KR101971244B1 - 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 - Google Patents
정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101971244B1 KR101971244B1 KR1020180084959A KR20180084959A KR101971244B1 KR 101971244 B1 KR101971244 B1 KR 101971244B1 KR 1020180084959 A KR1020180084959 A KR 1020180084959A KR 20180084959 A KR20180084959 A KR 20180084959A KR 101971244 B1 KR101971244 B1 KR 101971244B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mixed solution
- region
- membrane
- permeate
- mixed
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 296
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 303
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 192
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 139
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 84
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 claims abstract description 79
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 90
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 38
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 36
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 10
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- 239000003978 infusion fluid Substances 0.000 claims description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 2
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 10
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 9
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 7
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 102100021339 Multidrug resistance-associated protein 1 Human genes 0.000 description 3
- -1 SO 2 Chemical class 0.000 description 3
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 108010066052 multidrug resistance-associated protein 1 Proteins 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 102100037182 Cation-independent mannose-6-phosphate receptor Human genes 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 101001028831 Homo sapiens Cation-independent mannose-6-phosphate receptor Proteins 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
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
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
- B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
-
- 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
- B01D61/0022—Apparatus therefor
-
- 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
- B01D61/362—Pervaporation
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/06—Tubular membrane modules
-
- 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
-
- 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
- C02F1/448—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by pervaporation
-
- 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
- B01D2311/06—Specific process operations in the permeate 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
- B01D2311/10—Temperature control
- B01D2311/103—Heating
-
- 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
- B01D2311/14—Pressure control
-
- 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
- B01D2311/24—Quality control
- B01D2311/246—Concentration control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
- B01D2313/243—Pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/32—Intermediate chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2319/00—Membrane assemblies within one housing
- B01D2319/02—Elements in series
- B01D2319/025—Permeate series
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2319/00—Membrane assemblies within one housing
- B01D2319/04—Elements in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2319/00—Membrane assemblies within one housing
- B01D2319/06—Use of membranes of different materials or properties within one module
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- 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
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
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)
- Nanotechnology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
멤브레인 장치는 하우징, 하우징의 내부 공간을 유입 영역 및 혼합 영역으로 나누는 정삼투막, 및 하우징의 내부 공간을 혼합 영역 및 배출 영역으로 나누는 투과증발막,을 포함하고, 정삼투막은 예비 투과액을 유입 영역 내에 제공된 유입액으로부터 분리하여, 혼합 영역에 제공하고, 예비 투과액은 혼합 영역에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어 혼합 용액을 생성하고, 투과증발막은 혼합 용액으로부터 최종 투과액을 분리하여, 배출 영역에 제공하며, 최종 투과액은 배출 영역에서 증발되어, 증기를 생성한다.
Description
본 개시는 멤브레인 분리 장치 및 용액 분리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 석유, 정유, 화학, 정밀화학, 셰일가스 공정, 유해가스의 제거나 폐수처리, 해수담수화 등과 같이 화학물질이나 물을 분리하는 데 사용되고 있는 멤브레인은 정삼투, 역삼투, 선택적 기체분리, 투과증발(PERVAPORATION) 등의 기능을 갖는 선택적 분리 멤브레인(Semipermeable membrane)이다.
이러한 멤브레인들은 각각 친수성(HYDROPHILIC), 소수성(HYDROPHOBIC), 친유기성(ORGANOPHILIC), 소유기성(ORGANOPHOBIC) 등의 성질을 가지고 있어 각 화학물질들을 농도 차이에 의한 분자간 확산율, 전하 반발력의 차이, 분자의 크기 차이등과 같은 성질의 차이에 의해 선택적으로 분리하는데 사용된다.
멤브레인을 사용하여 화학물질을 분리하는 방법에는 독립적인 기능을 갖는 멤브레인 장치들을 이용하는 것이 있다. 예를 들어, 정삼투 멤브레인을 이용하는 경우 삼투액과 투과액을 분리하기 위해 독립적인 정삼투 멤브레인 장치 및 역삼투 멤브레인 장치가 이용될 수 있다. 위와같이 독립적인 멤브레인 장치들을 이용하면, 장치비가 비싸지고 넓은 공간을 요구되는 문제가 있다.
정삼투 멤브레인 장치는 분리하고자 하는 물질이 혼합된 유체가 공급되는 공급측 공간(FEED SECTION) 및 삼투액(DRAW SOLUTION)이 공급되어 정삼투막을 통과한 물질이 삼투액과 섞이게 되는 삼투액 측 공간(DRAW SOLUTION SECTION, 혹은 PERMEATE SECTION)을 포함할 수 있다. 이때, 정삼투막을 선택적으로 통과한 화학물질(PERMEATE)은 삼투액 측 용액 내에서 분자의 확산에 의해 서서히 확산하게 되는데, 화학물질이 정삼투막 부근에서 정삼투막으로부터 먼 곳으로 확산되는 속도가 느리므로 멤브레인에 인접한 양측간의 삼투압 차이가 작아져서 정삼투막을 통한 분리 속도가 감소하게 된다.
이를 해소하기 위해 정삼투막의 삼투액측 표면에 통과물질을 배척하는 성질을 갖는 멤브레인을 접착하여 확산 속도를 증가 시키고자 하는 경우가 있으나 확산속도가 현격하게 증가하는 것이 아니므로 정삼투 성능을 향상시키는데 충분한 효과가 없다. 또한, 화학물질의 확산 효과를 증가시키기 위해 삼투액이 삼투액 측 공간에서 난류를 형성할 수 있도록, 삼투액을 빠른 속도로 통과 시키는 방법 사용될 수 있다. 하지만, 이를 위해 삼투액을 과다하게 순환 시켜야 하는 문제가 있으며, 삼투액을 빠른 속도로 통과 시키더라도 장치를 통과하는 동안 화학물질에 의해 삼투액의 농도가 희석될 수 밖에 없기 때문에 정삼투 성능이 저하되는 문제가 해소되지 않는다.
도 17은 정삼투막 장치에서 NaCl 농도가 0.6 mol/L인 해수를 담수화하기 위해 NaCl 용액을 삼투액으로 사용할 경우 삼투액중 NaCl 농도에 따른 담수 능력을 나타낸다. 이론적으로는 삼투액중 NaCl 농도가 높을수록 담수 능력이 증가 되어야 하지만, 실제 운전에서는 해수로부터 정삼투막을 통과한 물이 삼투액에 섞여 삼투막 부근에서 신속하게 확산되지 않기 때문에 담수 능력이 현저하게 감소하는 현상을 나타낸다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방편으로 정삼투막과 막증류(Membrane distillation) membrane을 복합(Integrate)하여 정삼투-막증류(Forward Osmosis-Membrane distillation) 유닛을 구성하기도 한다. 그러나, membrane distillation 막은 pore(기공)를 갖는 막으로서 삼투액을 증발시켜 기상의 물질을 membrane distillation 막에 있는 pore를 통해 배출 해 내기 때문에 에너지 소모가 많다는 문제가 있다. 또한, Membrane distillation 막은 물이 pore를 막아 wet한 상태로 만들게 되면 증발시켜 분리하고자 하는 물질이 pore를 통해 잘 빠져 나올 수 없기 때문에 Hydrophobic membrane을 사용하므로 분리막의 hydrophic한 성질을 이용하여 물질을 분리하고자 하는 경우 사용상 제한이 있다. 이러한 이유들 때문에 정삼투막을 통해 통과된 투과액에 의해 희석된 정삼투 유도액의 농도를 일정하게 유지하는데 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 또 다른 방편으로 정삼투막과 마이크로필터(Micro filter) 혹은 나노필터 혹은 울트라필터를 복합(Integrate)하여 정삼투-필터(Forward Osmosis-filter) 유닛을 구성하기도 한다. 그러나, 상기 필터를 사용하여 물을 여과하기 위해서는 분자 크기가 작은 물질을 유도용액으로 사용하면 필터를 통과하여 유도용액이 유실될 수 있기 때문에 고분자 물질 용액을 유도용액으로 사용해야 하는 제한이 있다. 그런데, 고분자 물질 용액을 유도용액으로 사용하면 삼투압 차이가 작기때문에 정삼투막을 통과하는 물의 양(Water flux)이 적어지는 문제가 있다.
해결하고자하는 과제는 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치를 제공하는 것에 있다.
해결하고자하는 과제는 소형화된 멤브레인 장치를 제공하는 것에 있다.
해결하고자하는 과제는 정삼투 성능이 향상된 용액 분리 방법을 제공하는 것에 있다.
다만, 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
일 측면에 있어서, 하우징; 상기 하우징의 내부 공간을 유입 영역 및 혼합 영역으로 나누는 정삼투막; 및 상기 하우징의 상기 내부 공간을 상기 혼합 영역 및 배출 영역으로 나누는 투과증발막;을 포함하고, 상기 정삼투막은 예비 투과액을 상기 유입 영역 내에 제공된 유입액으로부터 분리하여, 상기 혼합 영역에 제공하고, 상기 예비 투과액은 상기 혼합 영역에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어 혼합 용액을 생성하고, 상기 투과증발막은 상기 혼합 용액으로부터 최종 투과액을 분리하여, 상기 배출 영역에 제공하며, 상기 최종 투과액은 상기 배출 영역에서 증발되어, 증기를 생성하고, 상기 혼합 용액의 농도는 일정하게 유지되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 혼합 용액의 온도 및 상기 배출 영역의 진공도 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 더 포함하고, 상기 증기의 양은 상기 혼합 용액의 상기 온도 및 상기 배출 영역의 상기 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 투과증발막에 의해 상기 최종 투과액이 상기 혼합 용액으로부터 분리되는 것에 의해 상기 하우징 내부의 상기 혼합 영역에서 일정하게 유지되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 혼합 용액의 온도 및 상기 배출 영역의 진공도 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 더 포함하고, 상기 증기의 양은 상기 혼합 용액의 상기 온도 및 상기 배출 영역의 상기 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 투과증발막에 의해 상기 최종 투과액이 상기 혼합 용액으로부터 분리되는 것에 의해 상기 하우징 내부의 상기 혼합 영역에서 일정하게 유지되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 혼합 영역은 상기 정삼투막의 일 표면을 노출하고, 상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 정삼투막의 상기 일 표면에 평행한 방향을 따라 일정하게 유지되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 유입 영역에 상기 유입액을 제공하는 유입액 제공부; 상기 증기를 응축하여 최종 투과액을 재생성하는 응축기; 및 상기 배출 영역의 진공도를 조절하는 진공 펌프를 더 포함하는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 정삼투막은 일 방향으로 연장하는 평판 형상을 갖고, 상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 일 방향을 따라 일정하게 유지되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 정삼투막 및 상기 투과증발막은 튜브 형상 또는 할로우 파이버 형상을 갖는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
상기 정삼투막 또는 상기 투과증발막은 복수 개로 제공되는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
삭제
상기 혼합 영역을 제1 혼합 영역 및 제2 혼합 영역으로 나누는 역삼투용 멤브레인을 더 포함하는 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
일 측면에 있어서, 하우징, 상기 하우징의 내부 공간을 유입 영역 및 혼합 영역으로 나누는 정삼투막, 및 상기 하우징의 상기 내부 공간을 상기 혼합 영역 및 배출 영역으로 나누는 투과증발막을 준비하는 것; 유입액 및 정삼투 유도 용액을 각각 상기 유입 영역 및 상기 혼합 영역에 제공하는 것; 상기 유입액으로부터 분리된 예비 투과액을 상기 정삼투 유도 용액과 혼합하여, 혼합 용액을 생성하는 것; 및 상기 혼합 용액으로 분리된 최종 투과액을 상기 배출 영역에 제공하여, 상기 배출 영역에서 상기 최종 투과액을 증발시키는 것;을 포함하되, 상기 혼합 용액의 농도는 일정하게 유지되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
상기 혼합 용액의 상기 농도에 대응하여 상기 혼합 용액의 온도 및 상기 배출 영역의 진공도 중 적어도 하나를 제어하는 것을 더 포함하되, 상기 최종 투과액의 증발량은 상기 혼합 용액의 상기 온도 및 상기 배출 영역의 상기 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
일 측면에 있어서, 하우징, 상기 하우징의 내부 공간을 유입 영역 및 혼합 영역으로 나누는 정삼투막, 및 상기 하우징의 상기 내부 공간을 상기 혼합 영역 및 배출 영역으로 나누는 투과증발막을 준비하는 것; 유입액 및 정삼투 유도 용액을 각각 상기 유입 영역 및 상기 혼합 영역에 제공하는 것; 상기 유입액으로부터 분리된 예비 투과액을 상기 정삼투 유도 용액과 혼합하여, 혼합 용액을 생성하는 것; 및 상기 혼합 용액으로 분리된 최종 투과액을 상기 배출 영역에 제공하여, 상기 배출 영역에서 상기 최종 투과액을 증발시키는 것;을 포함하되, 상기 혼합 용액의 농도는 일정하게 유지되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
상기 혼합 용액의 상기 농도에 대응하여 상기 혼합 용액의 온도 및 상기 배출 영역의 진공도 중 적어도 하나를 제어하는 것을 더 포함하되, 상기 최종 투과액의 증발량은 상기 혼합 용액의 상기 온도 및 상기 배출 영역의 상기 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
상기 최종 투과액이 증발되어 생성된 증기를 응축시켜, 상기 최종 투과액을 재생성하는 것을 더 포함하는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기 혼합 용액의 삼투압은 일정하게 유지되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
소형화된 멤브레인 장치가 제공될 수 있다.
정삼투 성능이 향상된 용액 분리 방법이 제공될 수 있다.
다만, 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 멤브레인 장치의 구동을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 도 3의 투과 챔버의 단면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 7은 도 6의 투과 챔버의 단면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 10은 도 9의 투과 챔버의 단면도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 13은 도 12의 투과 챔버의 단면도이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 블록 구성도이다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 블록 구성도이다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 블록 구성도이다.
도 17은 정삼투막 장치에서 NaCl 농도가 0.6 mol/L인 해수를 담수화하기 위해 NaCl 용액을 삼투액으로 사용할 경우 삼투액중 NaCl 농도에 따른 담수 능력을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 멤브레인 장치의 구동을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 도 3의 투과 챔버의 단면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 7은 도 6의 투과 챔버의 단면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 10은 도 9의 투과 챔버의 단면도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 13은 도 12의 투과 챔버의 단면도이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 블록 구성도이다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 블록 구성도이다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 블록 구성도이다.
도 17은 정삼투막 장치에서 NaCl 농도가 0.6 mol/L인 해수를 담수화하기 위해 NaCl 용액을 삼투액으로 사용할 경우 삼투액중 NaCl 농도에 따른 담수 능력을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "..부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 투과 챔버(10), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)를 포함하는 멤브레인 장치(1)가 제공될 수 있다.
투과 챔버(10)는 하우징(102), 유입 영역(IR), 혼합 영역(MR), 배출 영역(DR), 정삼투 멤브레인(110), 및 투과증발 멤브레인(120)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 하우징(102) 내부의 압력을 견디는 재질을 포함할 수 있다.
유입 영역(IR)은 유입액(142)을 수용할 수 있다. 유입액(142)은 유입액 공급부(210)로부터 유입 영역(IR)에 공급될 수 있다. 유입액 공급부(210)와 투과 챔버(10) 사이에 밸브(미도시) 및 펌프(미도시)가 제공되어, 유입액(142)의 흐름을 제어할 수 있다. 유입액(142)은 예비 투과액(PFL) 및 잔여물이 혼합된 용액일 수 있다. 예비 투과액(PFL)은 유입액(142)의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유입액(142)은 해수(sea water) 또는 폐수(waste water)일 수 있고, 예비 투과액(PFL)은 물일 수 있다.
후술되는 정삼투 현상에 의해 예비 투과액(PFL)과 유입액(142)은 서로 분리될 수 있다. 예비 투과액(PFL)으로부터 분리된 유입액(142)은 투과 챔버(10)로부터 잔여물 처리부(220)로 제공될 수 있다. 잔여물 처리부(220)는 예비 투과액(PFL)으로부터 분리된 상기 유입액(142)을 폐기할 수 있다.
혼합 영역(MR)은 혼합 용액(144)을 수용할 수 있다. 혼합 용액(144)은 예비 투과액(PFL)과 정삼투 유도 용액을 포함할 수 있다. 정삼투 유도 용액은 수용액에서 이온 상태를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정삼투 유도 용액은 SO2, MgCl2, CaCl2, NaCl, KCl, MgSO4, KNO3, NH4HCO3, NaHCO3, 황산알루미늄 등과 같은 무기염, 지방족 알코올, 글루코오스, 프룩토오스, 수크로스(Sucrose)과 같은 고분자 화학물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 정삼투 유도 용액 내의 용질 농도는 유입액(142) 내의 용질 농도보다 높을 수 있다. 혼합 용액(144) 내의 용질 농도는 유입액(142) 내의 용질 농도보다 높을 수 있다. 혼합 용액(144)은 분리 대상 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리 대상 물질은 순수한 물일 수 있다.
혼합 용액(144)은 혼합 펌프(MRP)에 의해 순환될 수 있다. 예를 들어, 혼합 용액(144)은 혼합 펌프(MRP)에 의해 혼합 영역(MR)으로부터 배출된 후, 다시 혼합 영역(MR)으로 주입될 수 있다.
혼합 영역(MR)으로부터 배출된 혼합 용액(144)은 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 가열될 수 있다. 예를 들어, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다. 상기 히터는 전기, 오일, 및/또는 온수를 열원으로 사용하는 장치일 수 있다. 바람직하게는, 약 170 도(℃) 이하, 더욱 바람직하게는 약 120 도(℃) 이하의 폐열이 활용될 수 있다. 본 개시에 따른 멤브레인 장치는 폐열을 활용할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
또한, 혼합용액 가열부(144h)는 투과 챔버(10) 외부에 설치하는 대신, 혼합영역(MR) 내부에 판형 혹은 봉형 형태로 설치 될 수 있다.
정삼투 멤브레인(110)은 유입 영역(IR)과 혼합 영역(MR) 사이에 배치되어, 유입 영역(IR)과 혼합 영역(MR)을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 정삼투 멤브레인(110)은 일 방향으로 연장하는 평판 형상을 가질 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)은 정삼투용 멤브레인일 수 있다. 예를 들어, 정삼투 멤브레인(110)은 유입 영역(IR) 내의 유입액(142)과 혼합 영역(MR) 내의 정삼투 유도 용액 사이에서 정삼투 현상(forward osmosis)이 일어날 때 반투과막 역할을 수행할 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)은 고분자, 세라믹, 탄소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정삼투 멤브레인(110)은 셀룰로오스계 막, 폴리아미드계 막, 폴리아릴렌계 막, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
배출 영역(DR)은 증기(146)를 수용할 수 있다. 증기(146)는 혼합 용액(144)으로부터 분리된 최종 투과액(FFL)이 증발된 것일 수 있다. 최종 투과액(FFL)은 혼합 용액(144)의 분리 대상 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 최종 투과액(FFL)은 순수한 물이고, 증기(146)는 수증기일 수 있다. 배출 영역(DR)은 진공 상태를 가질 수 있다. 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되어 배출 영역(DR)에서 증발하는 것은 투과증발 현상(Pervaporation)으로 지칭될 수 있다. 배출 영역(DR)은 증기(146)를 투과 챔버(10) 외부로 배출할 수 있다. 증기(146)는 투과 챔버(10)로부터 응축기(230)로 이동할 수 있다.
투과증발 멤브레인(120)은 혼합 영역(MR)과 배출 영역(DR) 사이에 배치되어, 혼합 영역(MR)과 배출 영역(DR)을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 투과증발 멤브레인(120)은 일 방향으로 연장하는 평판 형상을 가질 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)은 정삼투 멤브레인(110)과 마주할 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)은 혼합 용액(144)으로부터 최종 투과액(FFL)을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 분리막은 친수성(Hydrophilic) 막을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 최종 투과액(FFL)이 물이 아닌 경우, 분리막은 소수성(Hydrophobic) 막을 포함할 수 있다.
응축기(230)는 증기(146)를 응축하여, 최종 투과액(FFL)을 재생성할 수 있다. 예를 들어, 응축기(230)는 냉매를 이용하는 콘덴서(condenser)를 포함할 수 있다. 상기 냉매는, 예를 들어, 물, 브라인(brine), 또는 오일(oil)을 포함할 수 있다. 응축기(230)는 재생성된 최종 투과액(FFL)을 집액 챔버(300)에 제공할 수 있다.
집액 챔버(300)는 응축기(230)로부터 제공된 최종 투과액(FFL)을 수용할 수 있다. 집액 챔버(300)는 최종 투과액(FFL)을 투과액 저장부(250)에 제공할 수 있다.
집액 챔버(300)의 일 측에 진공 펌프(240)가 제공될 수 있다. 진공 펌프(240)는 다양한 형태의 진공 펌프이거나 바로메트릭 콘덴서일 수 있으며, 집액 챔버(300) 내부의 기압을 감소시킬 수 있다. 집액 챔버(300)의 내부와 배출 영역(DR)의 내부는 서로 연결될 수 있다. 배출 영역(DR) 내의 기압은 진공 펌프(240)에 의해 감소될 수 있다. 예를 들어, 집액 챔버(300) 내부 및 배출 영역(DR)은 실질적으로 진공 상태를 가질 수 있다. 진공 펌프(240)는 혼합 용액(144)의 용질 농도에 대응하여 배출 영역(DR)의 진공도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 진공 펌프(240)는 혼합 용액(144)의 용질 농도가 낮아지면, 배출 영역(DR)의 진공도를 높임으로써 최종 투과액(FFL)의 양을 증가시켜 혼합용액(144)의 용질의 농도를 높여 혼합용액의 용질의 농도를 일정하게 유지할 수 있다. 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
제어부(144c)가 제공될 수 있다. 제어부(144c)는 진공 펌프(240) 및 혼합 용액 가열부(144h)를 제어하여, 혼합 용액(144)의 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(144c)는 배출 영역(DR)이 요구되는 진공도를 갖도록 진공 펌프(240)를 제어할 수 있고, 혼합 용액(144)이 요구되는 온도를 갖도록 혼합 용액 가열부(144h)를 제어할 수 있다. 혼합 용액(144)의 농도는 제어부(144c)에 의해 측정될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어부(144c)에 의해 제어되어, 혼합 용액(144)의 농도를 일정하게 유지할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
일반적으로, 정삼투 공정이 수행됨에 따라 정삼투 유도 용액의 농도가 낮아질 수 있다. 정삼투 유도 용액의 농도가 낮아질 경우, 정삼투 현상이 원활히 발생되지 못 할 수 있다. 본 개시에 따르면, 혼합 용액(144)에 예비 투과액(PFL)이 유입됨과 동시에 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되므로, 혼합 용액(144)의 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 정삼투 현상이 원활히 발생될 수 있다. 결과적으로, 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치(1)가 제공될 수 있다.
투과액 저장부(250)는 최종 투과액(FFL)을 저장할 수 있다. 투과액 저장부(250)와 집액 챔버(300) 사이에 밸브(미도시) 및 펌프(미도시)가 제공되어, 최종 투과액(FFL)의 흐름을 제어할 수 있다.
도 2는 도 1의 멤브레인 장치의 구동을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유입액(142)이 유입 영역(IR)에 제공될 수 있다.(S10) 유입액(142)은 유입액 공급부(210)로부터 유입 영역(IR) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 유입액(142)은 해수 또는 폐수일 수 있다.
유입액(142)이 유입 영역(IR)에 제공되기 전, 혼합 영역(MR)은 정삼투 유도 용액(미표기)으로 채워질 수 있다. 정삼투 유도 용액은 수용액에서 이온 상태를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정삼투 유도 용액은 SO2, MgCl2, CaCl2, NaCl, KCl, MgSO4, KNO3, NH4HCO3, NaHCO3, 황산알루미늄 등과 같은 무기염, 지방족 알코올, 글루코오스, 프룩토오스, 수크로스(Sucrose)과 같은 고분자 화학물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 정삼투 유도 용액 내의 용질 농도는 유입액(142) 내의 용질 농도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 유입액(142)과 정삼투 유도 용액 사이에 삼투압 차이가 발생할 수 있다.
삼투압은 하기 식으로 표현될 수 있다.
π =i c R T
(ð : 삼투압(osmotic pressure), i : 용액 내의 삼투성 활성 입자들의 수(the number of osmotically active particles in the solution), c : 몰 농도(the molar concentration), R : 기체상수(the universal gas constant), T : 절대온도(the absolute temperature))
상기 i는 아래와 같이 표현될 수 있다.
i=1+α (v-1)
(α : 해리도(the degree of dissociation), v : 해리 반응의 화학량론적 계수(the stoichiometric coefficient of dissociation reaction))
예비 투과액(PFL)이 순수한 물인 경우, 정삼투 현상에 의한 예비 투과액(PFL)의 투과 플럭스(water flux)는 아래와 같이 표현될 수 있다.
JW=A(πD-ðF)
(JW : 예비 투과액의 투과 플럭스(water flux), A : 투수성(water permeability), πD : 정삼투 유도 용액의 삼투압, πF : 유입액의 삼투압)
유입액(142)은 정삼투 유도 용액보다 낮은 용질 농도를 가질 수 있다. 이에 따라, 유입액(142)의 삼투압은 정삼투 유도 용액의 삼투압보다 작을 수 있다. 유입액(142)과 정삼투 유도 용액 사이의 삼투압 차이에 의해 정삼투 현상이 발생할 수 있다. 즉, 유입액(142) 내의 예비 투과액(PFL)은 유입액(142)로부터 분리되어, 정삼투 유도 용액으로 이동할 수 있다.(S20) 예비 투과액(PFL)은 정삼투 멤브레인(110)을 통과하여 혼합 영역(MR)으로 제공될 수 있다. 예비 투과액(PFL)은 유입액(142)의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비 투과액(PFL)은 물일 수 있다. 예비 투과액(PFL)과 정삼투 유도 용액이 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다.
혼합 용액(144)의 온도는 15 도(℃) 내지 150 도(℃)일 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃)보다 높은 경우, 이용될 수 있는 멤브레인들이 제한될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃)보다 낮은 경우, 투과증발 현상이 원활하게 발생되지 않을 수 있다.
예비 투과액(PFL)이 혼합 영역(MR)으로 제공됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도는 낮아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 작아질 수 있다. 유입액(142)의 삼투압은 일정하므로, 유입액(142)과 혼합 용액(144) 사이의 삼투압 차이가 감소할 수 있다. 일반적으로, 유입액(142)과 혼합 용액(144) 사이의 삼투압 차이가 감소할 경우, 예비 투과액(PFL)이 유입 영역(IR)에서 혼합 영역(MR)으로 이동하는 속도가 줄어들 수 있다.
투과증발 멤브레인(120)에서 투과증발 현상이 발생되어, 혼합 용액(144)으로부터 최종 투과액(FFL)이 분리될 수 있다. 최종 투과액(FFL)은 혼합 용액(144)의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 최종 투과액(FFL)은 순수한 물일 수 있다. 최종 투과액(FFL)은 배출 영역(DR)에서 증발되어, 증기(146)로 변환될 수 있다.(S30) 예를 들어, 증기(146)는 수증기일 수 있다. 증기(146)는 배출 영역(DR)으로부터 투과 챔버(10) 외부로 배출될 수 있다.
배출 영역(DR)은 진공 펌프(240)에 의해 진공 상태를 가질 수 있다. 배출 영역(DR)의 진공도에 따라 최종 투과액(FFL)의 증발량이 결정될 수 있다. 예를 들어, 배출 영역(DR)의 진공도가 낮을 때의 최종 투과액(FFL)의 증발량보다 배출 영역(DR)의 진공도가 높을 때의 최종 투과액(FFL)의 증발량이 더 많을 수 있다. 혼합 용액(144)으로부터 최종 투과액(FFL)이 분리되는 양은 최종 투과액(FFL)의 증발량에 비례할 수 있다. 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되는 양은 최종 투과액(FFL)의 증발량에 비례할 수 있다. 따라서, 배출 영역(DR)의 진공도가 제어되어, 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되는 양을 조절할 수 있다. 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도는 높아질 수 있다. 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되는 양은 배출 영역(DR)의 진공도에 의해 조절될 수 있으므로, 배출 영역(DR)의 진공도가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 혼합 용액(144) 내의 용질 농도는 혼합 용액(144)이 요구되는 삼투압을 갖도록 조절될 수 있다. 혼합 용액(144)의 삼투압을 일정하게 유지시킬 경우, 예비 투과액(PFL)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다.
증기(146)는 응축기(230)로 이동할 수 있다. 증기(146)는 응축기(230)에 의해 응축되어, 최종 투과액(FFL)을 재생성할 수 있다.(S40) 재생성된 최종 투과액(FFL)은 응축기(230)로부터 집액 챔버(300) 내로 제공될 수 있다. 최종 투과액(FFL)은 집액 챔버(300)로부터 투과액 저장부(250)에 제공되어, 투과액 저장부(250) 내에 수용될 수 있다.
상기 개시에 따르면, 서로 다른 기능을 갖는 멤브레인들(110, 120)이 하나의 투과 챔버(10) 내에 제공될 수 있다. 이에 따라, 멤브레인 장치(1)를 소형화시킬 수 있다.
상기 개시에 따르면, 배출 영역(DR)의 진공도와 혼합용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어부(144c)에 의해 제어되어, 혼합 용액(144)의 삼투압을 일정하게 유지시킬 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 이에 따라, 예비 투과액(PFL)의 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 복합 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 도 4는 도 3의 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 투과 챔버(11), 혼합 펌프(MRP), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)를 포함하는 멤브레인 장치(2)가 제공될 수 있다. 혼합 펌프(MRP), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 투과 챔버(11)는 그 형상을 제외하면, 도 1을 참조하여 설명된 투과 챔버(10)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이하에서, 투과 챔버(11)의 형상에 대해 설명된다.
투과 챔버(11)는 하우징(102), 유입 영역(IR), 혼합 영역(MR), 배출 영역(DR), 정삼투 멤브레인(110), 및 투과증발 멤브레인(120)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 투과 챔버(10) 내의 압력을 견디는 재질을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 원통형인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다.
도 1에 도시된 것과 달리, 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120)은 튜브(tube) 형상 또는 할로우 파이버(hollow fiber) 형상을 가질 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)은 투과증발 멤브레인(120)에 의해 둘러싸일 수 있다. 즉, 정삼투 멤브레인(110)의 직경은 투과증발 멤브레인(120)의 직경보다 작을 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120)은 서로 이격될 수 있다.
유입 영역(IR)은 정삼투 멤브레인(110)의 내측면에 의해 정의될 수 있다. 혼합 영역은 정삼투 멤브레인(110)의 외측면과 투과증발 멤브레인(120)의 내측면에 의해 정의될 수 있다. 배출 영역(DR)은 투과증발 멤브레인(120)의 외측면과 하우징(102)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
투과 챔버(11)는 하우징(102), 유입 영역(IR), 혼합 영역(MR), 배출 영역(DR), 정삼투 멤브레인(110), 및 투과증발 멤브레인(120)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 투과 챔버(10) 내의 압력을 견디는 재질을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 원통형인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다.
도 1에 도시된 것과 달리, 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120)은 튜브(tube) 형상 또는 할로우 파이버(hollow fiber) 형상을 가질 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)은 투과증발 멤브레인(120)에 의해 둘러싸일 수 있다. 즉, 정삼투 멤브레인(110)의 직경은 투과증발 멤브레인(120)의 직경보다 작을 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120)은 서로 이격될 수 있다.
유입 영역(IR)은 정삼투 멤브레인(110)의 내측면에 의해 정의될 수 있다. 혼합 영역은 정삼투 멤브레인(110)의 외측면과 투과증발 멤브레인(120)의 내측면에 의해 정의될 수 있다. 배출 영역(DR)은 투과증발 멤브레인(120)의 외측면과 하우징(102)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
예비 투과액(PFL)은 정삼투 멤브레인(110)에 의해 유입액(142)으로부터 분리되어, 혼합 영역(MR)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 예비 투과액(PFL)은 정삼투 멤브레인(110)의 지름 방향을 따라 방사형으로 유동할 수 있다. 혼합 영역(MR)에서 예비 투과액(PFL)은 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다. 혼합 용액(144)에 예비 투과액(PFL)이 혼합됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 낮아질 수 있다.
삭제
삭제
삭제
예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
최종 투과액(FFL)은 투과증발 멤브레인(120)에 의해 혼합 용액(144)으로부터 분리될 수 있다. 최종 투과액(FFL)은 배출 영역(DR) 내에서 증발되어, 증기(146)를 생성할 수 있다. 증기(146)는 배출 영역(DR)으로부터 투과 챔버(11) 외부로 배출되어, 응축기(230)로 이동할 수 있다. 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도가 높아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 높아질 수 있다.
도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 멤브레인 장치(2)는 배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나를 제어하여, 혼합 용액(144)이 요구되는 삼투압을 갖도록 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 이에 따라, 예비 투과액(PFL)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다. 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면, 투과 챔버(12), 혼합 펌프(MRP), 압력 조절 밸브(MRV), 혼합 용액 저장부(MRT), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 펌프(260), 및 투과액 저장부(250)를 포함하는 멤브레인 장치(3)가 제공될 수 있다. 혼합 펌프(MRP), 제어부(144c), 유입액 공급부(210) 및 잔여물 처리부(220)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
투과 챔버(12)는 하우징(102), 유입 영역(IR), 혼합 영역(MR), 배출 영역(DR), 정삼투 멤브레인(110), 및 역삼투 멤브레인(130)을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 것과 달리, 배출 영역(DR)은 최종 투과액(FFL)이 제공될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 최종 투과액(FFL)은 배출 영역(DR)의 일부에 제공될 수 있다. 즉, 배출 영역(DR)에 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 증기가 제공되지 않을 수 있다. 역삼투 멤브레인(130)은 역삼투용 멤브레인일 수 있다. 예를 들어, 역삼투 멤브레인(130)은 혼합 영역(MR)과 배출 영역(DR) 사이에서 역삼투 현상(Reverse osmosis)이 일어날 때, 반투과막 역할을 수행할 수 있다. 역삼투 멤브레인(130)은 고분자, 세라믹, 탄소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 역삼투 멤브레인(130)은 Cellulose Acetate(CA) 막, Polyamide(PA) 막, Polysulfonate 막, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
예비 투과액(PFL)은 정삼투 멤브레인(110)에 의해 유입액(142)으로부터 분리될 수 있다. 예비 투과액(PFL)은 혼합 영역(MR)에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 혼합 용액(144)에 예비 투과액(PFL)이 혼합됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 낮아질 수 있다.
최종 투과액(FFL)은 역삼투 멤브레인(130)에 의해 혼합 용액(144)으로부터 분리될 수 있다. 혼합 용액(144)으로부터 최종 투과액(FFL)이 분리되도록, 혼합 용액(144)은 압력을 가질 수 있다. 예를 들어, 혼합 용액(144)의 압력은 20 bar 내지 80 bar일 수 있다. 이때, 유입액(142)의 압력은 혼합 용액(144)의 압력과 실질적으로 동일할 수 있다. 혼합 용액(144)의 압력이 20 bar보다 작은 경우, 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액으로부터 원활히 분리되지 않을 수 있다. 혼합 용액의 압력을 80 bar 이상으로 하는 것은 에너지 소모가 많으므로 바람직하지 않다.
예를 들어, 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도가 높아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 커질 수 있다.
최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되는 양은 혼합 용액(144)의 압력이 증가함에 따라 증가할 수 있다. 따라서, 상기 혼합 용액(144)의 압력이 제어되어, 혼합 용액(144)이 요구되는 삼투압을 갖도록 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 혼합 용액(144)이 일정한 삼투압을 갖도록 혼합 용액(144)의 압력을 조절할 경우, 예비 투과액(PFL)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다.
최종 투과액(FFL)은 펌프(260)에 의해 배출 영역(DR)으로부터 투과액 저장부(250)로 이동될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명된 것과 달리, 제어부(144c)는 혼합 펌프(MRP) 및 압력 조절 밸브(MRV)를 제어하여, 혼합 용액(144)의 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(144c)는 혼합 용액(144)이 요구되는 압력을 갖도록 혼합 펌프(MRP) 및 압력 조절 밸브(MRV)를 제어할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 압력이 제어부(144c)에 의해 제어되어, 혼합 용액(144)의 농도를 일정하게 유지할 수 있다.혼합 펌프(MRP)와 혼합 영역(MR) 사이에 혼합 용액 저장부(MRT)가 제공될 수 있다. 즉, 혼합 펌프(MRP)로부터 배출된 혼합 용액(144)은 혼합 용액 저장부(MRT)를 지나 혼합 영역(MR)에 제공될 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 도 7은 도 6의 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 투과 챔버(13), 혼합 펌프(MRP), 압력 조절 밸브(MRV), 혼합 용액 저장부(MRT), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 펌프(260), 및 투과액 저장부(250)를 포함하는 멤브레인 장치(4)가 제공될 수 있다. 혼합 펌프(MRP), 압력 조절 밸브(MRV), 혼합 용액 저장부(MRT), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 펌프(260), 및 투과액 저장부(250)는 도 5를 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 투과 챔버(13)는 그 형상을 제외하면, 도 5를 참조하여 설명된 투과 챔버(12)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이하에서, 투과 챔버(13)의 형상에 대해 설명된다.
투과 챔버(13)는 하우징(102), 유입 영역(IR), 혼합 영역(MR), 배출 영역(DR), 정삼투 멤브레인(110), 및 역삼투 멤브레인(130)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 원통형인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다.
도 5에 도시된 것과 달리, 정삼투 멤브레인(110)과 역삼투 멤브레인(130)은 튜브 형상 또는 할로우 파이버 형상을 가질 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)은 역삼투 멤브레인(130)에 의해 둘러싸일 수 있다. 즉, 정삼투 멤브레인(110)의 직경은 역삼투 멤브레인(130)의 직경보다 작을 수 있다. 정삼투 멤브레인(110)과 역삼투 멤브레인(130)은 서로 이격될 수 있다.
유입 영역(IR)은 정삼투 멤브레인(110)의 내측면에 의해 정의될 수 있다. 혼합 영역은 정삼투 멤브레인(110)의 외측면과 역삼투 멤브레인(130)의 내측면에 의해 정의될 수 있다. 배출 영역(DR)은 역삼투 멤브레인(130)의 외측면과 하우징(102)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
예비 투과액(PFL)은 정삼투 멤브레인(110)에 의해 유입액(142)으로부터 분리되어, 혼합 영역(MR)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 예비 투과액(PFL)은 정삼투 멤브레인(110)의 지름 방향을 따라 방사형으로 이동할 수 있다. 혼합 영역(MR)에서 예비 투과액(PFL)은 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 혼합 용액(144)에 예비 투과액(PFL)이 혼합됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 작아질 수 있다.
최종 투과액(FFL)은 역삼투 멤브레인(130)에 의해 혼합 용액(144)으로부터 분리될 수 있다. 혼합 용액(144)으로부터 분리된 최종 투과액(FFL)은 배출 영역(DR) 내에 채워진 최종 투과액(FFL)과 혼합될 수 있다. 예를 들어, 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리됨에 따라, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도가 높아질 수 있다. 이에 따라, 혼합 용액(144)의 삼투압이 커질 수 있다.
상기 멤브레인 장치(4)는 혼합 용액(144)의 압력을 제어하여, 혼합 용액(144)이 요구되는 삼투압을 갖도록 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 혼합 용액(144)이 일정한 삼투압을 갖도록 혼합 용액(144)의 압력을 조절할 경우, 예비 투과액(PFL)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 혼합 용액(144)의 압력은 20 bar 내지 80 bar일 수 있다. 혼합 용액(144)의 압력이 20 bar보다 작은 경우, 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액으로부터 원활히 분리되지 않을 수 있다. 혼합 용액의 압력을 80 bar 이상으로 하는 것은 에너지 소모가 많으므로 바람직하지 않다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 8을 참조하면, 투과 챔버(14), 제1 및 제2 혼합 펌프들(MRP1, MRP2), 압력 조절 밸브(MRV), 혼합 용액 저장부(MRT), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)를 포함하는 멤브레인 장치(5)가 제공될 수 있다. 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 혼합 펌프(MPR1), 혼합 용액 가열부(144h), 및 제어부(144c)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 혼합 펌프(MRP2), 압력 조절 밸브(MRV), 및 혼합 용액 저장부(MRT)는 도 5를 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 제어부(144c)는 후술되는 제1 혼합 용액(144a)의 농도를 조절할 수 있다.
투과 챔버(14)는 도 1을 참조하여 설명된 것과 달리, 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120) 사이에 역삼투 멤브레인(130)을 더 포함할 수 있다. 역삼투 멤브레인(130)은 도 5를 참조하여 설명된 역삼투 멤브레인(130)과 실질적으로 동일할 수 있다.
혼합 영역은 역삼투 멤브레인(130)에 의해 서로 분리된 제1 혼합 영역(MR1) 및 제2 혼합 영역(MR2)을 포함할 수 있다. 제1 혼합 영역(MR1)은 정삼투 멤브레인(110)과 역삼투 멤브레인(130) 사이에 배치되고, 제2 혼합 영역(MR2)은 역삼투 멤브레인(130)과 투과증발 멤브레인(120) 사이에 배치될 수 있다.
정삼투 유도 용액이 제1 혼합 영역(MR1)에 제공될 수 있다. 정삼투 유도 용액은 유입액(142)보다 높은 용질 농도를 가질 수 있다. 정삼투 현상에 의해 유입액(142)으로부터 제1 투과액(FL1)이 분리되어, 제1 혼합 영역(MR1)에 제공될 수 있다. 제1 투과액(FL1)은 도 3을 참조하여 설명된 예비 투과액(PFL)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 혼합 영역(MR1)에서 제1 투과액(FL1)은 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 제1 혼합 용액(144a)을 생성할 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)는 도 1을 참조하여 설명된 혼합 용액(144)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력은 유입액(142)의 압력과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 혼합 용액(144a)의 압력 및 유입액(142)의 압력은 20 bar 내지 80 bar일 수 있다. 이에 따라, 유입액(142)과 제1 혼합 용액(144a) 사이에서 역삼투 현상이 발생하는 것이 방지될 수 있다. 즉, 제1 투과액(FL1)이 제1 혼합 용액(144a)에서 다시 유입액(142)으로 이동하는 것이 방지될 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)에 제1 투과액(FL1)이 혼합됨에 따라, 제1 혼합 용액(144a) 내의 용질 농도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 제1 혼합 용액(144a)의 삼투압이 작아질 수 있다.
제1 혼합 용액(144a)으로부터 제2 투과액(FL2)이 분리될 수 있다. 제2 투과액(FL2)은 제1 혼합 용액(144a)의 투과 대상 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 투과액(FL2)은 순수한 물과 제1 혼합 용액(144a)의 일부가 역삼투멤브레인(130)을 통과한 것일 수 있다. 제2 투과액(FL2)은 제2 혼합 영역(MR2)에서 집액되어, 제2 혼합 용액(144b)을 생성할 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력은 제2 투과액(FL2)이 제1 혼합 용액(144a)으로부터 분리되도록 충분히 클 수 있다. 예를 들어, 제1 혼합 용액(144a)의 압력은 20 bar 내지 80 bar일 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력이 20 bar보다 작은 경우, 제2 투과액(FL2)이 제1 혼합 용액(144a)으로부터 원활히 분리되지 않을 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력을 80 bar 이상으로 하는 것은 에너지 소모가 많으므로 바람직하지 않다. 예를 들어, 제2 투과액(FL2)이 제1 혼합 용액(144a)으로부터 분리됨에 따라, 제1 혼합 용액(144a) 내의 용질 농도가 높아질 수 있다. 이에 따라, 제1 혼합 용액(144a)의 삼투압이 커질 수 있다.
제2 혼합 용액(144b)으로부터 최종 투과액(FFL)이 분리될 수 있다. 최종 투과액(FFL)은 투과증발 멤브레인(130)에 의해 증기(146)로 변환될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제2 혼합 용액(144b)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 제2 혼합 용액(144b)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 제2 혼합 용액(144b)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
배출 영역(DR)은 진공 상태를 가질 수 있다. 예를 들어, 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다. 배출 영역(DR)은 증기(146)를 수용할 수 있다. 투과증발 멤브레인(130), 배출 영역(DR), 및 최종 투과액(FFL)은 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 혼합 용액(144a)의 압력, 제2 혼합 용액(144b)의 온도, 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나가 제어되어, 제1 혼합 용액(144a) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 제1 혼합 용액(144a)의 압력, 제2 혼합 용액(144b)의 온도, 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 이와 같은 방법으로 제1 투과액(FL1)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스가 일정하게 유지될 수 있다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 도 10은 도 9의 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 투과 챔버(15), 제1 및 제2 혼합 펌프들(MRP1, MRP2), 압력 조절 밸브(MRV), 혼합 용액 저장부(MRT), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)를 포함하는 멤브레인 장치(6)가 제공될 수 있다. 제1 및 제2 혼합 펌프들(MRP1, MRP2), 압력 조절 밸브(MRV), 혼합 용액 저장부(MRT), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)는 도 8을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
투과 챔버(15)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 달리, 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120) 사이에 역삼투 멤브레인(130)을 더 포함할 수 있다. 역삼투 멤브레인(130)은 도 8을 참조하여 설명된 역삼투 멤브레인(130)과 실질적으로 동일할 수 있다.
혼합 영역(MR)은 역삼투 멤브레인(130)에 의해 서로 분리된 제1 혼합 영역(MR1) 및 제2 혼합 영역(MR2)을 포함할 수 있다. 제1 혼합 영역(MR1)은 정삼투 멤브레인(110)과 역삼투 멤브레인(130) 사이에 배치되고, 제2 혼합 영역(MR2)은 역삼투 멤브레인(130)과 투과증발 멤브레인(120) 사이에 배치될 수 있다.
정삼투 유도 용액이 제1 혼합 영역(MR1)에 제공될 수 있다. 정삼투 유도 용액은 유입액(142)보다 높은 용질 농도를 가질 수 있다. 정삼투 현상에 의해 유입액(142)으로부터 제1 투과액(FL1)이 분리되어, 제1 혼합 영역(MR1)으로 이동할 수 있다. 제1 투과액(FL1)은 도 3을 참조하여 설명된 예비 투과액(PFL)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 혼합 영역(MR1)에서 제1 투과액(FL1)은 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 제1 혼합 용액(144a)을 생성할 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)는 도 1을 참조하여 설명된 혼합 용액(144)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력은 유입액(142)의 압력과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 혼합 용액(144a)의 압력 및 유입액(142)의 압력은 20 bar 내지 80 bar일 수 있다. 이에 따라, 유입액(142)과 제1 혼합 용액(144a) 사이에서 역삼투 현상이 발생하는 것이 방지될 수 있다. 즉, 제1 투과액(FL1)이 제1 혼합 용액(144a)에서 다시 유입액(142)으로 이동하는 것이 방지될 수 있다. 예를 들어, 제1 혼합 용액(144a)에 제1 투과액(FL1)이 혼합됨에 따라, 제1 혼합 용액(144a) 내의 용질 농도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 제1 혼합 용액(144a)의 삼투압이 낮아질 수 있다.
제1 혼합 용액(144a)의 압력을 80 bar 이상으로 하는 것은 에너지 소모가 많으므로 바람직하지 않다. 제1 혼합 용액(144a)으로부터 제2 투과액(FL2)이 분리되어, 제2 혼합 영역(MR2)으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 제2 투과액(FL2)은 제1 혼합 용액(144a)의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 투과액(FL2)은 순수한 물과 제1 혼합 용액(144a)의 일부가 역삼투 멤브레인(130)을 통과한 것일 수 있다. 제2 투과액(FL2)은 제2 혼합 영역(MR2)에서 집액되어, 제2 혼합 용액(144b)을 생성할 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력은 제2 투과액(FL2)이 제1 혼합 용액(144a)으로부터 분리되도록 충분히 클 수 있다. 예를 들어, 제1 혼합 용액(144a)의 압력 및 유입액(142)의 압력은 20 bar 내지 80 bar일 수 있다. 제1 혼합 용액(144a)의 압력이 20 bar보다 작은 경우, 제2 투과액(FL2)이 제1 혼합 용액(144a)으로부터 원활히 분리되지 않을 수 있다.
예를 들어, 제2 투과액(FL2)이 제1 혼합 용액(144a)으로부터 분리됨에 따라, 제1 혼합 용액(144a) 내의 용질 농도가 높아질 수 있다. 이에 따라, 제1 혼합 용액(144a)의 삼투압이 높아질 수 있다.
제2 혼합 용액(144b)으로부터 최종 투과액(FFL)이 분리될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제2 혼합 용액(144b)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 제2 혼합 용액(144b)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 제2 혼합 용액(144b)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
최종 투과액(FFL)은 투과증발 멤브레인(130)에 의해 증기(146)으로 변환될 수 있다. 배출 영역(DR)은 증기(146)를 수용할 수 있다. 투과증발 멤브레인(130), 배출 영역(DR), 및 최종 투과액(FFL)은 도 3을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 배출 영역(DR)은 진공 상태를 가질 수 있다. 예를 들어, 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
제1 혼합 용액(144a)의 압력, 제2 혼합 용액(144b)의 온도, 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나가 제어되어, 제1 혼합 용액(144a) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 제1 혼합 용액(144a)의 압력, 제2 혼합 용액(144b)의 온도, 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 이와 같은 방법으로 제1 투과액(FL1)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스가 일정하게 유지될 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 11을 참조하면, 투과 챔버(16), 혼합 펌프(MRP), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)를 포함하는 멤브레인 장치(7)가 제공될 수 있다. 혼합 펌프(MRP), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)는 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
투과 챔버(16)는 도 1을 참조하여 설명된 것과 달리, 배출 영역(DR)을 중심으로 한 쌍의 혼합 영역들(MR) 및 한 쌍의 유입 영역들(IR)이 배치될 수 있다. 한 쌍의 혼합 영역들(MR)은 배출 영역(DR)을 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. 한 쌍의 유입 영역들(IR)은 한 쌍의 혼합 영역들(MR)을 사이에 두고 유입 영역(DR)으로부터 각각 이격될 수 있다.
한 쌍의 유입 영역들(IR)과 한 쌍의 혼합 영역들(MR) 사이에 한 쌍의 정삼투 멤브레인들(110)이 각각 제공될 수 있다. 한 쌍의 혼합 영역들(MR)과 배출 영역(DR) 사이에 한 쌍의 투과증발 멤브레인들(120)이 각각 제공될 수 있다. 한 쌍의 유입 영역들(IR), 한 쌍의 혼합 영역들(MR), 배출 영역(DR), 한 쌍의 정삼투 멤브레인들(110), 및 한 쌍의 투과증발 멤브레인들(120)의 각각은 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
한 쌍의 유입 영역들(IR) 내에 유입액들(142)이 각각 제공될 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 정삼투 현상에 의해 유입액들(142)로부터 분리되어 한 쌍의 활성 영역들(MR)로 각각 이동할 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 한 쌍의 활성 영역들(MR)에서 정삼투 유도 용액들과 혼합되어, 혼합 용액들(144)을 생성할 수 있다. 최종 투과액들(FFL)은 투과증발 현상에 의해 혼합 용액들(144)로부터 분리되어, 배출 영역(DR)에서 증기(146)로 변환될 수 있다. 증기(146)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이 다시 최종 투과액(FFL)으로 변환되어, 투과액 저장부(250)에 수용될 수 있다.
최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되는 양은 배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있으므로, 배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 혼합 용액(144) 내의 용질 농도는 혼합 용액(144)이 요구되는 삼투압을 갖도록 조절될 수 있다. 혼합 용액(144)의 삼투압을 일정하게 유지시킬 경우, 예비 투과액(PFL)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다.
배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120)의 위치가 바뀔 수 있다. 이에 따라, 배출 영역(DR)과 유입 영역(IR)의 위치가 바뀔 수 있다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 멤브레인 장치의 블록 구성도이다. 도 13은 도 12의 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 투과 챔버(17), 혼합 펌프(MRP), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)를 포함하는 멤브레인 장치(8)가 제공될 수 있다. 혼합 펌프(MRP), 혼합 용액 가열부(144h), 제어부(144c), 유입액 공급부(210), 잔여물 처리부(220), 응축기(230), 진공 펌프(240), 투과액 저장부(250), 및 집액 챔버(300)는 도 3을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
투과 챔버(17)는, 도 3을 참조하여 설명된 것과 달리, 한 쌍의 유입 영역들(IR), 한 쌍의 혼합 영역들(MR), 및 배출 영역(DR)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 유입 영역들(IR)은 투과 챔버(17)의 가장 안쪽 및 가장 바깥쪽에 각각 제공될 수 있다. 배출 영역(DR)은 한 쌍의 유입 영역들(IR) 사이에 배치될 수 있다. 한 쌍의 혼합 영역들(MR)은 한 쌍의 유입 영역들(IR)과 배출 영역(DR) 사이에 각각 배치될 수 있다.
한 쌍의 유입 영역들(IR)과 한 쌍의 혼합 영역들(MR) 사이에 한 쌍의 정삼투 멤브레인들(110)이 각각 제공될 수 있다. 한 쌍의 혼합 영역들(MR)과 배출 영역(DR) 사이에 한 쌍의 투과증발 멤브레인들(120)이 각각 제공될 수 있다. 한 쌍의 유입 영역들(IR), 한 쌍의 혼합 영역들(MR), 배출 영역(DR), 한 쌍의 정삼투 멤브레인들(110), 및 한 쌍의 투과증발 멤브레인들(120)의 각각은 도 1을 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.
한 쌍의 유입 영역들(IR) 내에 유입액들(142)이 각각 제공될 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 정삼투 현상에 의해 유입액들(142)로부터 분리되어 한 쌍의 활성 영역들(MR)로 각각 이동할 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 한 쌍의 활성 영역들(MR)에서 정삼투 유도 용액들과 혼합되어, 혼합 용액들(144)을 생성할 수 있다. 최종 투과액들(FFL)은 투과증발 현상에 의해 혼합 용액들(144)로부터 분리되어, 배출 영역(DR)에서 증기(146)로 변환될 수 있다. 증기(146)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이 다시 최종 투과액(FFL)으로 변환되어, 투과액 저장부(250)에 수용될 수 있다.
최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되는 양은 배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있으므로, 배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다. 혼합 용액(144) 내의 용질 농도는 혼합 용액(144)이 요구되는 삼투압을 갖도록 조절될 수 있다. 혼합 용액(144)의 삼투압을 일정하게 유지시킬 경우, 예비 투과액(PFL)의 정삼투 멤브레인(110)에 대한 투과 플럭스는 일정하게 유지될 수 있다.
배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 정삼투 멤브레인(110)과 투과증발 멤브레인(120)의 위치가 바뀔 수 있다. 이에 따라, 배출 영역(DR)과 유입 영역(IR)의 위치가 바뀔 수 있다. 일반적으로, 정삼투 공정이 수행됨에 따라 정삼투 유도 용액의 농도가 낮아질 수 있다. 정삼투 유도 용액의 농도가 낮아질 경우, 정삼투 현상이 원활히 발생되지 못 할 수 있다. 본 개시에 따르면, 혼합 용액(144)에 예비 투과액(PFL)이 유입됨과 동시에 최종 투과액(FFL)이 혼합 용액(144)으로부터 분리되므로, 혼합 용액(144)의 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 정삼투 현상이 원활히 발생될 수 있다. 결과적으로, 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치(8)가 제공될 수 있다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 14를 참조하면, 투과 챔버(18)는, 하우징(102), 복수의 정삼투 멤브레인들(110), 투과증발 멤브레인(120), 복수의 유입 영역들(IR), 혼합 영역(MR), 및 배출 영역(DR)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
투과증발 멤브레인(120)은 하우징(102)의 내측면에 의해 정의되는 영역에 제공될 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)은 튜브 형상 또는 할로우 파이버 형상을 가질 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)의 외직경은 하우징(102)의 내직경보다 작을 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)의 외측면과 하우징(102)의 내측면은 서로 마주할 수 있다.
배출 영역(DR)은 투과증발 멤브레인(120)과 하우징(102) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 배출 영역(DR)은 투과증발 멤브레인(120)의 외측면과 하우징(102)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
복수의 정삼투 멤브레인들(110)은 투과증발 멤브레인(120)의 내측면에 의해 정의되는 영역에 제공될 수 있다.
혼합 영역(MR)은 복수의 정삼투 멤브레인들(110)과 투과증발 멤브레인(120) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 혼합 영역(MR)은 복수의 정삼투 멤브레인들(110)의 외측면들과 투과증발 멤브레인(120)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
복수의 유입 영역들(IR)은 복수의 정삼투 멤브레인들(110)의 내측면들에 의해 각각 정의될 수 있다.
복수의 유입 영역들(IR) 내에 유입액들(142)이 각각 제공될 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 정삼투 현상에 의해 유입액들(142)로부터 분리되어 활성 영역(MR)으로 이동할 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 활성 영역(MR)에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
최종 투과액들(FFL)은 투과증발 현상에 의해 혼합 용액들(144)로부터 분리되어, 배출 영역(DR)에서 증기(146)로 변환될 수 있다. 배출 영역(DR)은 진공 상태를 가질 수 있다. 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
상기 개시에 따르면, 예비 투과액들(PFL)의 복수의 정삼투 멤브레인들(110)에 대한 투과 플럭스가 일정하게 유지되는 투과 챔버(18)가 제공될 수 있다.
배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 15를 참조하면, 투과 챔버(19)는, 하우징(102), 복수의 정삼투 멤브레인들(110), 한 쌍의 투과증발 멤브레인들(120), 복수의 유입 영역들(IR), 혼합 영역(MR), 및 한 쌍의 배출 영역들(DR)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
한 쌍의 투과증발 멤브레인들(120)은 하우징(102)의 내측면에 의해 정의되는 영역에 제공될 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)은 튜브 형상 또는 할로우 파이버 형상을 가질 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)의 외직경은 하우징(102)의 내직경보다 작을 수 있다. 투과증발 멤브레인(120)의 외측면과 하우징(102)의 내측면은 서로 마주할 수 있다.
배출 영역(DR)은 투과증발 멤브레인(120)과 하우징(102) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 배출 영역(DR)은 투과증발 멤브레인(120)의 외측면과 하우징(102)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
복수의 정삼투 멤브레인들(110)은 튜브형상 혹은 할로우파이버 형상으로 투과증발 멤브레인(120)의 내측면에 의해 정의되는 영역에 제공될 수 있다.
혼합 영역(MR)은 복수의 정삼투 멤브레인들(110)과 투과증발 멤브레인(120) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 혼합 영역(MR)은 복수의 정삼투 멤브레인들(110)의 외측면들과 투과증발 멤브레인(120)의 내측면에 의해 정의될 수 있다.
복수의 유입 영역들(IR)은 복수의 정삼투 멤브레인들(110)의 내측면들에 의해 각각 정의될 수 있다.
복수의 유입 영역들(IR) 내에 유입액들(142)이 각각 제공될 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 정삼투 현상에 의해 유입액들(142)로부터 분리되어 활성 영역(MR)으로 이동할 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 활성 영역(MR)에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
최종 투과액들(FFL)은 투과증발 현상에 의해 혼합 용액들(144)로부터 분리되어, 배출 영역(DR)에서 증기(146)로 변환될 수 있다. 배출영역(DR)은 진공 상태를 가질 수 있다. 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
상기 개시에 따르면, 예비 투과액들(PFL)의 복수의 정삼투 멤브레인들(110)에 대한 투과 플럭스가 일정하게 유지되는 투과 챔버(18)가 제공될 수 있다.
배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 투과 챔버의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 16을 참조하면, 투과 챔버(20)는, 하우징(102), 복수의 정삼투 멤브레인들(110), 복수의 투과증발 멤브레인들(120), 복수의 유입 영역들(IR), 혼합 영역(MR), 및 복수의 배출 영역들(DR)을 포함할 수 있다. 하우징(102)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 정삼투 멤브레인들(110) 및 복수의 투과증발 멤브레인들(120)은 하우징(102)의 내측면에 의해 정의되는 영역에 제공될 수 있다. 복수의 정삼투 멤브레인들(110) 및 복수의 투과증발 멤브레인들(120)은 할로우파이버 혹은 튜브 형상을 가질 수 있다. 하우징(102)의 내측면에 의해 정의되는 영역 중, 복수의 정삼투 멤브레인들(110) 및 복수의 투과증발 멤브레인들(120) 외의 영역은 혼합 영역(MR)일 수 있다.
복수의 유입 영역들(IR) 내에 유입액들(142)이 각각 제공될 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 정삼투 현상에 의해 유입액들(142)로부터 분리되어 활성 영역(MR)으로 이동할 수 있다. 예비 투과액들(PFL)은 활성 영역(MR)에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어, 혼합 용액(144)을 생성할 수 있다. 혼합 용액(144)은 혼합 펌프(MRP)에 의해 순환될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 가열 튜브 또는 가열판이 하우징(102) 내부에 설치되어, 혼합 용액(144)은 순환되지 않을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 혼합 용액(144)의 온도는 혼합 용액 가열부(144h)에 의해 15 도(℃) 내지 150 도(℃)로 유지될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 150 도(℃) 이상인 경우, 멤브레인들의 선택이 제한될 수 있고, 에너지 소비가 증가될 수 있다. 혼합 용액(144)의 온도가 15 도(℃) 이하이면, 투과증발 현상이 원활히 발생되지 않을 수 있다.
최종 투과액들(FFL)은 투과증발 현상에 의해 혼합 용액들(144)로부터 분리되어, 배출 영역(DR)에서 증기(146)로 변환될 수 있다. 배출 영역(DR)은 진공 상태를 가질 수 있다. 배출영역(DR)의 진공도는 절대압 1 Torr 내지 660 Torr인 것이 바람직하다. 진공도가 절대압 661 Torr 내지 759 Torr로 낮으면 혼합용액의 온도를 150 도(℃) 이상 과다하게 높여야 최종 투과액(FFL)을 증기로 배출할 수 있게 된다.
상기 개시에 따르면, 예비 투과액들(PFL)의 복수의 정삼투 멤브레인들(110)에 대한 투과 플럭스가 일정하게 유지되는 투과 챔버(18)가 제공될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 투과증발 멤브레인(120) 대신 도 5를 참조하여 설명된 역삼투 멤브레인(130)이 제공될 수 있다. 배출 영역(DR)에 증기(146) 대신 투과 대상 물질이 제공될 수 있다. 혼합 용액(144)은 혼합 펌프(MRP)에 의해 순환될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 정삼투압에 의해 혼합 용액(144)은 가압되거나 펌프등의 가압장치에 의해 가압될 수 있으므로, 순환되지 않을 수 있다.
또한, 정삼투 막의 성능을 더욱 향상하기 위해 정삼투막과 정삼투막 사이에 정삼투 유도 용액으로서 제 1 혼합용액을 사용하고, 정삼투 막과 투과증발 막 혹은 정삼투막과 역삼투 막 사이에 제2 혼합용액을 이용하되 제1 혼합용액의 용질의 농도는 제2 혼합용액의 용질의 농도보다 낮게 할 수도 있다.
배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
배출 영역(DR)의 진공도 및 혼합 용액(144)의 온도 중 적어도 하나가 제어되어, 혼합 용액(144) 내의 용질 농도를 조절할 수 있다. 증기(146)의 양은 혼합 용액(144)의 농도 및 배출 영역(DR)의 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8: 멤브레인 장치
10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20: 투과 챔버
102: 하우징 110: 정삼투 멤브레인
120: 투과증발 멤브레인 130: 역삼투 멤브레인
IR: 유입 영역 MR: 혼합 영역
DR: 배출 영역 210: 유입액 공급부
220: 잔여물 처리부 230: 응축기
240: 진공 펌프 250: 투과액 저장부
260: 펌프 300: 집액 챔버
10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20: 투과 챔버
102: 하우징 110: 정삼투 멤브레인
120: 투과증발 멤브레인 130: 역삼투 멤브레인
IR: 유입 영역 MR: 혼합 영역
DR: 배출 영역 210: 유입액 공급부
220: 잔여물 처리부 230: 응축기
240: 진공 펌프 250: 투과액 저장부
260: 펌프 300: 집액 챔버
Claims (17)
- 하우징;
상기 하우징의 내부 공간을 유입 영역 및 혼합 영역으로 나누는 정삼투막; 및
상기 하우징의 상기 내부 공간을 상기 혼합 영역 및 배출 영역으로 나누는 투과증발막;을 포함하고,
상기 정삼투막은 예비 투과액을 상기 유입 영역 내에 제공된 유입액으로부터 분리하여, 상기 혼합 영역에 제공하고,
상기 예비 투과액은 상기 혼합 영역에서 정삼투 유도 용액과 혼합되어 혼합 용액을 생성하고,
상기 투과증발막은 상기 혼합 용액으로부터 최종 투과액을 분리하여, 상기 배출 영역에 제공하며,
상기 최종 투과액은 상기 배출 영역에서 증발되어, 증기를 생성하고,
상기 혼합 용액의 농도는 일정하게 유지되는 멤브레인 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 용액의 온도 및 상기 배출 영역의 진공도 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 더 포함하고,
상기 증기의 양은 상기 혼합 용액의 상기 온도 및 상기 배출 영역의 상기 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절되는 멤브레인 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 투과증발막에 의해 상기 최종 투과액이 상기 혼합 용액으로부터 분리되는 것에 의해 상기 하우징 내부의 상기 혼합 영역에서 일정하게 유지되는 멤브레인 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 영역은 상기 정삼투막의 일 표면을 노출하고,
상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 정삼투막의 상기 일 표면에 평행한 방향을 따라 일정하게 유지되는 멤브레인 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유입 영역에 상기 유입액을 제공하는 유입액 제공부;
상기 증기를 응축하여 최종 투과액을 재생성하는 응축기; 및
상기 배출 영역의 진공도를 조절하는 진공 펌프를 더 포함하는 멤브레인 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 정삼투막은 일 방향으로 연장하는 평판 형상을 갖고,
상기 혼합 용액의 상기 농도는 상기 일 방향을 따라 일정하게 유지되는 멤브레인 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 정삼투막 및 상기 투과증발막은 튜브 형상 또는 할로우 파이버 형상을 갖는 멤브레인 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 정삼투막 또는 상기 투과증발막은 복수 개로 제공되는 멤브레인 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 영역을 제1 혼합 영역 및 제2 혼합 영역으로 나누는 역삼투용 멤브레인을 더 포함하는 멤브레인 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 하우징, 상기 하우징의 내부 공간을 유입 영역 및 혼합 영역으로 나누는 정삼투막, 및 상기 하우징의 상기 내부 공간을 상기 혼합 영역 및 배출 영역으로 나누는 투과증발막을 준비하는 것;
유입액 및 정삼투 유도 용액을 각각 상기 유입 영역 및 상기 혼합 영역에 제공하는 것;
상기 유입액으로부터 분리된 예비 투과액을 상기 정삼투 유도 용액과 혼합하여, 혼합 용액을 생성하는 것; 및
상기 혼합 용액으로 분리된 최종 투과액을 상기 배출 영역에 제공하여, 상기 배출 영역에서 상기 최종 투과액을 증발시키는 것;을 포함하되,
상기 혼합 용액의 농도는 일정하게 유지되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 혼합 용액의 상기 농도에 대응하여 상기 혼합 용액의 온도 및 상기 배출 영역의 진공도 중 적어도 하나를 제어하는 것을 더 포함하되,
상기 최종 투과액의 증발량은 상기 혼합 용액의 상기 온도 및 상기 배출 영역의 상기 진공도 중 적어도 하나에 의해 조절되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 최종 투과액이 증발되어 생성된 증기를 응축시켜, 상기 최종 투과액을 재생성하는 것을 더 포함하는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 혼합 용액의 삼투압은 일정하게 유지되는 멤브레인 장치를 이용하는 용액 분리 방법.
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180084959A KR101971244B1 (ko) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 |
| JP2018233624A JP6724124B2 (ja) | 2018-07-20 | 2018-12-13 | 正浸透性能が改善されたメンブレン装置及びそれを用いる溶液分離方法 |
| CN201811570208.1A CN110732245B (zh) | 2018-07-20 | 2018-12-21 | 正渗透性能改进的膜装置和使用其分离溶液的方法 |
| PCT/KR2019/003180 WO2020017729A1 (ko) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 |
| MYPI2020005198A MY194666A (en) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | Membrane apparatus having improved forward osmosis performance and method for separating solution using same |
| EP19836966.2A EP3804840A4 (en) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | MEMBRANE DEVICE WITH IMPROVED FORWARD OSMOSIS PERFORMANCE AND METHOD OF SEPARATION OF A SOLUTION THEREOF |
| CA3095479A CA3095479A1 (en) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | Membrane apparatus having improved forward osmosis performance and method for separating solution using same |
| AU2019306733A AU2019306733B2 (en) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | Membrane apparatus having improved forward osmosis performance and method for separating solution using same |
| US16/623,682 US11090609B2 (en) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | Forward osmosis performance improved membrane apparatus and method of separating solution using the same |
| SG11202009435WA SG11202009435WA (en) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | Membrane apparatus having improved forward osmosis performance and method for separating solution using same |
| MX2020010256A MX2020010256A (es) | 2018-07-20 | 2019-03-19 | Aparato de membranas que tiene un rendimiento de la osmosis forzada mejorado y metodo para separar una solucion que lo utiliza. |
| TW108122652A TWI714147B (zh) | 2018-07-20 | 2019-06-27 | 正滲透性能改進的膜裝置和使用其分離溶液的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180084959A KR101971244B1 (ko) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101971244B1 true KR101971244B1 (ko) | 2019-04-22 |
Family
ID=66283047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180084959A KR101971244B1 (ko) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11090609B2 (ko) |
| EP (1) | EP3804840A4 (ko) |
| JP (1) | JP6724124B2 (ko) |
| KR (1) | KR101971244B1 (ko) |
| CN (1) | CN110732245B (ko) |
| AU (1) | AU2019306733B2 (ko) |
| CA (1) | CA3095479A1 (ko) |
| MX (1) | MX2020010256A (ko) |
| MY (1) | MY194666A (ko) |
| SG (1) | SG11202009435WA (ko) |
| TW (1) | TWI714147B (ko) |
| WO (1) | WO2020017729A1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102078056B1 (ko) * | 2019-03-29 | 2020-02-17 | 한국화학연구원 | 식물 재배용 양액 공급 시스템 |
| KR20220116856A (ko) * | 2021-02-16 | 2022-08-23 | 부산대학교 산학협력단 | 액체건조제를 이용한 저에너지 담수화 시스템 및 이를 이용한 담수화 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11577973B2 (en) * | 2020-06-16 | 2023-02-14 | City University Of Hong Kong | Fluid treatment apparatus |
| WO2023176565A1 (ja) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | 日東電工株式会社 | 膜分離システム、及び膜分離装置の運転方法 |
| US20230347291A1 (en) | 2022-03-30 | 2023-11-02 | Donaldson Company, Inc. | System and method for reclaiming solvent |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100224476A1 (en) * | 2006-06-13 | 2010-09-09 | Cath Tzahi Y | Combined membrane-distillation-forward-osmosis systems and methods of use |
| KR101184787B1 (ko) * | 2012-04-16 | 2012-09-20 | 김경성 | 히트펌프를 이용한 막여과 장치 |
| KR20170047090A (ko) | 2015-10-22 | 2017-05-04 | 성균관대학교산학협력단 | 고분자 유도물질을 사용한 에너지 저감형 정삼투막-여과막 결합 수처리와 해수담수화 시스템 및 방법 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004020189A1 (en) | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Alza Corporation | Embossable and writable multilaminate backing construction |
| WO2005089913A1 (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Sri International | Membrane purification system |
| JP4805201B2 (ja) | 2007-03-22 | 2011-11-02 | 月島環境エンジニアリング株式会社 | 膜分離を用いた目的物質の分離方法と装置 |
| MX338976B (es) * | 2008-06-20 | 2016-05-06 | Univ Yale | Procesos de separacion por osmosis directa. |
| KR101020316B1 (ko) * | 2010-04-28 | 2011-03-08 | 에스티엑스중공업 주식회사 | 막증류 방식을 이용한 정삼투 담수화 장치 |
| CN103221118A (zh) * | 2010-09-22 | 2013-07-24 | Oasys水有限公司 | 渗透驱动膜工艺和系统以及用于驱动溶质回收的方法 |
| US8752714B2 (en) * | 2011-03-01 | 2014-06-17 | Dow Global Technologies Llc | Sulfonated poly (aryl ether) membrane including blend with phenyl amine compound |
| US9216917B2 (en) * | 2011-04-25 | 2015-12-22 | Trevi Systems Inc. | Recovery of retrograde soluble solute for forward osmosis water treatment |
| US9714183B1 (en) * | 2011-06-28 | 2017-07-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Water walls for life support |
| KR101256037B1 (ko) | 2011-07-18 | 2013-04-23 | 덕성여자대학교 산학협력단 | 이중질량분석기를 이용한 소변중 Ｌｙｓｏ－Ｇｂ3의 분석 방법 및 이를 이용한 파브리병 진단 방법 |
| CN103663821B (zh) * | 2012-09-04 | 2017-12-22 | 宁波莲华环保科技股份有限公司 | 一种海水淡化方法和系统 |
| BR112015019057A2 (pt) * | 2013-02-08 | 2017-07-18 | Oasys Water Inc | sistemas e métodos de separação osmótica |
| WO2015013358A1 (en) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | Hydration Systems, Llc | Method to improve forward osmosis membrane performance |
| CN103551036B (zh) * | 2013-11-21 | 2016-03-02 | 洪梅 | 一种陶瓷分子筛膜高效渗透蒸发装置及工艺 |
| CN103922530B (zh) * | 2014-04-25 | 2015-04-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种循环式正渗透与渗透汽化一体化的水处理方法 |
| WO2016057764A1 (en) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | Oasys Water, Inc. | Osmotic separation systems and methods |
| JP6400726B2 (ja) * | 2014-11-07 | 2018-10-03 | 株式会社東芝 | 水処理方法、水処理システムおよび水処理装置 |
| CN104326616B (zh) * | 2014-11-28 | 2016-07-20 | 山东省环科院环境工程有限公司 | 一种节能精细化工废水深度处理系统及其处理方法 |
| US10688439B2 (en) * | 2015-02-26 | 2020-06-23 | King Abdullah University Of Science And Technology | Osmotically and thermally isolated forward osmosis-membrane distillation (FO-MD) integrated module for water treatment applications |
| CN104803451B (zh) * | 2015-04-23 | 2016-07-27 | 童成双 | 正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法及装置 |
| JP2018083189A (ja) * | 2016-05-24 | 2018-05-31 | 旭化成株式会社 | 膜蒸留装置 |
| CN106186190A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-07 | 叶剑 | 一种高效环保的海水淡化处理工艺 |
| CN205974138U (zh) * | 2016-08-25 | 2017-02-22 | 黑龙江省环境科学研究院 | 一种一体化循环渗透水处理系统 |
| CN106277537A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-01-04 | 中国石油大学(华东) | 一种用于高盐溶液连续脱水处理的新型组合工艺 |
-
2018
- 2018-07-20 KR KR1020180084959A patent/KR101971244B1/ko active IP Right Grant
- 2018-12-13 JP JP2018233624A patent/JP6724124B2/ja active Active
- 2018-12-21 CN CN201811570208.1A patent/CN110732245B/zh active Active
-
2019
- 2019-03-19 EP EP19836966.2A patent/EP3804840A4/en not_active Withdrawn
- 2019-03-19 WO PCT/KR2019/003180 patent/WO2020017729A1/ko unknown
- 2019-03-19 US US16/623,682 patent/US11090609B2/en active Active
- 2019-03-19 CA CA3095479A patent/CA3095479A1/en not_active Abandoned
- 2019-03-19 SG SG11202009435WA patent/SG11202009435WA/en unknown
- 2019-03-19 MX MX2020010256A patent/MX2020010256A/es unknown
- 2019-03-19 AU AU2019306733A patent/AU2019306733B2/en active Active
- 2019-03-19 MY MYPI2020005198A patent/MY194666A/en unknown
- 2019-06-27 TW TW108122652A patent/TWI714147B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100224476A1 (en) * | 2006-06-13 | 2010-09-09 | Cath Tzahi Y | Combined membrane-distillation-forward-osmosis systems and methods of use |
| KR101184787B1 (ko) * | 2012-04-16 | 2012-09-20 | 김경성 | 히트펌프를 이용한 막여과 장치 |
| KR20170047090A (ko) | 2015-10-22 | 2017-05-04 | 성균관대학교산학협력단 | 고분자 유도물질을 사용한 에너지 저감형 정삼투막-여과막 결합 수처리와 해수담수화 시스템 및 방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 미국 공개특허공보 제2010/0224476호: COMBINED MEMBRANE-DISTILLATION-FORWARD-OSMOSIS SYSTEMS AND METHODS OF USE |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102078056B1 (ko) * | 2019-03-29 | 2020-02-17 | 한국화학연구원 | 식물 재배용 양액 공급 시스템 |
| KR20220116856A (ko) * | 2021-02-16 | 2022-08-23 | 부산대학교 산학협력단 | 액체건조제를 이용한 저에너지 담수화 시스템 및 이를 이용한 담수화 방법 |
| KR102463595B1 (ko) * | 2021-02-16 | 2022-11-03 | 부산대학교 산학협력단 | 액체건조제를 이용한 저에너지 담수화 시스템 및 이를 이용한 담수화 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG11202009435WA (en) | 2020-10-29 |
| CN110732245A (zh) | 2020-01-31 |
| TWI714147B (zh) | 2020-12-21 |
| MY194666A (en) | 2022-12-12 |
| US20210046424A1 (en) | 2021-02-18 |
| MX2020010256A (es) | 2020-10-22 |
| EP3804840A1 (en) | 2021-04-14 |
| AU2019306733A1 (en) | 2021-01-07 |
| WO2020017729A1 (ko) | 2020-01-23 |
| TW202012035A (zh) | 2020-04-01 |
| JP2020011227A (ja) | 2020-01-23 |
| EP3804840A4 (en) | 2022-05-04 |
| US11090609B2 (en) | 2021-08-17 |
| CA3095479A1 (en) | 2020-01-23 |
| AU2019306733B2 (en) | 2021-07-15 |
| CN110732245B (zh) | 2022-04-08 |
| JP6724124B2 (ja) | 2020-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101971244B1 (ko) | 정삼투 성능이 개선된 멤브레인 장치 및 이를 이용하는 용액 분리 방법 | |
| US8216474B2 (en) | Systems and methods for purification of liquids | |
| Han et al. | Hybrid pressure retarded osmosis–membrane distillation (PRO–MD) process for osmotic power and clean water generation | |
| KR101936159B1 (ko) | 공기간극형 막증류 모듈을 이용한 해수담수화 시스템 및 그 방법 | |
| US20130112603A1 (en) | Forward osmotic desalination device using membrane distillation method | |
| JP7133429B2 (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
| CN110636894A (zh) | 渗透压辅助的反渗透膜和模块 | |
| EA024894B1 (ru) | Установка для восстановления участвующих в осмосе растворенных веществ | |
| KR101675417B1 (ko) | 해양선박용 담수 생산을 위한 다단형 진공막증류 시스템 및 그 방법 | |
| Gullinkala et al. | Desalination: reverse osmosis and membrane distillation | |
| KR20150004881A (ko) | 정화수를 얻는 방법 및 그 장치 | |
| Baghbanzadeh et al. | Membrane distillation | |
| Xu et al. | Air-sweep vacuum membrane distillation using fine silicone, rubber, hollow-fiber membranes | |
| JPH0347521A (ja) | 分離膜及びその使用方法 | |
| US9480950B2 (en) | Separation membrane for membrane distillation | |
| US10752533B2 (en) | Membrane treatment of ammonia-containing waste water | |
| TWM579642U (zh) | 海水淡化循環系統 | |
| US11247177B1 (en) | Swirling flow generator for membrane distillation | |
| US20220410073A1 (en) | Evaluation Method and Evaluation Device for Forward Osmosis Membrane Module | |
| RU2408416C2 (ru) | Способ первапорационного выделения с одновременным концентрированием органических веществ и устройство для его осуществления | |
| JP2017127842A (ja) | 水処理システムおよび水処理方法 | |
| JPS60241906A (ja) | 油溶性物質を含有する非水溶液の濃縮方法 | |
| JPH04187218A (ja) | 塩類を含む溶液の処理方法及びその装置 | |
| JPH06241605A (ja) | 吸収冷温水機 | |
| JPS6185169A (ja) | 卵白の濃縮方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |