ES2690370T3 - Eliminación mejorada de disolventes - Google Patents

Eliminación mejorada de disolventes Download PDF

Info

Publication number
ES2690370T3
ES2690370T3 ES09771395.2T ES09771395T ES2690370T3 ES 2690370 T3 ES2690370 T3 ES 2690370T3 ES 09771395 T ES09771395 T ES 09771395T ES 2690370 T3 ES2690370 T3 ES 2690370T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
solution
extraction solution
membrane
solvent
extraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES09771395.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Nicoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Surrey Aquatechnology Ltd
Original Assignee
Surrey Aquatechnology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Surrey Aquatechnology Ltd filed Critical Surrey Aquatechnology Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2690370T3 publication Critical patent/ES2690370T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B01D61/005—Osmotic agents; Draw solutions
    • 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
    • B01D61/58—Multistep processes
    • 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
    • B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/12—Feed-and-bleed systems
    • 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
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • 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
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • 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
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse 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
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration

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

Un proceso para eliminar un disolvente de una solución fuente, dicho proceso que comprende preparar una solución de extracción mediante disolución de una o más sales en agua, a) poner en contacto la solución fuente con un lado de una membrana selectivamente permeable, b) poner en contacto la solución de extracción con el lado opuesto de la membrana, en donde la solución de extracción se prepara con una presión osmótica más alta (concentración de solutos más alta) que la solución fuente, de manera que el disolvente de la solución fuente pase a través de la membrana para diluir la solución de extracción por ósmosis directa, c) eliminar el disolvente de la solución de extracción diluida para regenerar la solución de extracción, y d) reciclar la solución de extracción regenerada en la etapa b), caracterizado porque las especies de soluto de la solución fuente fluyen a través de la membrana hacia la solución de extracción en la etapa de ósmosis directa, y una porción de la solución de extracción se desecha o se trata antes y/o después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) para reducir la concentración de especies de solutos presentes en la solución de extracción a partir de la solución fuente.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Eliminación mejorada de disolventes
La presente invención se relaciona con un proceso para la eliminación de un disolvente, tal como agua, a partir de una solución fuente.
El documento WO 2005/012185 describe un proceso para la eliminación de un disolvente a partir de una solución, por ejemplo, para separar agua del agua de mar, aunque no exclusivamente. El proceso implica colocar una membrana semipermeable entre la primera solución, que puede ser agua de mar, y una segunda solución con mayor potencial osmótico que la primera. La diferencia en las concentraciones de solutos (potencial osmótico) hace que el disolvente de la primera solución fluya a través de la membrana para diluir la segunda solución por ósmosis directa. La segunda solución diluida después se pasa a través de una membrana de nanofiltración u ósmosis inversa. Las especies relativamente grandes en la segunda solución se retienen por la membrana de nanofiltración o membrana de ósmosis inversa, mientras que el agua pasa a través de la membrana de nanofiltración o membrana de ósmosis inversa.
Aunque el proceso de separación descrito en el documento WO 2005/012185 es efectivo, se ha encontrado que algunas especies de solutos de la primera solución fluyen a través de la membrana hacia la segunda solución en la etapa de ósmosis directa. Estas especies pueden afectar a las presiones osmóticas de la segunda solución tanto diluida como concentrada y, además, puede retenerse una porción dentro de la segunda solución concentrada tras el tratamiento en la nanofiltración o en la membrana de ósmosis inversa. La retención de estas especies de la primera solución dentro de la segunda solución recirculante, afecta la estabilidad del proceso y estas especies pueden ser indeseables desde la perspectiva de la corrosión, al aumentar la presión osmótica o la concentración de la especie más allá de lo deseado y puede afectar negativamente al disolvente producido a partir de la segunda solución a través de la nanofiltración o de la etapa de ósmosis inversa, particularmente, si están presentes por encima de las concentraciones umbral.
El documento US 2007/0278153 A1 describe un proceso de ósmosis directa en donde la solución de extracción diluida puede recuperarse con la ósmosis directa.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso para eliminar un disolvente de una solución fuente, como se define en la reivindicación 1, dicho proceso que comprende preparar una solución de extracción mediante disolución de una o más sales en agua,
a) poner en contacto la solución fuente con un lado de una membrana selectivamente permeable,
b) poner en contacto la solución de extracción con una presión osmótica más alta (mayor concentración de solutos) que la solución fuente con el lado opuesto de la membrana, de manera que el disolvente de la solución fuente pase a través de la membrana para diluir la solución de extracción por ósmosis directa,
c) eliminar el disolvente de la solución de extracción diluida para regenerar la solución de extracción, y
d) reciclar la solución de extracción regenerada en la etapa a),
caracterizadas porque esas especies de soluto, de la solución fuente fluyen a través de la membrana hacia la solución de extracción en la etapa de ósmosis directa, y
una porción de la solución de extracción se desecha o se trata antes y/o después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) para reducir la concentración de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción a partir de la solución fuente.
La solución fuente puede ser cualquier solución, tal como una solución acuosa. Preferentemente, la solución fuente es una solución acuosa de cloruro de sodio. Ejemplos de soluciones fuente adecuadas son el agua de mar y el agua salobre. Otros ejemplos incluyen corrientes de aguas residuales, agua de lagos, agua de ríos y agua de estanques.
En la etapa a), la solución fuente se pone en contacto con un lado de una membrana selectivamente permeable. Una solución de extracción con una concentración de solutos más alta que la solución fuente se pone en contacto con el lado opuesto de la membrana, de manera que el disolvente (disolvente líquido) fluye a través de la membrana por ósmosis directa.
La solución de extracción se forma preferentemente mediante disolución de un agente osmótico en un disolvente, tal como agua. Mediante la formación de la solución de extracción con el uso de uno o más solutos seleccionados, puede producirse una solución relativamente limpia. Preferentemente, el agente osmótico seleccionado es aquel que puede separarse convenientemente de la solución de extracción, por ejemplo, por métodos térmicos o de membrana o por precipitación y filtración química o descomposición térmica o una combinación de estos. Con mayor preferencia, el agente osmótico es uno que no es corrosivo.
Las sales adecuadas para su uso como agente osmótico incluyen sulfato de magnesio (MgSO4.6H2O o MgSO4.7H2O), cloruro de magnesio (MgCl2.6H2O), cloruro de sodio (NaCl), sulfato de sodio (Na2SO4. 10H2O), cloruro de calcio (CaCl2.2H2O o CaCl2.6H2O), bórax (Na2B4Oz) hidrogenofosfato disódico (Na2HPO4.12H2O), alúmina de potasio (KAl (SO4)2-12(H2O)), carbonato de amonio ((NH4)2CO3), bicarbonato de amonio (NH4HCO3), carbamato de amonio (NH2COONH4). En una modalidad preferida, se usa sulfato de magnesio.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
La solución de extracción puede contener adicionalmente aditivos, tales como agentes antiincrustantes, anticorrosivos, reguladores del pH y/o antimicrobianos.
La solución de extracción puede tener una concentración inicial de solutos, de manera que la presión osmótica de la solución de extracción concentrada sea mayor que la de la solución fuente, preferentemente de al menos un 3 % en peso, o con mayor preferencia de al menos un 5 % en peso, antes de ponerse en contacto con la membrana selectiva en la etapa de ósmosis directa. La solución de extracción puede tener una concentración inicial de solutos o una presión osmótica que sea al menos 50 % mayor que la presión osmótica de la solución fuente. La concentración inicial de solutos de la solución de extracción puede adaptarse en dependencia de la concentración inicial de solutos de la solución fuente. Por ejemplo, si la solución fuente es agua de mar, la solución de extracción puede hacerse, de manera que tenga una concentración inicial de solutos más alta (por ejemplo, en al menos 10 %, preferentemente al menos 30 %) que la del agua de mar, para asegurar que el agua pueda fluir a través de la membrana para diluir la solución de extracción por ósmosis directa.
La membrana selectivamente permeable empleada en la etapa de ósmosis directa puede tener un tamaño de poro promedio (por ejemplo, medio) de 0.5 a 80 Angstroms, preferentemente, 2 a 50 Angstroms. En una modalidad preferida, la membrana tiene un tamaño de los poros promedio (por ejemplo, medio) de 3 a 30 Angstroms. El tamaño de los poros (por ejemplo, el tamaño medio de los poros) puede medirse mediante el uso de cualquier técnica adecuada. Por ejemplo, puede emplearse un método de flujo diferencial (Japan Membrane Journal, vol. 29; núm. 4; págs. 227 - 235 (2004)).
Las membranas selectivamente permeables adecuadas para la etapa de ósmosis directa incluyen membranas integrales y membranas compuestas. Ejemplos específicos de membranas adecuadas incluyen membranas formadas de acetato de celulosa (CA) y/o triacetato de celulosa (CTA), tal como o similar a las usadas en el estudio de McCutcheon y otros, Desalination 174 (2005) 1-11 y membranas formadas de poliamida (PA). Puede usarse una serie de membranas.
La membrana selectivamente permeable puede ser plana o tomar la forma de un tubo o de una fibra hueca. Por ejemplo, puede usarse una configuración tubular de membranas de fibras finas huecas. Si se desea, la membrana puede apoyarse en una estructura de soporte, tal como un soporte de malla. Cuando se emplea una membrana plana, la lámina puede enrollarse de manera que defina una espiral en la sección transversal. Cuando se emplea una membrana tubular, puede disponerse una o más membranas tubulares dentro de una carcasa o cubierta. La membrana puede además ser del tipo sumergida, al tomar la forma de lámina plana/membrana plana, o puede construirse con fibras tubulares o huecas.
La etapa de ósmosis directa puede llevarse a cabo a una presión de 1 a 40 bar, preferentemente 2 a 20 bar. Debido a que el disolvente fluye a través de la membrana selectiva por ósmosis directa, la solución de extracción se presuriza por la entrada de disolvente. Esta presión puede usarse para generar o complementar la presión necesaria para cualesquiera etapas de procesamiento posteriores.
Como se mencionó anteriormente, el disolvente pasa a través de la membrana selectivamente permeable para diluir la solución de extracción por ósmosis directa. Después el disolvente se recupera de la solución de extracción diluida (etapa c). Esta etapa de recuperación del disolvente puede llevarse a cabo mediante métodos térmicos. Por ejemplo, el disolvente puede recuperarse mediante destilación de la solución de extracción diluida. Las técnicas de destilación adecuadas son bien conocidas e incluyen la destilación instantánea multietapa, la destilación multiefecto (MED), la compresión mecánica con vapor, la MED-termocompresión y la destilación rápida por aspersión. Pueden emplearse además métodos de descomposición térmica.
Además, el disolvente puede eliminarse de la solución de extracción diluida mediante métodos de membrana, tales como la ósmosis inversa o la nanofiltración.
Además, el disolvente puede eliminarse parcialmente de los solutos por precipitación química y filtración, y además puede eliminarse mediante calentamiento y descomposición de los solutos, de manera que quede una porción del disolvente. Los solutos y sus especies descompuestas pueden reintroducirse después en una porción de disolvente reciclado para su reutilización como solución concentrada de extracción.
Cuando se emplea un método de membrana en la etapa c), la solución de extracción diluida puede pasar a través de una membrana selectivamente permeable. La membrana selectivamente permeable empleada en la etapa c) puede tener un tamaño de los poros promedio (por ejemplo, medio) de 0.5 a 80 Angstroms, preferentemente, 2 a 50 Angstroms. En una modalidad preferida, la membrana tiene un tamaño de los poros promedio (por ejemplo, medio) de 3 a 30 Angstroms. El tamaño de los poros (por ejemplo, el tamaño medio de los poros) puede medirse mediante el uso de cualquier técnica adecuada. Por ejemplo, puede emplearse un método de flujo diferencial (Japan Membrane Journal, vol. 29; núm. 4; págs. 227 - 235 (2004)).
Las membranas selectivamente permeables adecuadas para la etapa c) incluyen membranas integrales y membranas compuestas. Ejemplos específicos de membranas adecuadas incluyen membranas formadas de acetato de celulosa (CA) y/o triacetato de celulosa (CTA), tal como o similar a las usadas en el estudio de McCutcheon y otros, Desalination 174 (2005) 1-11 y membranas formadas de poliamida (PA). Puede emplearse una serie de membranas.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
La membrana usada en la etapa c) puede ser plana o tomar la forma de un tubo o de una fibra hueca. Por ejemplo, puede usarse una configuración tubular de membranas de fibras finas huecas. Si se desea, la membrana puede apoyarse en una estructura de soporte, tal como un soporte de malla. Cuando se emplea una membrana plana, la lámina puede enrollarse de manera que defina una espiral en la sección transversal. Cuando se emplea una membrana tubular, puede disponerse una o más membranas tubulares dentro de una carcasa o cubierta.
Cuando se retira el disolvente de la solución de extracción diluida por ósmosis inversa, la membrana usada puede tener un tamaño de los poros de 1 a 10 Angstroms. La etapa de ósmosis inversa puede llevarse a cabo a una presión elevada para conducir la solución (líquido) a través de la membrana. Por ejemplo, la etapa de ósmosis inversa puede llevarse a cabo a una presión de 25 a 120 bar, preferentemente de 50 a 100 bar, con mayor preferencia de 60 a 80 bar.
Cuando se elimina el disolvente de la solución de extracción diluida mediante nanofiltración, la membrana empleada en la etapa de nanofiltración puede tener un tamaño de los poros promedio (por ejemplo, medio) de 4 a 80 Angstroms. Preferentemente, el tamaño de los poros promedio (por ejemplo, medio) de la membrana es de 20 a 70 Angstroms, con mayor preferencia de 30 a 60 Angstroms, y con la máxima preferencia de 40 a 50 Angstroms. El tamaño de los poros (por ejemplo, el tamaño medio de los poros) puede medirse mediante el uso de cualquier técnica adecuada. Por ejemplo, puede emplearse un método de flujo diferencial (Japan Membrane Journal, vol. 29; núm. 4; págs. 227 - 235 (2004)).
Las membranas usadas en la etapa de nanofiltración pueden ser fundidas como una "capa de piel" sobre la parte superior de un soporte formado, por ejemplo, de una lámina de polímero microporoso. La membrana resultante puede tener una estructura compuesta (por ejemplo, una estructura compuesta de película delgada). Típicamente, las propiedades de separación de la membrana se controlan por el tamaño de los poros y la carga eléctrica de la "capa de piel".
Ejemplos de membranas de nanofiltración adecuadas incluyen las membranas Desal-5 (Desalination Systems, Escondido, California), membranas SR 90, NF 90, NF 70, NF 50, NF 40, NF 40 HF (FilmTech Corp., Minneapolis, Minn), membrana SU 600 (Toray, Japón) y membranas NRT 7450 y NTR 7250 (Nitto Electric, Japón).
La membrana de nanofiltración puede ser plana o tomar la forma de un tubo o de una fibra hueca. Por ejemplo, puede usarse una configuración tubular de membranas de fibras finas huecas. Si se desea, la membrana puede apoyarse en una estructura de soporte, tal como un soporte de malla. Cuando se emplea una membrana plana, la lámina puede enrollarse de manera que defina una espiral en la sección transversal. Cuando se emplea una membrana tubular, puede disponerse una o más membranas tubulares dentro de una carcasa o cubierta. La solución puede introducirse en la carcasa, mientras que el disolvente puede eliminarse como un filtrado de los tubos o viceversa.
Además, la etapa de nanofiltración puede llevarse a cabo a una presión elevada. Por ejemplo, la etapa de nanofiltración puede llevarse a cabo a una presión de 25 a 120 bar, preferentemente de 40 a 100 bar, con mayor preferencia de 50 a 80 bar. Como se mencionó anteriormente, la solución del lado del residuo retenido de la membrana selectiva de la etapa de ósmosis inversa pasa a través de la membrana de nanofiltración. Dado que esta solución está en el lado de alta presión de la membrana, puede no ser necesario aplicar más presión a la solución a medida que pasa a través de la membrana de nanofiltración. Sin embargo, es posible aplicar más presión a la solución a medida que pasa a través de la membrana de nanofiltración, si se desea.
Preferentemente, se elimina suficiente disolvente de la solución de extracción en la parte c) para garantizar que la solución de extracción regenerada tenga una concentración de disolvente suficientemente alta para extraer disolvente de la solución fuente por ósmosis directa en la etapa a). La solución de extracción regenerada se recicla después en la etapa
a) o en la etapa d),
Al igual que el disolvente, el soluto de la solución fuente fluye a través de la membrana en la etapa de ósmosis directa. Por ejemplo, cuando se usa una solución acuosa de cloruro de sodio como solución fuente, el cloruro de sodio puede fluir a través de la membrana hacia la solución de extracción. Este cloruro de sodio puede ser difícil de eliminar en posteriores etapas de procesamiento. Por ejemplo, cuando se usan métodos de membrana para recuperar el disolvente en la etapa c), la presencia de solutos, tal como el cloruro de sodio, puede requerir que se empleen membranas de poros más pequeños y/o que se usen mayores presiones. Además, el cloruro de sodio es corrosivo y puede causar daños al equipo de proceso.
Para evitar la acumulación indeseable de cualesquiera solutos, tal como cloruro de sodio o boro, una porción de la solución de extracción se desecha o se trata antes y/o después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) para reducir la concentración de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción a partir de la solución fuente. En una modalidad, una porción de la solución de extracción se trata para separar solutos indeseables, tal como cloruro de sodio o boro, de la solución y la solución restante se regresa después al proceso. Preferentemente, sin embargo, se descarta una porción de la solución de extracción. Para minimizar la cantidad de disolvente deseable desechado con el soluto indeseable, la porción de la solución de extracción se desecha después de regenerar la solución de extracción en la etapa c), pero antes de reciclar la solución regenerada en la etapa de ósmosis directa.
Descartar o tratar una porción de la solución de extracción antes y/o después de que la solución de extracción se regenere en la etapa c) para reducir la concentración de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción a partir
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
de la solución fuente resulta en que se reduzca la cantidad total de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción. Así, la cantidad total de especies de solutos que pueden reciclarse en la solución de extracción se reducirá. Por lo tanto, la cantidad de especies de solutos que entran en contacto con la membrana en la etapa (b) se reduce y, por lo tanto, la concentración de especies de solutos que se ponen en contacto con la membrana a través del proceso de reciclaje en la etapa (c) también puede reducirse.
La presente invención puede proporcionar un proceso para eliminar un disolvente de una solución fuente, dicho proceso que comprende
a) poner en contacto la solución fuente con un lado de una membrana selectivamente permeable,
b) poner en contacto una solución de extracción con una presión osmótica más alta (mayor concentración de solutos) que la solución fuente con el lado opuesto de la membrana, de manera que el disolvente de la solución fuente pase a través de la membrana para diluir la solución de extracción por ósmosis directa,
c) eliminar el disolvente de la solución de extracción diluida para regenerar la solución de extracción, y
d) reciclar la solución de extracción regenerada en la etapa a),
caracterizado porque una porción de la solución de extracción se desecha o se trata antes y/o después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) para reducir la cantidad total de especies de solutos en la solución de extracción a partir de la solución fuente.
Una porción de la solución de extracción puede desecharse o tratarse antes de que la solución de extracción se regenere en la etapa c) (es decir, cuando el disolvente se elimine de la solución de extracción diluida para regenerar la solución de extracción). En este caso, es la solución de extracción diluida la que se desecha o se trata. Después de desechar o tratar una porción de la solución de extracción diluida, se elimina el disolvente de la solución diluida restante para el reciclado en un lado de la membrana en la etapa (a). La cantidad total de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción a reciclar (reintroducida para ponerse en contacto con la membrana) es menor que antes de que una porción se deseche o trate. Así, la cantidad total de especies de solutos que pueden reciclarse en la solución de extracción se reduce. Por lo tanto, se reduce la cantidad total de especies de solutos que pueden ponerse en contacto con la membrana a través del proceso de reciclaje.
Una porción de la solución de estiramiento puede desecharse o tratarse después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) (es decir, cuando se ha eliminado el disolvente de la solución de extracción diluida para regenerar la solución de extracción). En este caso, es la solución de extracción más concentrada (que comprende menos disolvente) la que se desecha o se trata. Después que una porción de la solución de extracción más concentrada se haya desechado o tratado, se recicla a un lado de la membrana en la etapa (a). La cantidad total de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción total que puede ponerse en contacto con la membrana es menor que si no se hubiera desechado o tratado una porción de la solución de extracción. Así, la cantidad total de especies de solutos que pueden reciclarse en la solución de extracción se reduce. Así, se reduce la cantidad total, y por tanto, la concentración de especies de solutos que pueden ponerse en contacto con la membrana a través del proceso de reciclaje.
Preferentemente, una porción de la solución de extracción se desecha antes y/o después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) para reducir la concentración de cualquier especie de soluto presente en la solución de extracción a partir de que la solución fuente se deseche como un drenaje de la solución de extracción. Preferentemente, una porción de la solución de extracción se desecha y/o drena en un proceso continuo. Preferentemente una porción de la solución de extracción se desecha o drena en un proceso continuo a una velocidad determinada a partir de la cantidad de disolvente producido en la etapa b), de la velocidad de transferencia de la especie objetivo de la solución fuente a la solución de extracción y de la velocidad de transferencia de la especie objetivo al disolvente producido en la etapa (c).
Se entenderá que no toda la solución de extracción se eliminará del proceso durante la etapa de descarte/drenaje.
Si es necesario, puede añadirse una solución de extracción adicional que no forme parte del proceso de reciclado. La solución de extracción adicional puede incluir agentes osmóticos adicionales.
Una porción de la solución de extracción puede desecharse como un drenaje continuo de la solución de extracción. Puede añadirse una solución de extracción adicional (fresca) como alimentación continua a la solución de extracción.
Estos y otros aspectos de la invención ahora se describirán con referencia a las Figuras acompañantes, en las cuales:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato para llevar a cabo una modalidad del proceso de la invención presente, y
La Figura 2 es un diagrama esquemático de un aparato para llevar a cabo una modalidad alternativa del proceso de la presente invención.
La numeración usada en las Figuras 1 y 2 se refiere a las siguientes características:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
10 Aparato
12 Unidad de Ósmosis Directa
14 Unidad de Membrana
18 Membrana Selectiva
20 Solución de extracción
22 Bomba
24 Permeado o destilado
50 Agua de mar de alta salinidad (retorno al mar o reutilización)
52 Solución de agente osmótico reciclado
54 Dosificación de agentes aromáticos
56 Corriente de drenaje/purga para descarga o tratamiento para su eliminación o reintroducción en la corriente del agente osmótico
58 Sistema de recuperación de energía
60 Solución de agente osmótico
62 Fuente de agua, por ejemplo, agua de mar
64 Agua destilada
66 Calor
68 Unidad de Concentración Térmica (es decir, Planta MSF)
La Figura 1 representa un aparato que comprende una unidad de ósmosis directa 12 y una unidad de membrana 14.
La unidad de ósmosis directa 12 se acopla opcionalmente a un contenedor de agua de mar (no se muestra). El agua de mar puede tratarse opcionalmente con agentes antiincrustante y antimicrobianos en una unidad de pretratamiento (no se muestra). El agua de mar tratada después se introduce en la unidad de ósmosis directa 12 y se pone en contacto con un lado de la membrana selectiva 18. Una solución de extracción 20 se pone en contacto con el lado opuesto de la membrana selectiva 18. Como la concentración inicial de solutos y la presión osmótica de la solución de extracción 20 es mayor que la concentración de solutos y la presión osmótica del agua de mar, el agua líquida fluye a través de la membrana 18 para diluir la solución de extracción 20 por ósmosis directa. El cloruro de sodio y otras especies en el agua de mar pueden además fluir a través de la membrana 18 en esta etapa de ósmosis directa. En consecuencia, la solución de extracción diluida que sale de la unidad de ósmosis 12 incluye cloruro de sodio y otras especies del agua de mar.
La solución de extracción diluida se introduce en la unidad de membrana 14 y pasa a través de la membrana a presiones elevadas de 60 a 100 bar. La presión requerida para esta etapa de separación por membrana se proporciona en parte por el flujo de agua que fluye a través de la membrana 18 en la etapa de ósmosis directa y en parte por la bomba 22.
La membrana separa el cloruro de sodio y otras especies del agua de mar y el agente osmótico del resto de la solución. El agente osmótico separado, el cloruro de sodio y otras especies del agua de mar (que no se eliminan en esta etapa) forman parte de una solución residual en el lado del residuo retenido de la membrana. Para evitar que la concentración de cloruro de sodio y/u otras especies tal como el boro alcancen niveles indeseables, una porción de esta solución residual se drena al salir de la unidad de membrana 14. Este drenaje puede controlarse manual o automáticamente en referencia a la composición de la solución. La solución residual remanente después se recicla para su uso como solución de extracción en la etapa de ósmosis directa. Puede dosificarse un agente osmótico adicional en la solución residual remanente.
El permeado que sale de la unidad de membrana 14 es sustancialmente puro y puede usarse, por ejemplo, como agua potable 24.
La Figura 2 es un diagrama esquemático de un aparato para llevar a cabo una modalidad alternativa del proceso de la presente invención. El aparato es similar al que se muestra en la Figura 1 y las partes similares se han etiquetado con números similares. Sin embargo, la unidad de membrana 14 se ha sustituido por una unidad de separación térmica. El destilado 24 de la unidad de separación térmica es agua potable, mientras que la solución residual de la base de la unidad contiene una solución concentrada de agente osmótico, cloruro de sodio y otras especies del agua de mar. Para evitar que la concentración de cloruro de sodio y/u otras especies tal como el boro del agua de mar alcancen niveles no deseados, se drena una parte de esta solución residual. Este drenaje puede controlarse manual o automáticamente en referencia a la composición de la solución. La solución remanente después se recicla para su uso como solución de extracción en la etapa de ósmosis directa. Puede dosificarse un agente osmótico adicional en la solución residual remanente.

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    Reivindicaciones
    1. Un proceso para eliminar un disolvente de una solución fuente, dicho proceso que comprende preparar una solución de extracción mediante disolución de una o más sales en agua,
    a) poner en contacto la solución fuente con un lado de una membrana selectivamente permeable,
    b) poner en contacto la solución de extracción con el lado opuesto de la membrana, en donde la solución de extracción se prepara con una presión osmótica más alta (concentración de solutos más alta) que la solución fuente, de manera que el disolvente de la solución fuente pase a través de la membrana para diluir la solución de extracción por ósmosis directa,
    c) eliminar el disolvente de la solución de extracción diluida para regenerar la solución de extracción, y
    d) reciclar la solución de extracción regenerada en la etapa b), caracterizado porque
    las especies de soluto de la solución fuente fluyen a través de la membrana hacia la solución de extracción en la etapa de ósmosis directa, y
    una porción de la solución de extracción se desecha o se trata antes y/o después de regenerar la solución de extracción en la etapa c) para reducir la concentración de especies de solutos presentes en la solución de extracción a partir de la solución fuente.
  2. 2. Un proceso como se reivindica en la reivindicación 1, en donde la solución fuente comprende cloruro de sodio.
  3. 3. Un proceso como se reivindica en la reivindicación 2, en donde la solución fuente comprende agua de mar o agua salobre.
  4. 4. Un proceso, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el agente osmótico es sulfato de magnesio, cloruro de magnesio, cloruro de sodio, sulfato de sodio, cloruro de calcio, bórax, hidrogenofosfato disódico, alúmina de potasio, carbonato de amonio, bicarbonato de amonio y carbamato de amonio.
  5. 5. Un proceso como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde, en la etapa c), el disolvente se elimina de la solución de extracción diluida mediante métodos térmicos, de precipitación química, de descomposición térmica, de membrana o una combinación de estos métodos.
  6. 6. Un proceso como se reivindica en la reivindicación 5, en donde el disolvente se elimina de la solución de extracción diluida por destilación.
  7. 7. Un proceso como se reivindica en la reivindicación 5, en donde el disolvente se elimina de la solución de extracción diluida por ósmosis inversa o nanofiltración.
  8. 8. Un proceso como se reivindica en la reivindicación 5, en donde el disolvente se elimina de la solución de extracción diluida mediante precipitación química seguida de filtración y/o descomposición térmica.
  9. 9. Un proceso, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una porción de la solución de extracción se desecha o se trata después de que la solución de extracción se regenere en la etapa c), para reducir la concentración de cualesquiera contaminantes de solutos presentes en la solución de extracción a partir de la solución fuente.
  10. 10. Un proceso, como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una porción de la solución de extracción se desecha o se trata antes de que la solución de extracción se regenere en la etapa c), para reducir la concentración de cualesquiera contaminantes de solutos presentes en la solución de extracción a partir de la solución fuente.
  11. 11. Un proceso como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha porción de la solución de extracción se descarta continuamente.
  12. 12. Un proceso, como se reivindica en la reivindicación 11, en donde dicha porción se desecha en un proceso continuo a una velocidad determinada a partir de la cantidad de disolvente producido en la etapa (c), la velocidad de transferencia de especies de la solución fuente a la solución de extracción y la velocidad de transferencia de la especie al disolvente producido en la etapa (c).
  13. 13. Un proceso como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las especies de soluto se seleccionan de cloruro de sodio y boro.
ES09771395.2T 2008-12-08 2009-12-08 Eliminación mejorada de disolventes Active ES2690370T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0822362.0A GB0822362D0 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Improved solvent removal
GB0822362 2008-12-08
PCT/GB2009/002846 WO2010067065A1 (en) 2008-12-08 2009-12-08 Improved solvent removal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2690370T3 true ES2690370T3 (es) 2018-11-20

Family

ID=40289668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09771395.2T Active ES2690370T3 (es) 2008-12-08 2009-12-08 Eliminación mejorada de disolventes

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8652333B2 (es)
EP (1) EP2367612B1 (es)
CN (1) CN102238996B (es)
AU (1) AU2009326257B2 (es)
BR (1) BRPI0922651A2 (es)
DK (1) DK2367612T3 (es)
ES (1) ES2690370T3 (es)
GB (1) GB0822362D0 (es)
PL (1) PL2367612T3 (es)
WO (1) WO2010067065A1 (es)
ZA (1) ZA201104104B (es)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112012000444A2 (pt) * 2009-07-09 2017-10-31 Ide Technologies Ltd sistema de dessalinização e método de dessalinização
GB0918916D0 (en) * 2009-10-28 2009-12-16 Surrey Aquatechnology Ltd Thermal desalination
CN102892713B (zh) 2010-02-10 2016-05-04 金斯顿女王大学 具有可转换的离子强度的水
WO2012043669A1 (ja) * 2010-09-29 2012-04-05 富士フイルム株式会社 順浸透装置および順浸透法
BR112013014972B1 (pt) 2010-12-15 2020-12-29 Queen's University At Kingston método para remover um soluto da solução aquosa ou para concentrar a solução aquosa diluida através da modulação da força iônica de uma solução aquosa
CN105439246A (zh) 2011-04-25 2016-03-30 Oasys水有限公司 渗透分离系统和方法
WO2013003607A2 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 King Abdullah University Of Science And Technology Apparatus, system, and method for forward osmosis in water reuse
JP5941629B2 (ja) * 2011-07-01 2016-06-29 株式会社日立製作所 水浄化システム及び水浄化方法
KR101220261B1 (ko) * 2011-07-27 2013-02-07 서울대학교산학협력단 온도응답성 정삼투 유도용질 및 이를 이용한 정삼투 해수 담수화 방법
FR2993788B1 (fr) * 2012-07-30 2014-08-22 Ederna Utilisation de formiate d'un metal alcalin en tant qu'agent d'evaporation osmotique
CA2896047C (en) 2012-12-21 2021-04-13 Porifera, Inc. Separation systems and elements utilizing laterally offset membranes
MX2015010228A (es) * 2013-02-08 2015-11-30 Oasys Water Inc Metodos y sistemas de separacion osmotica.
WO2014144778A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Porifera, Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including multi-stage purification
US20150014248A1 (en) * 2013-07-15 2015-01-15 Hydration Systems, Llc Method and system for generating strong brines
JP6333573B2 (ja) * 2014-02-19 2018-05-30 株式会社ササクラ 造水装置及び造水方法
JP6463620B2 (ja) * 2014-10-30 2019-02-06 株式会社日立製作所 淡水化システム及び淡水化方法
US10549237B2 (en) 2015-02-17 2020-02-04 Nanyang Technological University Regenerable draw solute for osmotically driven processes
BR112017027912A2 (pt) 2015-06-24 2018-08-28 Porifera Inc “método e sistema para remoção de água de uma solução
US10308524B1 (en) * 2019-01-15 2019-06-04 Kuwait Institute For Scientific Research Pressure-reduced saline water treatment system
CN109650601B (zh) * 2019-01-31 2021-11-12 湖北金润德环保技术有限公司 一种铜冶炼硫酸污酸废水零排放处理方法
WO2022178217A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-25 Fluid Technology Solutions (Fts), Inc. Systems and methods providing for reducing energy and equipment required in progressive nanofiltration concentration

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997018166A2 (en) * 1995-11-14 1997-05-22 Osmotek, Inc. Direct osmotic concentration contaminated water
AU2584299A (en) * 1998-02-09 1999-08-23 Robert L. Mcginnis Osmotic desalinization process
EP1184487A1 (de) * 2000-08-29 2002-03-06 Enthone-OMI (Deutschland) GmbH Verfahren zur Reinigung eines Elektrolyten
AU2002247049A1 (en) * 2001-02-01 2002-08-12 Yale University Osmotic desalination process
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
WO2006047577A1 (en) 2004-10-25 2006-05-04 Cascade Designs, Inc. Forward osmosis utilizing a controllable osmotic agent
EP1833595A1 (en) * 2004-10-25 2007-09-19 Cascade Designs, Inc. Forward osmosis utilizing a controllable osmotic agent
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
US8029671B2 (en) * 2006-06-13 2011-10-04 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
GB0621247D0 (en) * 2006-10-25 2006-12-06 Univ Surrey Separation process

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010067065A1 (en) 2010-06-17
PL2367612T3 (pl) 2019-03-29
EP2367612A1 (en) 2011-09-28
AU2009326257A1 (en) 2011-07-07
BRPI0922651A2 (pt) 2016-01-05
GB0822362D0 (en) 2009-01-14
ZA201104104B (en) 2012-08-29
AU2009326257B2 (en) 2015-06-11
CN102238996A (zh) 2011-11-09
US20120279921A1 (en) 2012-11-08
DK2367612T3 (en) 2018-10-29
CN102238996B (zh) 2017-08-08
EP2367612B1 (en) 2018-09-26
US8652333B2 (en) 2014-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2690370T3 (es) Eliminación mejorada de disolventes
ES2672350T3 (es) Proceso de separación de solvente basado en membrana
US8449774B2 (en) Separation process
US7879243B2 (en) Solvent removal process
ES2440328T3 (es) Desalinización térmica
ES2666348T3 (es) Proceso para operar una torre de enfriamiento que comprende el tratamiento del agua de alimentación por ósmosis directa
JP2018507105A (ja) 高濃度に塩分を含んだフィードの浄化
CN111867705A (zh) 溶剂分离
JP4400123B2 (ja) 液体分離膜および液体処理方法