечным потоком, т.е. проходили параллельно поверхности полупроницаемой мембраны (16). Это увеличивает площадь поверхности полупроницаемой мембраны (16), с которой данное количество растворов вступает в контакт, в результате чего увеличивается эффективность прямого осмоса. Поскольку второй раствор во второй камере (18) содержит растворенное вещество в более высокой концентрации, чем первый раствор в первой камере (12), растворитель в первом растворе диффундирует во второй раствор по механизму прямого осмоса. В некоторых вариантах осуществления разность концентраций между двумя растворами является настолько большой, что растворитель проходит через полупроницаемую мембрану (16) без увеличения давления в первом растворе. В целом, этот способ может привести к удалению приблизительно
- 9 027334 от 50 до приблизительно 99,9% растворителя, содержащегося в первом растворе. Во время процесса разделения первый раствор становится более концентрированным по мере того, как он теряет растворитель, и второй раствор становится более разбавленным по мере того, как он приобретает растворитель. Несмотря на это явление градиент концентрации между двумя растворами остается значительным. Как обедненный раствор на первой стороне мембраны, так и разбавленный раствор на второй стороне мембраны могут быть подвернуты дальнейшей обработке для выделения одного или более желаемых продуктов. Например, обедненный раствор на первой стороне мембраны может содержать растворенные вещества, представляющие собой целевые вещества, которые желательно концентрировать и извлекать. Альтернативно, обедненный раствор на первой стороне мембраны можно отбрасывать в качестве отходов. Аналогичным образом, разбавленный раствор на второй стороне мембраны может быть обогащен растворителем, который может представлять собой желаемый продукт.
Слив (14), т.е. концентрированный первый раствор имеет повышенную концентрацию растворенных веществ. Таким образом, избыток растворенных веществ можно удалять из концентрированного первого раствора перед возвращением первого раствора в его источник или рециркуляцией первого раствора с использованием настоящего способа. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления это можно осуществлять, например, путем контакта концентрированного первого раствора с солнечным испарителем, механизмом простой сетчатой фильтрации, гидроциклоном или осажденной массой или другим источником зародышеобразования, чтобы осадить растворенное вещество. После осаждения это растворенное вещество можно подвернуть дальнейшей обработке, чтобы сделать его подходящим для потребительских или промышленных целей.
После экстракции растворителя первого раствора во второй раствор прямым осмосом, получив в результате обогащенный растворителем второй раствор, затем может быть желательно удаление растворенных веществ из обогащенного растворителем второго раствора, чтобы выделить растворитель. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления это может быть обеспечено осаждением растворенных веществ из раствора, разложением растворенных веществ на составляющие их газы, которые испаряются из раствора, отгонкой растворителя из раствора или абсорбцией растворенных веществ на поверхности. По меньшей мере в одном варианте осуществления удаление части растворенных веществ осаждением уменьшает количество энергии, требуемое для нагревания раствора, чтобы разложить оставшиеся растворенные вещества, и разложение приводит к полному удалению растворенных веществ. Возможные стадии осаждения и разложения описаны в отношении третьей и четвертой камер (22, 24) соответственно.
Обогащенный растворителем второй раствор во второй камере (18) можно переместить в третью камеру (22), как показано стрелкой (19). Обогащенный растворителем второй раствор может быть затем обработан, чтобы удалить часть растворенных веществ из обогащенного растворителем раствора, путем осаждения. Второй реагент может быть введен для регулирования равновесия растворимых и малорастворимых частиц растворенного вещества в пользу малорастворимых частиц растворенного вещества. Как и в случае первого реагента, подходящим является любой химический реагент, способный регулировать равновесие, при условии, что он легко удаляется из обогащенного растворителем второго раствора и не представляет какого-либо риска для здоровья. Предпочтительно реагент представляет собой составляющий элемент растворенного вещества, и в случае карбамата аммония в качестве предпочтительного растворенного вещества он представляет собой газообразный диоксид углерода. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления, когда обогащенный растворителем второй раствор диффундирует с диоксидом углерода, соотношение аммиака и диоксида углерода в растворе можно уменьшить приблизительно до 1-1,5, и равновесие в обогащенном растворителем втором растворе сдвигается обратно в сторону малорастворимых частиц растворенного вещества (бикарбонат аммония). Малорастворимые частицы растворенного вещества можно затем осаждать из раствора. Осаждение бикарбонат аммония может привести к существенному уменьшению молярной концентрации растворенных веществ в обогащенном растворителем втором растворе приблизительно до 2-3. Предпочтительно температура обогащенного растворителем второго раствора в третьей камере (22) снижается приблизительно до 18-25°С, предпочтительнее до 20-25°С, чтобы содействовать осаждению растворенного вещества. Осажденное растворенное вещество можно затем отфильтровывать из раствора.
Ссылаясь на фиг. 2, хотя осажденное растворенное вещество можно отфильтровывать в третьей камере (22), раствор можно направить в фильтрационную камеру (29), как показано стрелкой (36). Используя хорошо известные устройства, такие как гидроциклон, седиментационный резервуар, фильтровальная колонна или простой сетчатый фильтр, осажденное растворенное вещество можно удалить из обогащенного растворителем раствора. Например, осадок можно отстаивать для отделения от раствора под действием силы тяжести, и в таком случае оставшийся раствор можно затем откачать. Оставшийся обогащенный растворителем второй раствор может быть перенесен из фильтровальной камеры (29) в четвертую камеру (24), как показано стрелкой (23), где его затем нагревают для разложения растворенных веществ на составляющие их газы.
В одном предпочтительном варианте осуществления эти составляющие газы могут представлять собой аммиак и диоксид углерода. Энергия, требуемая для процесса разделения, представляет собой теп- 10 027334 ло, необходимое для увеличения температуры раствора до температуры, которая приводит к полному удалению карбамата аммония в качестве растворенного вещества. Требуется также дополнительное тепло, чтобы компенсировать неэффективность теплопереноса энтальпий испарения и растворения растворенных веществ, рециркулирующих в процессе. В частности, нагревание заставляет оставшиеся растворенные вещества в обогащенном растворителем втором растворе разлагаться на составляющие их газы, которые выходят из раствора. В некоторых вариантах осуществления можно поддерживать вакуум или поток воздуха над обогащенным растворителем втором растворе, пока он нагревается, для повышения эффективности и/или снижения температуры, при которой образующиеся при разложении газы испаряются из раствора. При создании потока воздуха над четвертой камерой оказывается возможным удаление всех растворенных веществ при меньшей температуре, чем обычно используется. Это разложение может привести к получению растворителя, такого как готовая питьевая вода, которую можно дополнительно обрабатывать для конечного использования. Как правило, получаемая питьевая вода должна иметь значение рН, составляющее приблизительно 7, и дополнительное регулирование рН и/или добавки желаемых компонентов, таких как соли и/или остаточных дезинфицирующих средств, может оказаться необходимым, чтобы сделать воду подходящей для предназначенных для нее целей.
Обогащенный растворителем второй раствор можно нагревать, используя сочетание внешних источников тепла (34) и тепла, перекачиваемого через теплообменник (32) от экзотермического введения газов и растворенных веществ (38, 42). Внешний источник тепла (34) может быть обеспечен любым источником тепла, включая солнечную и геотермальную энергию. Эти источники могут быть аналогичны источникам для дистилляции. В некоторых вариантах осуществления источниками могут быть преимущественно совместные генерирующие устройства, использующие отходящее тепло от производства энергии или промышленных процессов. Кроме того, технологическую эффективность можно поддерживать, используя теплообменник (32) для утилизации тепла, выделяющегося во время предшествующих стадий в настоящем способе опреснения. Как показано стрелками (38) и (42) на фиг. 2, тепло, выделяющееся в результате химических реакций во второй и третьей камерах (18, 22), можно перекачивать в теплообменник (32), который затем перекачивает это тепло в четвертую камеру (24), чтобы содействовать нагреванию обогащенного растворителем второго раствора, как показано стрелкой (40). В альтернативном варианте осуществления дополнительное тепло выделяется, когда допускается конденсация выделяющихся составляющих газов на внешней поверхности камеры (24), в которой нагревается обогащенный растворителем второй раствор, в результате чего энергия передается от этой экзотермической реакции в четвертую камеру (24). Конденсат, который в одном предпочтительном варианте осуществления представляет собой карбамат аммония, можно затем рециркулировать во второй раствор во второй камере (18).
Также предпочтительно рециркулировать растворенные вещества и составляющие растворенных веществ, удаляемые из второго раствора, чтобы ограничить воздействие на окружающую среду и стоимость настоящего способа прямого осмотического разделения. Осажденное растворенное вещество, удаленное из фильтрационной камеры, можно рециркулировать во вторую камеру (18), где его можно растворить во втором растворе и таким способом поддерживать высокую концентрацию второго раствора, как показано стрелкой (28). Кроме того, составляющие газы, удаленные из обогащенного растворителем второго раствора в четвертой камере (24), можно рециркулировать обратно во вторую или третью камеры (18, 22), как показано стрелками (20) и (30) соответственно, где они действуют в качестве реагентов. В одном предпочтительном варианте осуществления растворенное вещество представляет собой карбамат аммония, который разлагается на составляющие его газы: аммиак и диоксид углерода. Эти газы затем рециркулируют во вторую камеру (18), как показано стрелкой (20). Поскольку аммиак является более растворимым, чем диоксид углерода, аммиак предпочтительно поглощается вторым раствором и действует в качестве реагента, сдвигая равновесие частиц растворенного вещества в сторону карбамата аммония. Оставшийся диоксид углерода удаляется из второй камеры (18), как показано стрелкой (30), и переносится в третью камеру (22), где он действует в качестве реагента и сдвигает равновесие второго раствора в сторону бикарбоната аммония. Поскольку некоторые предпочтительные варианты осуществления предусматривают рециркуляцию составляющих газов, образующихся при разложении растворенных веществ, может оказаться необходимым осаждать менее оптимальные количества растворенных веществ для обеспечения рециркуляции достаточного количества газа, чтобы поддерживать эффективность настоящего процесса. Как правило, удаление приблизительно половины растворенных веществ из раствора путем осаждения должно обеспечивать образование достаточного количества составляющих газов, чтобы поддерживать настоящий процесс.
Способ, описанный в настоящем описании, можно осуществлять непрерывно или в периодическом режиме, чтобы лучше выделять растворенные вещества из растворителя в ходе процесса.
Один неограничивающий вариант осуществления устройства для осуществления настоящего способа подробно описан на фиг. 3. Устройство содержит первую камеру (12), которая имеет впуск (50) и выпуск (52). Впуск (50) для первой камеры (12) находится в соединении с источником для первого раствора, таким как резервуар для содержания раствора, прошедшего предварительную обработку или поступающего от предшествующей операции, или с естественным источником для первого раствора, таким
- 11 027334 как море, озеро, поток или другие водоемы и водные пути. Впуск (50) для первой камеры (12) может включать насос, чтобы перекачивать первый раствор из его источника, и/или сетку или фильтр для отделения твердых частиц. Он также может необязательно включать нагревательные или охлаждающие устройства, чтобы регулировать температуру первого раствора. Аналогично, выпуск (52) для первой камеры (12) может включать насос, чтобы удалять первый раствор из первой камеры (12). Выпуск (52) можно использовать для рециркуляции первого раствора непосредственно в источник для первого раствора, хотя предпочтительно перекачивать первый раствор внутрь или через устройство для осаждения перед его возвращением в источник первого раствора. Такое устройство для осаждения может включать платформу для солнечного испарения, механизм простой сетчатой фильтрации, гидроциклон, осажденную массу или другой источник зародышеобразования или другие устройства, известные специалистам в данной области техники. Первая камера (12) отделена от второй камеры (18) полупроницаемой мембраной (16).
Вторая камера (18) содержит впуск (54) и первый и второй выпуски (56, 58). Впуск (54) обеспечивает источник для второго раствора и может включать насос, а также нагревательное устройство. Первый выпуск (56) для второй камеры (18) находится в соединении с третьей камерой (22) и обеспечивает канал для передачи обогащенного растворителем второго раствора в третью камера (22). Этот первый выпуск (56) для второй камеры (18) может включать насос для удаления обогащенного водой второго раствора из второй камеры (18). В другом варианте осуществления настоящего изобретения первый выпуск (56) для второй камеры (18) может включать охлаждающее устройство для охлаждения обогащенного растворителем второго раствора, как обсуждается выше. Второй выпуск (58) для второй камеры (18) обеспечивает канал для любого газа, оставшегося после того, как газы из четвертой камеры (24) поступают во второй раствор через впуск (54), который в предпочтительном варианте осуществления представляет собой, главным образом, газообразный диоксид углерода, поскольку предполагается, что аммиак предпочтительно абсорбируется в этом растворе, который переносится в третью камеру (22).
В некоторых вариантах осуществления третья камера (22) представляет собой камеру, в которой часть растворенного вещества осаждается из обогащенного растворителем второго раствора. Третья камера (22), помимо впусков для соединения с выпусками (56) и (58), содержит выпуск (60) в соединении с фильтрационным устройством (29) для отделения осадка от обогащенного растворителем второго раствора. Фильтрационное устройство (29) относится к любому из типов, обсуждаемых выше, хотя оно предпочтительно представляет собой седиментационный резервуар. Фильтрационное устройство (29) содержит два выпуска. Первый выпуск (62) можно использовать для удаления осажденного растворенного вещества или его возвращения во вторую камеру (18) через впуск второй камеры (54), и второй выпуск (64) можно использовать для передачи оставшегося обогащенного растворителем второго раствора в четвертую камеру (24). В альтернативном варианте осуществления фильтрационное устройство (29) может быть встроено в третью камеру (22), и в таком случае третья камера (22) будет содержать дополнительный выпуск, один выпуск для передачи оставшегося обогащенного растворителем второго раствора в четвертую камеру (24) и другой выпуск для удаления осажденного растворенного вещества или в предпочтительном варианте осуществления возвращения осажденного растворенного вещества во вторую камеру (18) через впуск второй камеры (54).
Четвертая камера (24) может включать нагревательное устройство для нагревания оставшегося обогащенного растворителем второго раствора. Четвертая камера (24) может также содержать первый выпуск (66), который может включать вакуумное, вентилирующее или другое устройство для создания воздушного потока и отвода составляющих газов. Предпочтительно первый выпуск (66) для четвертой камеры (24) находится в соединении с впуском (54) для второй камеры (18), чтобы рециркулировать составляющие газы в качестве второго растворенного вещества. Второй выпуск (68) действует в качестве канала для удаления растворителя в виде конечного продукта, такого как питьевая или очищенная вода.
Можно использовать любые материалы, чтобы изготавливать разнообразные устройства для содержания и/или хранения (камеры, резервуары и емкости), каналы, трубы и связанное с ними оборудование, при условии, что они выдерживают массу растворов и не реагируют с какими-либо растворенными веществами в растворах. Конкретные материалы представляют собой не подвергающиеся коррозии и нереакционноспособные материалы, такие как нержавеющая сталь, пластмасса, поливинилхлорид (РУС), стекловолокно и т.д. Резервуары могут принимать любую подходящую конфигурацию, но обычно представляют собой цилиндрические резервуары, фасонные или пригнанные резервуары и т.д. Емкости обычно представляют собой водяные башни, цилиндрические резервуары, фасонные или пригнанные резервуары и т.д. Как обсуждается выше, важно отметить, что камеры представлены как отдельные блоки, но настоящее изобретение не ограничено такой конфигурацией, и, насколько это целесообразно, любое число камер может содержать единый резервуар, например, состоящий из двух камер, разделенных полупроницаемой мембраной (16).
Нагревательные и охлаждающие устройства могут представлять собой электрические нагреватели, холодильники, солнечные коллекторы и теплообменники, такие как паровые конденсаторы, циркуляторы и т.д., например, хорошо известные в данной области техники, но предпочтительно теплообменники. Нагревательные и охлаждающие устройства наряду с любым другим оборудованием, используемым в
- 12 027334 ходе процесса, для которых может требоваться энергия, могут получать свою энергию из любых разнообразных обычно используемых источников, включая в качестве примера, но не ограничения, отработанный пар, солнечную энергию, ветровую или геотермальную энергию и традиционные источники.
На фиг. 4 представлен способ концентрирования в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Первый раствор (1) помещают на одну сторону прямой осмотической мембраны. В вариантах осуществления, где первый раствор включает поток отходов, подлежащих обработке, первый раствор обычно является водным и представляет собой раствор таких веществ, как соли, белки, катализаторы, микроорганизмы, органические или неорганические реагенты, исходные химические вещества или продукты, коллоиды или другие составляющие. В вариантах осуществления, где первый раствор содержит желаемые целевые вещества, подлежащие концентрированию и извлечению, первый раствор может включать фармацевтический препарат, соль, фермент, белок, катализатор, микроорганизм, органическое соединение, неорганическое соединение, исходное химическое вещество, химический продукт, коллоид, продукт питания или загрязняющее вещество. Помещение первого раствора на одну сторону мембраны можно осуществлять во многих конфигурациях, две из которых представляют собой погружение мембраны в раствор или направление раствора на мембрану. Данный раствор можно вводить непрерывно, в периодическом режиме, единовременно или многократно в резервуар или направляющее устройство. Этот входящий поток первого раствора (1) не показан на схеме.
Второй раствор (2), например, содержащий вещества, включающие воду, аммиак и диоксид углерода, которые способны создавать осмотическое давление, превышающее осмотическое давление первого раствора, помещают на сторону мембраны, противоположную той, на которую помещают первый раствор. Это помещение может осуществляться многими способами, но может включать погружение мембраны во второй раствор (но не в том случае, если погружение используют для первого раствора) или направление второго раствора на поверхность мембраны. Мембрана, которая является непроницаемой для всех или некоторых частиц первого раствора, таких как соли, заряженные и/или крупные молекулы, микроорганизмы и твердые частицы, но допускает прохождение растворителя, такого как вода, создает разность осмотического давления между первым и вторым растворами, которая индуцирует поток воды через мембрану из первого раствора во второй раствор. Этот поток может быть допущен в такой степени, чтобы, по существу, частично или значительно разбавлять второй раствор и/или концентрировать первый раствор. Можно также ожидать прохождение некоторых, никаких, немногих или одной из выбранных или целевых частиц первого раствора через мембрану в зависимости от типа мембраны и/или целевого использования процесса.
Часть обогащенного растворителем второго раствора поступает (через поток 1) на устройство для отделения гипертонического растворенного вещества (3), такое как дистилляционная колонна, мембранное дистилляционное устройство или диффузионное испарительное устройство, которое обеспечивает отделение растворенных веществ обогащенным растворителем во втором растворе, например растворенного аммиака и диоксида углерода, включая частицы солей аммония, путем подвода тепла к устройству для отделения гипертонического растворенного вещества (3) и/или приложения разности давлений к газам, указанным выше и/или полученным в операции отделения гипертонического растворенного вещества. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления мембранный способ разделения, такой как диффузионное испарение, может обеспечивать отделение газов гипертонического раствора от разбавленного гипертонического раствора при значительных ограничениях потока водяного пара, что может увеличивать эффективность процесса разделения. Испаряемые путем диффузии материалы могут включать природные или синтетические полимеры, такие как полиуретан или натуральный каучук, или суспендированные жидкие мембраны, которые действуют в качестве пассивных или активных селективных мембран для аммиака и диоксида углерода по отношению к водяному пару. В некоторых вариантах осуществления диффузионное испарение или аналогичный мембранный способ разделения можно использовать вместо дистилляционной колонны или в сочетании с ней. По меньшей мере в одном варианте осуществления можно также использовать абсорбирующую колонну. В другом варианте осуществления газы потока 3 сжимают, чтобы увеличить температуру, при которой их можно повторно абсорбировать в гипертонический раствор полностью или, по существу, полностью. В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления абсорбер можно использовать с охлаждением до или во время реабсорбции гипертонических растворенных веществ. По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления часть потока разбавленного гипертонического потока можно направлять в абсорбер в качестве потока абсорбента.
В операции отделения гипертонического растворенного вещества (3) образуется поток растворителя, так называемый поток 2, который имеет частично, по существу, или полностью уменьшенную концентрацию веществ по сравнению с потоком 1, и поток газа, так называемый поток 3, содержащий вещества, отделенные от потока 1. Поток 3 направляют на операцию (4), предназначенную для восстановления второго раствора, который будет использован для увеличения, изменения или сохранения характеристик второго раствора, таких как объем или концентрация. Эта операция (4) может включать растворение веществ в воде или части второго раствора, осаждение и смешивание со вторым раствором или некоторый другой способ, посредством которого вещество на операции (3) повторно вводится во второй рас- 13 027334 твор. Это повторное введение показано штриховой линией как поток 4. Отбракованные компоненты раствора 1 можно удалять из раствора 1 периодически или непрерывно, по мере удаления воды из этого раствора. Эта операция может включать отстаивание, гидроциклонное разделение, осаждение, градиент поля (такого как электрическое или магнитное), продувку или другую технологическую операцию. Данный поток компонентов, отделенных от 1, представлен как поток 5. В некоторых вариантах осуществления поток 5 может представлять собой поток желаемого продукта или его можно отбрасывать в виде отходов. В этих способах осмотическое давление используют для отделения растворителя от раствора посредством осмотических сил, движущих поток через полупроницаемую мембрану, например для отделения растворителя от фармацевтического состава, пищевого продукта или других желаемых веществ в растворе, или для обработки технологического потока путем отделения нежелательных растворенных веществ для получения потока очищенного продукта.
Поток 5 можно дополнительно обрабатывать для удаления из резервуара 2 каких-либо гипертонических растворенных веществ, которые мигрировали через мембрану в резервуар 1. Эта обработка может включать дистилляцию, продувку воздухом, диффузионное испарение, хлорирование до точки перелома, ионный обмен или другие средства. Гипертонические растворенные вещества, отделенные от потока 5, можно повторно вводить в резервуар 2 путем смешивания с потоком 4 или другими способами.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления гипертонические растворенные вещества можно рециркулировать, и гипертонические растворы можно регенерировать разнообразными способами. В некоторых вариантах осуществления гипертонические растворенные вещества могут рециркулировать без использования дистилляционной колонны. В других вариантах осуществления можно использовать мембранную дистилляцию с применением пористой мембраны. В следующих вариантах осуществления можно использовать способы диффузионного испарения, включающие селективную мембрану, которая позволяет проходить гипертоническим растворенным веществам, но не водяному пару, или наоборот. В некоторых вариантах осуществления фильтрующие волокна для гипертонических растворенных веществ можно интегрировать с теплообменными волокнами. Некоторые волокна могут быть непроницаемыми, но допускают нагревание или охлаждение гипертонического раствора посредством теплопередачи на стенках волокон, в то время как другие волокна могут быть селективными и использоваться для отделения и рециркуляции гипертонического растворенного вещества. Процентное соотношение каждого типа может изменяться, продольная или вертикальная ориентация различных волокон может изменяться, и в некоторых вариантах осуществления волокна могут быть расположены по зонам. Такие устройства могут способствовать уменьшению энергопотребления в таких применениях, которые включают осмотический тепловой двигатель. В некоторых вариантах осуществления, которые включают относительно мелкомасштабные устройства, можно использовать складную мобильную конфигурацию с интегрированной механикой.
Дополнительные средства для извлечения и рециркуляции гипертонических растворенных веществ обсуждаются ниже в настоящем описании со ссылкой на фиг. 5 и 6.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления часть разбавленного гипертонического раствора можно использовать для абсорбции гипертонических растворенных газов из дистилляционной колонны. По меньшей мере в одном варианте осуществления в абсорбционной колонне может одновременно происходить охлаждение и смешивание с абсорбентом. Смешивание газов с частью разбавленного гипертонического раствора, действующего в качестве абсорбента (чтобы затем получить концентрированный гипертонический раствор), может происходить в резервуаре. Резервуар обычно может быть такого размера, чтобы обеспечить достаточное пространство и способствовать взаимодействию между абсорбентом и газами. В некоторых вариантах осуществления насадочную колонну можно использовать в качестве абсорбера. Дистилляционную колонну для стриппинга и колонну для абсорбции можно использовать в сочетании в одном или нескольких вариантах осуществления. Нагревание может происходить в дистилляционной колонне, в то время как охлаждение и контакт с разбавленным гипертоническим раствором в качестве абсорбента может происходить в абсорбционной колонне. В одном предпочтительном варианте осуществления содержащий приблизительно 25% разбавленного гипертонического раствора поток может поступать в абсорбер, выступая в качестве абсорбирующей текучей среды, при этом оставшийся содержащий приблизительно 75% разбавленного раствора поток поступает в стриппер в качестве питающего его потока. Баланс между этими двумя потоками будет определять концентрацию реконцентрированного гипертонического раствора, возвращающегося в мембранную систему, а также размер абсорбера и/или стриппера, а также энергию нагревания, требуемого в стриппере, и охлаждения, требуемого до, после и/или внутри абсорбера или ступеней абсорбера.
На фиг. 5 представлен один пример системы извлечения гипертонического растворенного вещества 550 для использования в способе/устройстве для осмотического разделения, описанного в настоящем описании. Как показано, первая часть 510а разбавленного гипертонического раствора может быть направлена из камеры 510 в дистилляционную колонну 520, и вторая часть 510Ь разбавленного гипертонического раствора может быть направлена из камеры 510 в модуль абсорбера 530. Поток 525, выходящий из дистилляционной колонны 520, можно вводить в модуль абсорбера 530, где он смешивается с разбавленным гипертоническим раствором 510Ь для возвращения назад в камеру 510, таким образом, чтобы
- 14 027334 повторно вводить гипертонические растворенные вещества на гипертоническую сторону прямой осмотической мембраны 500.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления гипертонические растворенные вещества можно извлекать для повторного использования. Система разделения может отделять растворенные вещества от разбавленного гипертонического раствора, образуя в качестве продукта воду, по существу, не содержащую растворенных веществ. Газообразные растворенные вещества можно конденсировать или абсорбировать с получением концентрированного гипертонического раствора. Как обсуждается выше, в абсорбере можно использовать разбавленный гипертонический раствор в качестве абсорбента. В других вариантах осуществления полученную воду можно использовать в качестве абсорбента для абсорбции всех или части потоков газа из системы рециркуляции растворенного вещества.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может быть желательно использование низких температур для стриппинга растворенных веществ с учетом того, что низкотемпературные источники тепла имеют низкую стоимость и имеют мало или не имеют альтернативных применений. Однако чем ниже температура стриппинга, тем ниже его давление; и при сниженном давлении становится медленнее кинетика конденсации и абсорбции, что в некоторых случаях делает достаточно затруднительной абсорбцию определенных соединений, таких как диоксид углерода. Можно использовать разнообразные способы для абсорбции оставшихся газов после отделения растворенных веществ и конденсации некоторой их части (обычно составляющей от 60 до 80%) с оставшимися газами, проявляющими низкую склонность к продолжению абсорбции в коротких временных пределах.
В некоторых вариантах осуществления оставшийся поток пара может быть сжат, чтобы повысить его давление, в результате чего увеличивается скорость абсорбции. Можно использовать компрессор. В других вариантах осуществления можно использовать паровое сопло, в котором небольшую часть пара можно смешать с парами, повышая давление до промежуточного давления между двумя потоками. В следующих вариантах осуществления абсорбирующий раствор можно сжать и ввести в сопло эдуктора, чтобы захватить и сжать растворенный пар.
В одном или нескольких вариантах осуществления абсорбер с последовательным потоком паров и последовательным или параллельный потоком абсорбента можно использовать в разнообразных конфигурациях, используя мембранные контакторы, установленные внутри колонны, или аналогичное оборудование. В одном варианте осуществления последовательный поток пара можно сочетать с параллельным потоком абсорбента, который был охлажден таким образом, чтобы не требовалось осуществлять какого-либо охлаждения внутри абсорбирующего устройства. В других вариантах осуществления охлаждение может происходить в устройстве. Зона теплообмена, а также зона границы раздела масс могут находиться в одном устройстве.
Абсорбент можно использовать для образования смеси, которую можно направлять для соединения с потоком концентрированного гипертонического раствора. Абсорбенты могут включать разбавленный гипертонический раствор, полученную воду, воду с добавлением аммиака, жидкий аммиак и нелетучий остаток после отделения диоксида углерода, который затем выводят в полученную воду или удаляют или уничтожают.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления контур абсорбции/десорбции диоксида углерода можно осуществлять таким образом, чтобы использовать раствор в качестве абсорбента при низком давлении для абсорбции диоксида углерода. Раствор можно затем сжать в жидкой форме и нагреть, чтобы десорбировать диоксид углерода при повышенном давлении, обеспечивая абсорбцию диоксида углерода в конденсаторе, или другим способом, как описано выше. Таким образом, некоторые варианты осуществления могут быть аналогичны системе секвестрации диоксида углерода. В некоторых вариантах осуществления абсорбирующий раствор может включать аммиак в воде. В других вариантах осуществления абсорбирующий раствор может включать нелетучее растворенное вещество, которое может образовывать комплекс с диоксидом углерода, и затем может вызвать его высвобождение, таким образом, что указанное растворенное вещество рециркулирует в абсорбирующей системе. В некоторых вариантах осуществления можно использовать нагревание. В некоторых вариантах осуществления можно использовать катализаторы и/или реагенты. Использование катализатора или реагента в одном или нескольких способах или в конденсаторе может ускорить конденсацию или повторную абсорбцию гипертонического растворенного вещества.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления разбавленный гипертонический раствор можно направлять в стриппер, где низкотемпературное нагревание заставляет гипертонические растворенные вещества испаряться, оставляя в качестве продукта воду, по существу, не содержащую указанных растворенных веществ. Можно использовать теплообменник, чтобы конденсировать часть паров. По меньшей мере в одном варианте осуществления можно конденсировать приблизительно 70% паров. Можно использовать систему абсорбера для введения части оставшихся паров для абсорбции в поток разбавленного гипертонического раствора. По меньшей мере в одном варианте осуществления во второй системе абсорбера можно использовать концентрированный раствор аммиака, чтобы абсорбировать оставшиеся гипертонические растворенные пары. Жидкие потоки, выходящие из конденсатора и первого и второго абсорберов, можно смешать и использовать в качестве всего или части концентриро- 15 027334 ванного гипертонического раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления можно использовать способы уменьшения разности температур, требуемой в системе извлечения и рециркуляции растворенного вещества. Например, газы гипертонического раствора можно сжимать, чтобы дать им возможность образовывать концентрированный раствор при меньшей разности температур. Желаемую разность температур для любой системы можно также обеспечить интегрированием с механическими или абсорбционными тепловыми насосами.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, например, как проиллюстрировано на фиг. 6, вакуумную дистилляцию и/или газовую абсорбцию можно интегрировать с такими устройствами для усовершенствованного осмоса, в которых используется прямой осмос. Как показано на фиг. 6, эдуктор 1058, приводимый в действие водным раствором высокого давления (чему может содействовать насос 1060), можно использовать для создания вакуума в дистилляционной колонне 1050. Газоводяная смесь, выходящая из эдуктора 1058, может протекать через статический смеситель 1062, обеспечивающий растворение газов в воде. Водный раствор может затем протекать в газожидкостной сепаратор 1064, где газ можно захватывать и рециркулировать, и часть раствора 1066 рециркулируют, чтобы приводить в движение эдуктор. Кроме того, часть раствора 1016 может образовывать восстановленный гипертонический раствор, который рециркулируют в осмотически приводимую в действие мембранную систему, как описано в настоящем описании.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для осмотической экстракции растворителя из первого раствора может включать мембранную систему разделения, включающую первый проток, связанный с первым раствором, из которого экстрагируют растворитель, где первый проток имеет суживающуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем первого протока уменьшается по длине первого протока, и второй проток, связанный с гипертоническим раствором, в который экстрагируют растворитель из первого раствора, где второй проток имеет расширяющуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем второго протока увеличивается по длине второго протока.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для осмотической экстракции растворителя из гипотонического раствора может включать мембранную систему, включающую множество пирамидальных мембранных модулей, чтобы регулировать уменьшение объема гипотонического раствора и увеличение объема гипертонического раствора, где множество пирамидальных мембранных модулей имеет такую конфигурацию, что в противоточном расположении установлено меньшее число мембранных модулей в направлении впуска гипертонического раствора и выпуска гипотонического раствора, и большее число мембранных модулей в направлении впуска гипотонического раствора и выпуска гипертонического раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для осмотической экстракции растворителя может включать гипертоническое растворенное вещество, характеризующееся способностью усиливать свое удаление из раствора или введение в раствор путем использования катализатора, многократно используемого физического или химического агента, электрического энергетического поля, магнитного энергетического поля или другого изменения окружающей среды, в результате чего увеличивается подверженность гипертонического растворенного вещества отделению, что способствует отделению и повторному использованию гипертонического растворенного вещества.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления система осмотического разделения может включать устройство, предназначенное для экстракции растворителя из первого раствора, чтобы создавать концентрированный раствор, и последующего нулевого сброса жидкости или другого способа уменьшения потока, содержащее впуск, предназначенный для приема концентрированного раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ осмотической экстракция может включать экстракцию растворителя из первого раствора для создания концентрированного раствора посредством осмотического разделения, извлечение одного или более растворенных веществ из концентрированного раствора и передачу одного или более извлеченных растворенных веществ на последующую операцию.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для экстракции растворителя из первого раствора может включать вакуумную или воздушную систему очистки, предназначенную для усиления десорбции растворенные вещества во втором растворе, чтобы обеспечить их повторное использование и создание потока продукта или рабочей текучей среды, имеющей существенно уменьшенную концентрацию растворенных веществ, и систему диффузионного испарения, включающую мембрану, которая является селективной для растворенных веществ по отношению к водяному пару или другим составляющим второго раствора.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для экстракции растворителя из первого раствора может включать операцию диффузионного испарения, предназначенную для усиления десорбции растворенных веществ во втором растворе, чтобы обеспечить их повторное использование и создание потока продукта или рабочей текучей среды, имеющей существенно умень- 16 027334 шенную концентрацию растворенных веществ.
В некоторых вариантах осуществления полые волоконные мембраны используют для разделения в модуле, который также содержит полые волокна, используемые для теплообмена.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления устройство для экстракции растворителя из первого раствора может включать мембранную дистилляционную систему для содействия десорбции растворенных веществ во втором растворе, чтобы обеспечить их повторное использование и создание потока продукта или рабочей текучей среды, имеющей существенно уменьшенную концентрацию растворенных веществ.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления осмотический способ для экстракции растворителя из первого раствора может включать сжатие потока газа, полученного при отделении растворенных веществ из второго раствора, с использованием газового компрессора или эдуктора, приводимого в действие гидравлическим давлением на поток абсорбирующей жидкости, чтобы растворенные вещества можно было легче абсорбировать в регенерированный концентрированный второй раствор.
В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления способ осмотической экстракции растворителя из первого раствора может включать приложение давления к первому раствору для усиления или создания потока растворителя через мембрану во второй раствор.
После описания некоторых иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеизложенная информация является исключительно иллюстративной, а не ограничивающей, и представлена только в качестве примера. Многочисленные модификации и другие варианты осуществления являются очевидными для обычного специалиста в данной области техники и рассматриваются как входящие в объем настоящего изобретения. В частности, хотя многие из примеров, представленных в настоящем описании, включают определенные сочетания технологических операций или системных элементов, следует понимать, что указанные операции и данные элементы можно сочетать другими способами для достижения таких же целей.
Кроме того, специалистам в данной области техники следует понимать, что параметры и конфигурации, описанные в настоящем описании, представляют собой примеры, и что фактические параметры и/или конфигурации будут зависеть от конкретного приложения, в котором будут использованы системы и технологии настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники также следует признать или иметь возможность определить, используя не более чем рутинное экспериментирование, эквиваленты конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что варианты осуществления, описанные в настоящем описании, представлены исключительно в качестве примеров, и что в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения и их эквивалентов настоящее изобретение может быть осуществлено на практике другими способами, чем те, которые конкретно описаны.
Фразеология и терминология, используемые в настоящем описании, предназначены для цели описания, и их не следует рассматривать в качестве ограничительных. При использовании в настоящем описании термин множество означает два или более предметов или компонентов. Термины включающий, включая, несущий, имеющий, содержащий и заключающий, приведенные в описании или формуле изобретения и т.п., представляют собой неограничивающие термины, т.е. означающие включая, но, не ограничиваясь. Таким образом, использование таких терминов означает объединение перечисляемых после них объектов и их эквивалентов, а также дополнительных объектов. Только переходные фразы состоящий из и состоящий в основном из представляют собой ограничивающие или полуограничивающие фразы соответственно в отношении пунктов формулы изобретения. Использование порядковых терминов, таких как первый, второй, третий и т.п., в пунктах формулы изобретения для обозначения заявляемого в формуле элемента само по себе не подразумевает какого-либо приоритета, первенства или превосходства одного заявленного в формуле элемента по отношению к другому или временного порядка, согласно которому осуществляются действия способа, но представляет собой просто обозначения, которые отличают один заявленный в формуле элемент от другого элемента, имеющего такое же название (за исключением использования порядкового термина) для различия заявленных элементов формулы изобретения.
Claims (28)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ прямого осмотического разделения, включающий введение первого раствора на первую сторону полупроницаемой мембраны;определение по меньшей мере одной характеристики первого раствора, выбранной из группы, включающей тип, концентрацию, объем, скорость потока или осмотическое давление;выбор молярного соотношения для концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода, на основании по меньшей мере одной определенной характеристики;введение концентрированного гипертонического раствора, содержащего аммиак и диоксид углерода при выбранном молярном соотношении, на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддер- 17 027334 жания желаемого осмотического градиента концентрации на полупроницаемой мембране;обеспечение потока по меньшей мере части первого раствора через полупроницаемую мембрану с образованием второго раствора на первой стороне полупроницаемой мембраны и разбавленного гипертонического раствора на второй стороне полупроницаемой мембраны;введение по меньшей мере части разбавленного гипертонического раствора в операцию разделения в системе разделения для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя;направление извлеченных гипертонических растворенных веществ в адсорбер для конденсации гипертонических растворенных веществ в концентрированный гипертонический раствор;повторное введение концентрированного гипертонического раствора из адсорбера на вторую сторону полупроницаемой мембраны для поддержания выбранного молярного соотношения аммиака и диоксида углерода в концентрированном гипертоническом растворе и по меньшей мере одно из потока растворителя, разбавленного гипертонического раствора или концентрированного гипертонического раствора используют в качестве адсорбента в адсорбере; и сбор потока растворителя.
- 2. Способ по п.1, дополнительно включающий охлаждение на стадии адсорбции.
- 3. Способ по п.1, дополнительно включающий сжатие потока газа, полученного при отделении гипертонических растворенных веществ в системе разделения от разбавленного гипертонического раствора, с использованием газового компрессора или парового эдуктора для обеспечения реабсорбции гипертонических растворенных веществ в концентрированный гипертонический раствор.
- 4. Способ по п.1, дополнительно включающий приложение давления к первому раствору для усиления или создания потока через полупроницаемую мембрану в концентрированный гипертонический раствор.
- 5. Способ по п.1, дополнительно включающий выбор концентрированного гипертонического раствора, содержащего гипертоническое растворенное вещество, которое характеризуется способностью легко удаляться из раствора и повторно использоваться при использовании катализатора, многократно используемого физического или химического агента, электрического энергетического поля, магнитного энергетического поля или другого изменения окружающей среды, для увеличения подверженности гипертонического растворенного вещества отделению, что способствует отделению и повторному использованию гипертонического растворенного вещества.
- 6. Способ по п.1, дополнительно включающий определение изменения объема в отношении по меньшей мере одного из первого раствора и концентрированного гипертонического раствора и модифицирование протока в отношении полупроницаемой мембраны в ответ на определенное изменение для сохранения желаемой характеристики потока.
- 7. Способ по п.1, дополнительно включающий усиление удаления или абсорбции гипертонического растворенного вещества с помощью катализатора, реагента, расходуемого или многократно используемого материала, электрического энергетического поля или магнитного энергетического поля.
- 8. Способ по п.1, дополнительно включающий уменьшение расходуемой энергии путем введения при рециркуляции по меньшей мере одного из следующих средств: механическую рекомпрессию пара, термическую рекомпрессию пара, вакуумную дистилляцию, дистилляцию с продувочным газом, диффузионное испарение или тепловой насос с замкнутым циклом.
- 9. Способ по п.1, дополнительно включающий использование перенасыщения солей в первом растворе во время первой операции и уменьшение насыщения солей во время второй операции перед возвращением к первой операции для повторного насыщения.
- 10. Способ по п.1, в котором концентрированный гипертонический раствор содержит аммиак и диоксид углерода в молярном соотношении, составляющем более чем 1:1.
- 11. Способ по п.1, в котором концентрированный гипертонический раствор содержит термолитическую соль.
- 12. Способ по п.1, дополнительно включающий последующий нулевой сброс жидкости или другую операцию, уменьшающую поток сброса.
- 13. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее первую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником первого раствора; вторую камеру, имеющую впуск в гидравлическом соединении с источником концентрированного гипертонического раствора с концентрацией большей, чем у первого раствора;систему полупроницаемой мембраны, которая отделяет первую камеру от второй камеры, причем концентрированный гипертонический раствор обеспечивает требуемый осмотический градиент концентрации на полупроницаемой мембране;систему разделения в гидравлическом соединении после второй камеры, где система разделения предназначена для приема разбавленного гипертонического раствора из второй камеры и для извлечения гипертонических растворенных веществ и потока растворителя; и систему рециркуляции, предназначенную для упрощения повторного введения гипертонических растворенных веществ во вторую камеру, чтобы поддерживать требуемый осмотический градиент концентрации на полупроницаемой мембране, где система рециркуляции включает абсорбер, и по меньшей- 18 027334 мере одно из потока растворителя, разбавленного гипертонического раствора или концентрированного гипертонического раствора предназначено для использования в качестве абсорбента в абсорбере.
- 14. Устройство по п.13, в котором абсорбер включает насадочную колонну.
- 15. Устройство по п.13, в котором абсорбер представляет собой мембранный контактор.
- 16. Устройство по п.15, в котором мембранный контактор сконструирован и установлен для упрощения параллельного потока охлажденного абсорбента и последовательного потока гипертонических растворенных газов в мембранном контакторе.
- 17. Устройство по п.13, в котором система разделения дополнительно включает систему дистилляции.
- 18. Устройство по п.13, в котором система рециркуляции предназначена для дополнительного сжатия с целью усиления конденсации гипертонических растворенных газов.
- 19. Устройство по п.18, включающая газовый компрессор, паровой эдуктор или эдуктор жидкого потока для операции сжатия в системе рециркуляции.
- 20. Устройство по п.13, дополнительно включающее контур поглощения диоксида углерода для абсорбции и десорбции гипертонических растворенных веществ, где контур поглощения диоксида углерода предназначен для полной абсорбции гипертонических растворенных газов и увеличения их давления, чтобы способствовать их абсорбции в концентрированном гипертоническом растворе.
- 21. Устройство по п.13, в котором система полупроницаемой мембраны включает мембранный модуль, погруженный в первый раствор, и концентрированный гипертонический раствор протекает внутри мембранного модуля.
- 22. Устройство по п.13, в котором система полупроницаемой мембраны включает первый проток, связанный с первым раствором, из которого экстрагируют растворитель, где первый проток имеет суживающуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем первого протока уменьшается по длине первого протока; и второй проток, связанный с концентрированным гипертоническим раствором, в который экстрагируют растворитель из первого раствора, где второй проток имеет расширяющуюся геометрию или конфигурацию разделителей потока, в результате чего эффективный объем второго протока увеличивается по длине второго протока.
- 23. Устройство по п.13, в котором система полупроницаемой мембраны включает множество пирамидальных мембранных модулей для регулирования уменьшения объема первого раствора и увеличения объема концентрированного гипертонического раствора, где множество пирамидальных мембранных модулей имеет такую конфигурацию, что в противоточном расположении установлено меньшее число мембранных модулей в направлении впуска гипертонического раствора и выпуска гипотонического раствора и большее число мембранных модулей в направлении впуска гипотонического раствора и выпуска гипертонического раствора.
- 24. Устройство по п.13, дополнительно включающее систему вакуумной или воздушной десорбции, предназначенную для усиления отделения гипертонических растворенных веществ.
- 25. Устройство по п.13, дополнительно включающее систему диффузионного испарения, предназначенную для отделения гипертонических растворенных веществ.
- 26. Устройство по п.25, в котором система диффузионного испарения включает мембрану, которая является селективной для гипертонических растворенных газов по отношению к водяному пару.
- 27. Устройство по п.17, в котором система дистилляции дополнительно включает мембранное дистилляционное устройство.
- 28. Устройство по п.13, в которой мембраны сконструированы для одновременного отделения гипертонических растворенных веществ и теплообмена в модуле.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25573409P | 2009-10-28 | 2009-10-28 | |
| PCT/US2010/054512 WO2011059751A2 (en) | 2009-10-28 | 2010-10-28 | Forward osmosis separation processes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201290224A1 EA201290224A1 (ru) | 2012-12-28 |
| EA027334B1 true EA027334B1 (ru) | 2017-07-31 |
Family
ID=43992311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201290224A EA027334B1 (ru) | 2009-10-28 | 2010-10-28 | Способы прямого осмотического разделения |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US9248405B2 (ru) |
| EP (1) | EP2493596A4 (ru) |
| JP (1) | JP5913113B2 (ru) |
| KR (1) | KR101749159B1 (ru) |
| CN (2) | CN102725053B (ru) |
| AU (1) | AU2010319846B2 (ru) |
| BR (1) | BR112012010232A2 (ru) |
| CA (1) | CA2778537C (ru) |
| CL (1) | CL2012001121A1 (ru) |
| EA (1) | EA027334B1 (ru) |
| IL (1) | IL219333A (ru) |
| IN (1) | IN2012DN03445A (ru) |
| MX (1) | MX2012004975A (ru) |
| SA (1) | SA114350617B1 (ru) |
| SG (1) | SG10201406901QA (ru) |
| WO (1) | WO2011059751A2 (ru) |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PE20121097A1 (es) * | 2009-07-09 | 2012-09-13 | Ide Technologies Ltd | Sistema de desalinizacion |
| SG10201406756QA (en) * | 2009-10-30 | 2014-12-30 | Oasys Water Inc | Osmotic separation systems and methods |
| EP2534106B1 (en) | 2010-02-10 | 2019-10-16 | Queen's University At Kingston | Method for modulating ionic strength |
| US9839879B2 (en) | 2010-04-30 | 2017-12-12 | Woongjin Chemical Co., Ltd. | Forward osmosis membrane for seawater desalination and method for preparing the same |
| CN102665882B (zh) * | 2010-04-30 | 2016-02-03 | 熊津化学有限公司 | 用于海水脱盐的正渗透膜及其制备方法 |
| KR100990168B1 (ko) * | 2010-07-16 | 2010-10-29 | 한국과학기술연구원 | 정삼투막 및 그 제조방법 |
| AU2015255210B2 (en) * | 2010-09-22 | 2017-05-18 | Oasys Water LLC | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery |
| ES2592689T3 (es) | 2010-09-29 | 2016-12-01 | Fujifilm Corporation | Aparato de ósmosis directa y proceso de ósmosis directa |
| AU2011342287B2 (en) | 2010-12-15 | 2015-09-17 | Greencentre Canada | Systems and methods for use of water with switchable ionic strength |
| MX353901B (es) * | 2011-04-25 | 2018-02-02 | Oasys Water Inc | Sistemas y metodos de separacion osmotica. |
| WO2012161663A1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | Nanyang Technological University | A power generating device, and a method of generating power by forward osmosis |
| US20140238937A1 (en) | 2011-08-03 | 2014-08-28 | Oasys Water, Inc. | Systems and methods for improving flux in osmotically driven membrane systems |
| US8491795B2 (en) * | 2011-09-01 | 2013-07-23 | Kenneth Yat-Yi Chen | Conversion of seawater to drinking water at room temperature |
| KR101164389B1 (ko) * | 2011-11-22 | 2012-07-09 | 주식회사에스티엑스종합기술원 | 이산화탄소 포집 및 담수화 통합 장치 |
| MY175798A (en) * | 2012-05-08 | 2020-07-09 | Petroliam Nasional Berhad Petronas | Method and system for removing carbon dioxide from hydrocarbons |
| US20140124443A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-08 | Robert L. McGinnis | Systems and Methods for Integrated Heat Recovery in Thermally Separable Draw Solute Recycling in Osmotically Driven Membrane Processes |
| US20150290588A1 (en) * | 2012-12-04 | 2015-10-15 | Robert McGinnis | Signal responsive solutes |
| US9418780B2 (en) | 2012-12-06 | 2016-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic composite material |
| WO2014124034A1 (en) | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Oasys Water, Inc. | Osmotic separation systems and methods |
| US20160002073A1 (en) * | 2013-02-13 | 2016-01-07 | Oasys Water, Inc. | Renewable desalination of brines |
| DK177696B1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-03-17 | Aquaporin As | Systems for water extraction |
| US10462989B2 (en) * | 2013-03-13 | 2019-11-05 | Stephen K. Oney | Systems and methods for cultivating and harvesting blue water bioalgae and aquaculture |
| JP6028645B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2016-11-16 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 水処理装置 |
| EP3015159A1 (en) * | 2013-06-24 | 2016-05-04 | TPT Pacific Co., Ltd. | Method for regenerating ammonium bicarbonate solution in forward osmotic pressure type water treatment apparatus and regeneration apparatus therefor |
| CN103449570B (zh) * | 2013-08-16 | 2015-06-24 | 上海颐润科技有限公司 | 利用渗透能回用非洁净水源的方法和系统 |
| KR101397296B1 (ko) * | 2013-12-27 | 2014-05-22 | 도레이케미칼 주식회사 | 정삼투용 또는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 정삼투 또는 압력지연 삼투 모듈 |
| WO2015111033A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Nagare Membranes, Llc | Systems and methods for thermal recovery of draw solutes |
| JP6269241B2 (ja) * | 2014-03-27 | 2018-01-31 | 東洋紡株式会社 | 正浸透処理システム |
| CA2944430A1 (en) | 2014-04-08 | 2015-10-15 | Oasys Water, Inc. | Osmotic separation systems and methods |
| KR20170071502A (ko) | 2014-10-20 | 2017-06-23 | 알베마를 코포레이션 | 리튬 함유 용액의 농축을 위한 정삼투 공정 |
| US9427705B1 (en) | 2015-05-22 | 2016-08-30 | Basel Abusharkh | Method of solvent recovery from a dilute solution |
| EP3328522A4 (en) | 2015-07-29 | 2019-04-24 | Gradiant Corporation | OSMOTIC DESALINATION METHODS AND ASSOCIATED SYSTEMS |
| WO2017030937A1 (en) | 2015-08-14 | 2017-02-23 | Gradiant Corporation | Production of multivalent ion-rich process streams using multi-stage osmotic separation |
| WO2018028839A1 (en) | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Fluvicon Gmbh | Fluid purification using forward osmosis, ion exchange, and re-concentration |
| WO2017030932A1 (en) | 2015-08-14 | 2017-02-23 | Gradiant Corporation | Selective retention of multivalent ions |
| ES2747304T3 (es) | 2015-08-14 | 2020-03-10 | Fluvicon Gmbh | Purificación de líquidos mediante ósmosis forzada, intercambio iónico y reconcentración |
| WO2017053281A1 (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-30 | Oasys Watere, Inc. | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery |
| WO2018057423A1 (en) * | 2016-09-20 | 2018-03-29 | Nrgtek Inc. | Hydro-osmotic systems processes |
| WO2018064129A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-04-05 | Oasys Water, Inc. | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery |
| CN108622983B (zh) * | 2017-03-15 | 2021-05-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耦合热量回收系统的新型膜蒸馏装置 |
| CN107165791B (zh) * | 2017-07-27 | 2019-11-22 | 四川大学 | 压力延缓渗透能发电系统 |
| CN108744973A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 毛靖宇 | 一种渗透式热能利用方法和装置 |
| CN110605026A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 毛靖宇 | 一种离子渗透调节方法和装置 |
| EP3823740A4 (en) * | 2018-07-20 | 2022-04-13 | Porifera, Inc. | OSMOSMODULES WITH RECIRCULATION LOOPS |
| AU2019325567A1 (en) | 2018-08-22 | 2021-03-04 | Gradiant Corporation | Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods |
| US10308524B1 (en) | 2019-01-15 | 2019-06-04 | Kuwait Institute For Scientific Research | Pressure-reduced saline water treatment system |
| WO2020241865A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 旭化成株式会社 | 原料液濃縮システム |
| US11478749B2 (en) | 2019-06-18 | 2022-10-25 | U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation | Method for purifying and recovering solvent from ion exchange processes |
| US11474021B2 (en) * | 2019-08-22 | 2022-10-18 | Korea University Research And Business Foundation | System for measuring properties of mass transport behavior in membrane and solutions |
| EP4032601A1 (en) * | 2019-09-17 | 2022-07-27 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Method for concentrating raw material solution, and system for concentrating raw material solution |
| CN111099698A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-05 | 中工沃特尔水技术股份有限公司 | 一种正渗透与联合制碱工艺联产联用的系统和方法 |
| WO2022015879A1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | Sunvapor, Inc. | A hybrid process and system for recovering water |
| CA3197204A1 (en) | 2020-11-17 | 2022-05-27 | Richard STOVER | Osmotic methods and systems involving energy recovery |
| JP7490606B2 (ja) * | 2021-03-23 | 2024-05-27 | 株式会社東芝 | アミン含有水濃縮システム及び装置並びに二酸化炭素回収システム |
| CN113775503B (zh) * | 2021-08-27 | 2023-08-25 | 深圳市安泰科清洁能源股份有限公司 | 压缩机构及发电系统 |
| CN113813643B (zh) * | 2021-10-14 | 2022-09-09 | 江西劲农作物保护有限公司 | 从粮谷中萃取啶氧菌酯的方法和萃取装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050145568A1 (en) * | 2001-02-01 | 2005-07-07 | Robert Mc Ginnis | Osmotic desalination process |
| WO2007147013A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno | Combined membrane-distillation-forward-osmosis systems and methods of use |
| US20080210634A1 (en) * | 2000-08-04 | 2008-09-04 | Thor Thorsen | Semi-permeable membrane for use in osmosis, and method and plant for providing elevated pressure by osmosis to create power |
| KR20090029232A (ko) * | 2006-06-08 | 2009-03-20 | 예일 유니버시티 | 삼투성 용질 회수를 위한 다단 컬럼 증류（ｍｓｃｄ） 방법 |
Family Cites Families (136)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2894880A (en) * | 1955-09-12 | 1959-07-14 | Heyden Newport Chemical Corp | Method of fractionating tall oil into fatty acids and rosin acid products |
| US3066093A (en) * | 1956-11-29 | 1962-11-27 | Exxon Research Engineering Co | Simplified hydrofining process |
| US3130156A (en) * | 1960-12-13 | 1964-04-21 | Ray A Neff | Solvent extractor |
| US3171799A (en) | 1962-08-28 | 1965-03-02 | George W Batchelder | Process for the demineralization of water |
| US3216930A (en) | 1963-01-04 | 1965-11-09 | Dow Chemical Co | Process for liquid recovery and solution concentration |
| US3405058A (en) | 1964-02-17 | 1968-10-08 | Wendell S. Miller | Purification of water |
| US3357917A (en) | 1964-09-21 | 1967-12-12 | Kaiser Ind Corp | Desalination by osmosis and change of state |
| CH468356A (de) | 1966-04-05 | 1969-02-15 | Inventa Ag | Verfahren zur Aufarbeitung des bei der Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxyd in einem Synthesereaktor bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur erhaltenen Synthesegemisches |
| US3470093A (en) * | 1966-11-09 | 1969-09-30 | Hydrocarbon Research Inc | Osmotic purification of solutions |
| DE1619932A1 (de) | 1967-02-13 | 1971-03-25 | Varta Ag | Vorrichtung vorzugsweise zur Ausbringung des Reaktionswassers aus Brennstoffelementen |
| AU425206B2 (en) | 1967-07-10 | 1972-06-19 | Thomas Hough William | Process and apparatus for extracting solvent from a solution |
| US3562116A (en) | 1967-11-01 | 1971-02-09 | Pactide Corp | Apparatus for increasing the concentration of a less volatile liquid fraction in a mixture of liquids |
| US3617547A (en) | 1968-03-19 | 1971-11-02 | Albert H Halff | Process for osmotically decreasing the concentration of a solute |
| US3562152A (en) | 1968-05-29 | 1971-02-09 | Research Corp | Osmosis,reverse osmosis process |
| US3541006A (en) | 1968-07-03 | 1970-11-17 | Amicon Corp | Ultrafiltration process |
| US3721621A (en) | 1969-12-02 | 1973-03-20 | W Hough | Forward-osmosis solvent extraction |
| US3670897A (en) | 1970-03-20 | 1972-06-20 | Bruce S Frank | Desalination of sea water |
| FR2102763A5 (en) | 1970-08-20 | 1972-04-07 | Midi Salins Saline Est | Desalination process - for sea-water |
| US3707231A (en) | 1971-01-25 | 1972-12-26 | Puredesal Inc | Two-stage fluid treatment system |
| US4023946A (en) | 1973-11-09 | 1977-05-17 | Schwartzman Everett H | Rectification system for the separation of fluids |
| US4142966A (en) | 1974-04-01 | 1979-03-06 | Monsanto Company | Membrane separation of water from aqueous mixtures |
| AT343082B (de) | 1974-11-28 | 1978-05-10 | Mohammed Thoeni | Verfahren und vorrichtung zur osmotischen trennung von losungen in losungsmittel und konzentrat mit einem unter druck loslichen gas |
| AU513320B2 (en) | 1975-11-19 | 1980-11-27 | Usx Engineers And Consultants, Inc. | Separating acid gases and ammonia from dilute aqueous solutions thereof |
| SE409054B (sv) | 1975-12-30 | 1979-07-23 | Munters Ab Carl | Anordning vid vermepump i vilken ett arbetsmedium vid en sluten process cirkulerar i en krets under olika tryck och temperatur |
| US4111759A (en) | 1976-07-08 | 1978-09-05 | United States Steel Corporation | Process for separating ammonia and acid gases from waste waters containing fixed ammonia salts |
| US4083781A (en) | 1976-07-12 | 1978-04-11 | Stone & Webster Engineering Corporation | Desalination process system and by-product recovery |
| JPS5332885A (en) | 1976-09-08 | 1978-03-28 | Teijin Ltd | Water making method |
| US4216820A (en) | 1978-04-07 | 1980-08-12 | The Boeing Company | Condenser/evaporator heat exchanger and method of using the same |
| US4207183A (en) | 1978-05-11 | 1980-06-10 | Resources Conservation Company | Prevention of solute deposition fouling in membrane processes |
| US4476024A (en) | 1979-02-14 | 1984-10-09 | International Power Technology, Inc. | Method and apparatus for distillation |
| DE2907319A1 (de) | 1979-02-24 | 1980-09-18 | Bayer Ag | Modulblock fuer osmotische trennverfahren |
| US4312755A (en) * | 1979-06-29 | 1982-01-26 | Dow Corning Corporation | Reverse osmosis system |
| US4316774A (en) | 1979-07-05 | 1982-02-23 | United Technologies Corporation | Thermoelectric integrated membrane evaporation system |
| JPS5712802A (en) | 1980-06-26 | 1982-01-22 | Ebara Infilco Co Ltd | Water extraction system using permeable membrane |
| US4350571A (en) | 1980-10-10 | 1982-09-21 | Erickson Donald C | Absorption heat pump augmented thermal separation process |
| US4545862A (en) | 1981-03-17 | 1985-10-08 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Desalination device and process |
| US4357153A (en) | 1981-03-30 | 1982-11-02 | Erickson Donald C | Internally heat pumped single pressure distillative separations |
| FR2517557B1 (fr) | 1981-12-04 | 1986-10-17 | Elf France | Procede de rebouillage par recompression de vapeurs |
| US4539076A (en) | 1982-09-27 | 1985-09-03 | Swain R L Bibb | Vapor compression distillation system |
| EP0121099B1 (de) | 1983-03-03 | 1988-06-29 | Knut Stache | Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose |
| IT1194350B (it) | 1983-07-28 | 1988-09-14 | Snam Progetti | Procedimento per la produzione di butene-1 ad elevata purezza con basso consumo di energia |
| US5124004A (en) | 1983-08-22 | 1992-06-23 | Trustees Of Dartmouth College | Distillation process for ethanol |
| JPS60150883A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-08 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | 濃縮装置 |
| US4585523A (en) | 1984-02-27 | 1986-04-29 | Giddings Edward H | Vapor compression distillation apparatus |
| ES8702157A1 (es) | 1984-11-21 | 1987-01-01 | Syrinx Res Pty Ltd | Un metodo de destilacion por membrana para la concentrancion de un primer fluido de presion osmotica relativamente baja. |
| US4618429A (en) | 1984-12-06 | 1986-10-21 | Resources Conservation Co. | Method of maintaining adequate seed crystal in preferential precipitation systems |
| GB8526976D0 (en) | 1985-11-01 | 1985-12-04 | Hamblin M J | Orally operable water filters |
| US4689156A (en) | 1985-11-12 | 1987-08-25 | Amax Inc. | Removal of ammonia from wastewater |
| IT1199809B (it) * | 1986-12-18 | 1989-01-05 | Enichem Anic Spa | Procedimento per la separazione ed il recupero di composti del boro da una salamoia geotermica |
| US4808287A (en) | 1987-12-21 | 1989-02-28 | Hark Ernst F | Water purification process |
| US5000925A (en) | 1988-05-04 | 1991-03-19 | The Boc Group, Inc. | Hydrogen and carbon dioxide coproduction apparatus |
| US4962270A (en) | 1989-02-27 | 1990-10-09 | Exxon Research And Engineering Company | Multi-stage pervaporation process run at progressively higher vacuum, higher temperature or both at each successive retentate stage |
| US4944882A (en) | 1989-04-21 | 1990-07-31 | Bend Research, Inc. | Hybrid membrane separation systems |
| JPH035432A (ja) | 1989-06-02 | 1991-01-11 | Tsusho Sangiyoushiyou Kiso Sangiyoukiyokuchiyou | ｎ―ブタンによるアルコールの脱水方法 |
| JPH03181302A (ja) | 1989-12-12 | 1991-08-07 | Hitachi Ltd | 蒸留装置 |
| IL95075A0 (en) | 1990-07-13 | 1991-06-10 | Joseph Yaeli | Method and apparatus for processing liquid solutions or suspensions particularly useful in the desalination of saline water |
| JP3221695B2 (ja) | 1991-07-25 | 2001-10-22 | フレゼニウス川澄株式会社 | 不揮発物を含む原液からのヒートポンプ方式による溶剤回収方法 |
| US5127234A (en) | 1991-08-02 | 1992-07-07 | Gas Research Institute | Combined absorption cooling/heating |
| FR2682613B1 (fr) | 1991-10-22 | 1994-06-03 | Cogia | Procede de deshydratation au moins partielle d'une composition aqueuse et dispositifs pour mettre en óoeuvre le procede. |
| IL101906A0 (en) | 1992-05-18 | 1992-12-30 | Yissum Res Dev Co | Extraction of electrolytes from aqueous solutions |
| JPH0663362A (ja) | 1992-08-24 | 1994-03-08 | Kurita Water Ind Ltd | 膜分離装置 |
| US5403490A (en) | 1992-11-23 | 1995-04-04 | Desai; Satish | Process and apparatus for removing solutes from solutions |
| US5281430A (en) | 1992-12-08 | 1994-01-25 | Osmotek, Inc. | Osmotic concentration apparatus and method for direct osmotic concentration of fruit juices |
| US5501798A (en) | 1994-04-06 | 1996-03-26 | Zenon Environmental, Inc. | Microfiltration enhanced reverse osmosis for water treatment |
| US6309550B1 (en) | 1994-06-22 | 2001-10-30 | Fls Miljo A/S | Mass transfer method and apparatus |
| US6126723A (en) | 1994-07-29 | 2000-10-03 | Battelle Memorial Institute | Microcomponent assembly for efficient contacting of fluid |
| DE4431546A1 (de) | 1994-09-05 | 1996-03-07 | Jakob Dr Ing Hois | Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser |
| SE503351C2 (sv) | 1994-09-06 | 1996-05-28 | Ahlstroem Oy | Förfarande för rening av sekundära kondensat vid indunstning av avlutar |
| US5614065A (en) | 1994-10-31 | 1997-03-25 | Uop | Distillation with membrane apparatus |
| FR2753702B1 (fr) | 1996-09-24 | 1999-12-03 | Inst Francais Du Petrole | Procede de purification du benzene comprenant deux etapes de permeation |
| US5997594A (en) | 1996-10-30 | 1999-12-07 | Northwest Power Systems, Llc | Steam reformer with internal hydrogen purification |
| US6551466B1 (en) | 1998-01-14 | 2003-04-22 | Aqua Pure Ventures Inc. | Multiple effect distillation process with reduced fouling |
| AU2584299A (en) | 1998-02-09 | 1999-08-23 | Robert L. Mcginnis | Osmotic desalinization process |
| GB2337210A (en) | 1998-05-14 | 1999-11-17 | Aqua Pure Ventures Inc | Mechanical vapour recompression separation process |
| US6589395B1 (en) | 1998-06-17 | 2003-07-08 | Sulzer Chemtech Ag | Distillation plant with a column and a heat pump |
| US6706189B2 (en) * | 1998-10-09 | 2004-03-16 | Zenon Environmental Inc. | Cyclic aeration system for submerged membrane modules |
| JP2002530188A (ja) | 1998-11-23 | 2002-09-17 | ゼノン、エンバイロンメンタル、インコーポレーテッド | 浸漬型薄膜を用いる水の濾過 |
| KR100612057B1 (ko) | 1999-05-27 | 2006-08-14 | 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오 | 해수, 염수 또는 처리수로부터의 탈염수 제조를 위한,격막 증류법에 의한 액체 정화 방법 |
| IT1307093B1 (it) | 1999-07-20 | 2001-10-23 | S I C It Spa | Procedimento sinergico di trattamento dei bagni di calcinaioprovenienti dalle operazioni conciarie per il recupero del cloruro |
| US6783682B1 (en) | 1999-08-20 | 2004-08-31 | L.E.T., Leading Edge Technologies Limited | Salt water desalination process using ion selective membranes |
| US6273937B1 (en) | 2000-03-29 | 2001-08-14 | Trans Ionics Corporation | Membrane pervaporation and vapor permeation system |
| US6352575B1 (en) * | 2000-06-05 | 2002-03-05 | Ch2M Hill, Inc. | Apparatus and method for centralized recovery of volatile organic compounds |
| WO2009155596A2 (en) | 2008-06-20 | 2009-12-23 | Yale University | Forward osmosis separation processes |
| NL1017516C2 (nl) | 2001-03-06 | 2002-09-09 | Tno | Fractionering van vloeistofmengsels met behulp van membraancontactoren. |
| US7320756B2 (en) * | 2001-05-05 | 2008-01-22 | Debasish Mukhopadhyay | Method and apparatus for treatment of feedwaters by membrane separation under acidic conditions |
| CA2351272C (en) | 2001-06-22 | 2009-09-15 | Petro Sep International Ltd. | Membrane-assisted fluid separation apparatus and method |
| WO2003035222A1 (fr) | 2001-10-19 | 2003-05-01 | Bio Nanotec Research Institute Inc. | Appareil de condensation de matiere organique hydrosoluble |
| US6849184B1 (en) | 2001-12-12 | 2005-02-01 | Hydration Technologies Inc. | Forward osmosis pressurized device and process for generating potable water |
| US6811905B1 (en) | 2002-05-21 | 2004-11-02 | Giner Electro Chemical Systems, Llc | Direct organic fuel cell having a vapor transport member |
| US7867365B2 (en) | 2003-03-28 | 2011-01-11 | Thermal Kinetics Systems, Llc | Ethanol distillation with distillers soluble solids recovery apparatus |
| DE10324300B4 (de) | 2003-05-21 | 2006-06-14 | Thomas Dr. Weimer | Thermodynamische Maschine und Verfahren zur Aufnahme von Wärme |
| GB0317839D0 (en) | 2003-07-30 | 2003-09-03 | Univ Surrey | Solvent removal process |
| GB0319042D0 (en) * | 2003-08-13 | 2003-09-17 | Univ Surrey | Osmotic energy |
| EP1713557A2 (en) | 2004-02-10 | 2006-10-25 | The Texas A&M University System | Vapor-compression evaporation system and method |
| WO2005089913A1 (en) | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Sri International | Membrane purification system |
| GB0416310D0 (en) * | 2004-07-21 | 2004-08-25 | Bp Exploration Operating | Method |
| AU2005278126B2 (en) | 2004-08-06 | 2010-08-19 | General Electric Technology Gmbh | Ultra cleaning of combustion gas including the removal of CO2 |
| EP1833595A1 (en) | 2004-10-25 | 2007-09-19 | Cascade Designs, Inc. | Forward osmosis utilizing a controllable osmotic agent |
| US7608188B2 (en) | 2004-12-03 | 2009-10-27 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education | Vacuum enhanced direct contact membrane distillation |
| US8083942B2 (en) | 2004-12-06 | 2011-12-27 | Board of Regents of the Nevada System of Higher Education, on Behalf of the Universary of Nevada, Reno | Systems and methods for purification of liquids |
| US7799178B2 (en) | 2005-01-07 | 2010-09-21 | Black & Veatch Holding Company | Distillation process |
| US20060213757A1 (en) | 2005-03-23 | 2006-09-28 | The Regents Of The University Of California | Porous membrane materials as structured packing for distillation |
| US7727400B2 (en) | 2005-09-23 | 2010-06-01 | Michael Flynn | Low water recovery rate desalination system and method |
| DE102005053874A1 (de) | 2005-11-11 | 2007-05-16 | Wolfgang Heinzl | Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Absolutdrucks einer aufzukonzentrierenden Flüssigkeit bei Membrandestillationsverfahren |
| KR100697563B1 (ko) | 2005-11-25 | 2007-03-23 | 서희동 | 해양 심층수로부터 청정소금, 조염, 미네랄염 및 간수의제조방법 |
| US7666251B2 (en) | 2006-04-03 | 2010-02-23 | Praxair Technology, Inc. | Carbon dioxide purification method |
| JP2008100219A (ja) | 2006-09-22 | 2008-05-01 | Toray Ind Inc | 脱塩方法及び脱塩装置 |
| CA2666532A1 (en) | 2006-10-10 | 2008-04-17 | The Texas A&M University System | Desalination system |
| GB2442941A (en) | 2006-10-21 | 2008-04-23 | Philip Peter Monro | A method for the generation of water with reduced ionic solutes |
| CA2668720A1 (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-22 | Yale University | Osmotic heat engine |
| GB0622520D0 (en) | 2006-11-13 | 2006-12-20 | Univ Sheffield | Water purification |
| US8398743B2 (en) * | 2007-05-08 | 2013-03-19 | General Electric Company | Methods and systems for reducing carbon dioxide in combustion flue gases |
| US7981196B2 (en) * | 2007-06-04 | 2011-07-19 | Posco | Apparatus and method for recovering carbon dioxide from flue gas using ammonia water |
| US20100192575A1 (en) | 2007-09-20 | 2010-08-05 | Abdulsalam Al-Mayahi | Process and systems |
| US8021549B2 (en) | 2007-10-02 | 2011-09-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for producing potable water from seawater using forward osmosis |
| US7981256B2 (en) | 2007-11-09 | 2011-07-19 | Uop Llc | Splitter with multi-stage heat pump compressor and inter-reboiler |
| US20090134004A1 (en) | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Asprey William J | Driving or driven distiller with heat pump function |
| CA2708529A1 (en) | 2007-12-10 | 2009-06-18 | University Of Western Sydney | Apparatus and method for concentrating a fluid |
| WO2009152148A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-12-17 | The Regents Of The University Of California | Method and system for high recovery water desalting |
| DE202008011174U1 (de) | 2008-08-14 | 2008-11-06 | Makatec Gmbh | Kompakte Resorptionsmaschine |
| GB2464956A (en) | 2008-10-31 | 2010-05-05 | Apaclara Ltd | Water purification method using a field separable osmotic agent |
| CN101734737B (zh) | 2008-11-07 | 2011-08-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种乙烯装置工艺水汽提塔出水的处理方法 |
| US20100155333A1 (en) | 2008-12-18 | 2010-06-24 | Chevron U.S.A., Inc. | Process for dewatering an aqueous organic solution |
| US8021553B2 (en) | 2008-12-18 | 2011-09-20 | Nrgtek, Inc. | Systems and methods for forward osmosis fluid purification using cloud point extraction |
| US20100163471A1 (en) | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Irving Elyanow | Water desalination plant and system for the production of pure water and salt |
| US7771599B1 (en) | 2009-03-09 | 2010-08-10 | Doosan Hydro Technology, Inc. | System and method for using carbon dioxide sequestered from seawater in the remineralization of process water |
| DE102009020179A1 (de) | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Wolfgang Heinzl | Membrandestillationsvorrichtung |
| PE20121097A1 (es) | 2009-07-09 | 2012-09-13 | Ide Technologies Ltd | Sistema de desalinizacion |
| JP2011078879A (ja) | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Fujifilm Corp | 水浄化装置及び水浄化方法 |
| SG10201406756QA (en) | 2009-10-30 | 2014-12-30 | Oasys Water Inc | Osmotic separation systems and methods |
| CN101797479B (zh) | 2010-02-25 | 2012-09-05 | 北京理工大学 | 一种利用直接蒸汽压缩热泵进行真空膜蒸馏的方法及装置 |
| US8512567B2 (en) | 2010-08-31 | 2013-08-20 | General Electric Company | Vapor compression membrane distillation system and method |
| US20130001162A1 (en) | 2011-06-28 | 2013-01-03 | Victor Yangali-Quintanilla | Apparatus, System, and Method for Forward Osmosis in Water Reuse |
| US8491795B2 (en) | 2011-09-01 | 2013-07-23 | Kenneth Yat-Yi Chen | Conversion of seawater to drinking water at room temperature |
| US20140124443A1 (en) | 2012-11-07 | 2014-05-08 | Robert L. McGinnis | Systems and Methods for Integrated Heat Recovery in Thermally Separable Draw Solute Recycling in Osmotically Driven Membrane Processes |
| US9990102B2 (en) | 2013-02-11 | 2018-06-05 | Inkling Systems, Inc. | Creating and editing digital content works |
-
2010
- 2010-10-28 JP JP2012537068A patent/JP5913113B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-28 AU AU2010319846A patent/AU2010319846B2/en not_active Ceased
- 2010-10-28 KR KR1020127013336A patent/KR101749159B1/ko active IP Right Grant
- 2010-10-28 US US13/504,044 patent/US9248405B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-28 WO PCT/US2010/054512 patent/WO2011059751A2/en active Application Filing
- 2010-10-28 CA CA2778537A patent/CA2778537C/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-28 CN CN201080059807.2A patent/CN102725053B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-28 EP EP10830456.9A patent/EP2493596A4/en not_active Withdrawn
- 2010-10-28 EA EA201290224A patent/EA027334B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-10-28 IN IN3445DEN2012 patent/IN2012DN03445A/en unknown
- 2010-10-28 MX MX2012004975A patent/MX2012004975A/es active IP Right Grant
- 2010-10-28 BR BR112012010232A patent/BR112012010232A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2010-10-28 SG SG10201406901QA patent/SG10201406901QA/en unknown
- 2010-10-28 CN CN201610140342.2A patent/CN105771654A/zh active Pending
- 2010-12-13 SA SA114350617A patent/SA114350617B1/ar unknown
-
2012
- 2012-04-22 IL IL219333A patent/IL219333A/en not_active IP Right Cessation
- 2012-04-27 CL CL2012001121A patent/CL2012001121A1/es unknown
-
2016
- 2016-01-15 US US14/996,860 patent/US10315936B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080210634A1 (en) * | 2000-08-04 | 2008-09-04 | Thor Thorsen | Semi-permeable membrane for use in osmosis, and method and plant for providing elevated pressure by osmosis to create power |
| US20050145568A1 (en) * | 2001-02-01 | 2005-07-07 | Robert Mc Ginnis | Osmotic desalination process |
| KR20090029232A (ko) * | 2006-06-08 | 2009-03-20 | 예일 유니버시티 | 삼투성 용질 회수를 위한 다단 컬럼 증류（ｍｓｃｄ） 방법 |
| WO2007147013A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno | Combined membrane-distillation-forward-osmosis systems and methods of use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102725053B (zh) | 2016-04-06 |
| CA2778537C (en) | 2019-09-24 |
| WO2011059751A3 (en) | 2011-09-22 |
| MX2012004975A (es) | 2012-07-20 |
| EP2493596A4 (en) | 2016-08-03 |
| US20120273417A1 (en) | 2012-11-01 |
| EP2493596A2 (en) | 2012-09-05 |
| US10315936B2 (en) | 2019-06-11 |
| CA2778537A1 (en) | 2011-05-19 |
| IN2012DN03445A (ru) | 2015-10-23 |
| CL2012001121A1 (es) | 2012-11-16 |
| AU2010319846A1 (en) | 2012-05-10 |
| CN102725053A (zh) | 2012-10-10 |
| WO2011059751A2 (en) | 2011-05-19 |
| IL219333A (en) | 2016-10-31 |
| JP5913113B2 (ja) | 2016-04-27 |
| SG10201406901QA (en) | 2014-11-27 |
| US9248405B2 (en) | 2016-02-02 |
| EA201290224A1 (ru) | 2012-12-28 |
| SA114350617B1 (ar) | 2016-02-01 |
| KR20120096496A (ko) | 2012-08-30 |
| BR112012010232A2 (pt) | 2017-07-04 |
| AU2010319846B2 (en) | 2015-05-28 |
| KR101749159B1 (ko) | 2017-07-04 |
| IL219333A0 (en) | 2012-06-28 |
| JP2013509295A (ja) | 2013-03-14 |
| US20160207799A1 (en) | 2016-07-21 |
| CN105771654A (zh) | 2016-07-20 |
| AU2010319846A2 (en) | 2012-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10315936B2 (en) | Forward osmosis separation processes | |
| US9044711B2 (en) | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery | |
| KR101577769B1 (ko) | 정삼투 분리 방법 | |
| US9822021B2 (en) | Forward osmosis separation processes | |
| AU2011305488B2 (en) | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery | |
| AU2015255210B2 (en) | Osmotically driven membrane processes and systems and methods for draw solute recovery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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 |