KR20110002036A - 정삼투용 나선형 권취 막 모듈 - Google Patents

정삼투용 나선형 권취 막 모듈 Download PDF

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로버트 엘. 맥기니스
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예일 유니버시티
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Abstract

정삼투 사용을 위한 나선형 권취 막 모듈을 개시한다. 막 모듈은 일반적으로 나선형 권취 구성의 정삼투 막을 포함한다. 모듈은 2개의 유입구 및 2개의 배출구를 포함할 수 있고, 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 한정할 수 있다. 유체 흐름 경로 각각에 대한 유입구는 일반적으로 혼합을 막기 위해 격리될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 막 모듈은 분배기 영역 및 수집기 영역을 포함할 수 있다.

Description

정삼투용 나선형 권취 막 모듈 {SPIRAL WOUND MEMBRANE MODULE FOR FORWARD OSMOTIC USE}
<관련 출원>
본 출원은 그 전문이 본원에 참조로 인용되는 미국 가출원 제61/070,087호 (2008년 3월 20일 출원)의 우선권의 이점을 주장한다.
<기술 분야>
하나 이상의 측면은 일반적으로 삼투 분리에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 하나 이상의 측면은 예를 들어 정삼투에 의한 압력 지연 삼투 또는 수용액으로부터 용질과 물의 임의의 삼투 분리, 예컨대 바닷물 탈염, 염분이 섞인 물의 탈염, 폐수 정제 및 오수 정화와 같은 엔지니어링 삼투에서 사용하기 위한 막 모듈에 관한 것이다.
정삼투는 탈염을 위해서 사용되어 왔다. 일반적으로, 정삼투 탈염 공정은 반투과성 막에 의해 분리되는 2개의 챔버를 갖는 용기를 포함한다. 한 챔버에는 바닷물을 담는다. 다른 챔버에는 바닷물과 농축 용액 사이의 농도 구배를 생성하는 농축 용액을 담는다. 이러한 구배는 물은 농축 용액으로 선택적으로 통과시키나 염은 통과시키지 않는 막을 통해 바닷물로부터 물을 회수한다. 점차적으로, 농축 용액에 유입되는 물이 용액을 희석시킨다. 이후, 용질이 희석 용액으로부터 제거되어 음용수를 생산한다.
<발명의 요약>
본 발명은 일반적으로 삼투 분리용 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 나선형 권취 정삼투 막 모듈은 내부 영역 및 외부 영역이 있는 막 포켓을 한정하며, 제1 말단 및 제2 말단이 있는 나선형 권취 정삼투 막을 포함할 수 있다. 또한, 모듈은 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 유입구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 유입구를 포함하는 제1 말단에 있는 분배기 영역을 포함할 수 있다. 추가로, 모듈은 상기 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 배출구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 배출구를 포함하는 제2 말단에 있는 수집기 영역을 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 제1 유입구는 제2 유입구로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 제1 배출구는 제2 배출구로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 분배기 영역은 제1 유입구 및 제2 유입구를 유체적으로 격리하도록 구성되고 배열될 수 있는 말단 캡 (end cap)을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 말단 캡은 막 포켓의 내부 영역에 유체적으로 연결된 내강 (lumen) 및 막 포켓의 외부 영역과 유체적으로 소통하는 외부 영역이 있는 하나 이상의 관을 포함할 수 있다. 제1 유입구는 하나 이상의 관의 내강에 유체적으로 연결될 수 있다. 제2 유입구는 하나 이상의 관의 외부 영역과 유체 소통할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 나선형 권취 정삼투 막의 제1 말단 및 제2 말단 중 하나의 적어도 일부는 포팅 (potting)될 수 있다. 다른 실시양태에서, 나선형 권취 정삼투 막의 제1 말단 및 제2 말단 중 하나의 적어도 일부는 플레이트 (plate)에 탑재될 수 있다. 모듈은 추가로 제1 유입구로부터 제1 배출구까지의 막 포켓의 내부 영역에 의해 한정되는 유체 흐름 경로를 따라 위치하는 하나 이상의 이격자 (spacer)를 포함할 수 있다. 모듈은 제2 유입구로부터 제2 배출구까지의 막 포켓의 외부 영역에 의해 한정되는 유체 흐름 경로를 따라 위치하는 하나 이상의 이격자를 또한 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 이격자의 두께는 막 모듈의 종 축을 따라 변화할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 모듈은 나선형 권취 정삼투 막과 기계적으로 협동하는 중앙 지지체를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 나선형 권취 정삼투 막은 비대칭이다. 막 포켓의 외부 영역은 나선형 권취 정삼투 막의 배제 층 (rejecting layer)에 의해 한정될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 모듈은 압력 지연 삼투 시스템에 통합될 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 수처리 시스템은 모듈의 종 축을 따라 격리되고 실질적으로 평행한 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되고 배열된 나선형 권취 정삼투 막, 상기 제1 유체 흐름 경로에 유체적으로 연결되어 있는 제1 유입구 및 제1 배출구, 및 상기 제2 유체 흐름 경로에 유체적으로 연결되어 있는 제2 유입구 및 제2 배출구를 포함하는 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 포함할 수 있다. 수처리 시스템은 제1 유입구에 유체적으로 연결되어 있는 제1 용액의 공급원 및 제2 유입구에 유체적으로 연결되어 있는 제2 용액의 공급원을 추가로 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 제1 유입구 및 제2 유입구는 나선형 권취 정삼투 막의 제1 말단에 위치할 수 있다. 제1 용액의 공급원은 염류 용액의 공급원일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 염류 용액은 바닷물을 포함한다. 제2 용액의 공급원은 유도 용액 (draw solution)의 공급원을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 유도 용액은 약 1 대 1을 초과하는 몰비의 암모니아 및 이산화탄소를 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 수처리 시스템은 추가로 제2 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 제1 유입구에서의 제1 용액의 유속 및 제2 유입구에서의 제2 용액의 유속 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 시스템은 제1 배출구 및 제2 배출구 중 하나에 유체적으로 연결되어 있는 분리 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 분리 시스템의 배출구는 제1 유입구 및 제2 유입구 중 하나에 유체적으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 시스템은 제1 배출구 및 제2 배출구 중 하나의 하류에 유체적으로 연결되어 있는 터빈을 추가로 포함하는 압력 지연 삼투 시스템이다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 탈염 공정을 촉진시키는 방법은 내부 영역 및 외부 영역이 있는 막 포켓을 한정하며 제1 말단 및 제2 말단이 있는 나선형 권취 정삼투 막, 상기 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 유입구 및 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 유입구를 포함하는 상기 제1 말단에 있는 분배기 영역, 및 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 배출구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 배출구를 포함하는 상기 제2 말단에 있는 수집기 영역을 포함하는 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 촉진 방법은 유도 용액의 공급원을 제1 유입구로 유체적으로 연결하는 단계 및 소금물 용액의 공급원을 제2 유입구로 유체적으로 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 유도 용액의 공급원을 제1 유입구에 유체적으로 연결하는 단계는 약 1 대 1을 초과하는 몰비로 암모니아 및 이산화탄소를 포함하는 유도 용액의 공급원을 유체적으로 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 배출구를 증류 컬럼에 유체적으로 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 상기 방법은 증류 컬럼의 배출구를 제1 유입구에 유체적으로 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 나선형 권취 정삼투 막 또는 제공된 모듈은 모듈의 종 축을 따라 격리되고 실질적으로 평행한 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되고 배열될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 상기 방법은 막 모듈의 수집기 영역을 터빈에 유체적으로 연결하는 단계를 추가로 포함하는 가압 지연 삼투 공정이다.
다른 측면, 실시양태, 및 이러한 예시적인 측면 및 실시양태의 이점이 하기에 상세하게 논의되어 있다. 또한, 상기 정보 및 하기의 상세한 설명은 모두 다양한 측면 및 실시양태의 예시적인 예에 불과하고, 청구되는 측면 및 실시양태의 속성 및 특징을 이해시키기 위한 개괄 또는 골격을 제공하기 위한 것임을 이해하여야 한다. 첨부하는 도면은 다양한 측면 및 실시양태에 대한 예시 및 추가적인 이해를 제공하기 위한 것으로 의도되고, 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일 부분을 구성한다. 도면은 명세서의 나머지 부분과 함께 기술되고 청구되는 측면 및 실시양태의 원리 및 실시를 설명하기 위한 것이다.
하나 이상의 실시양태의 다양한 측면을 첨부 도면에 나타내었다. 도면은 예시 및 설명을 위한 목적으로 제공된 것이며 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도면에서,
도 1은 하나 이상의 실시양태에 따른 나선형 권취 정삼투 막 모듈의 도식적 도면을 나타내고;
도 2는 하나 이상의 실시양태에 따른 말단 캡이 있는 나선형 권취 정삼투 막 모듈 성분의 도식적 도면을 나타내고;
도 3은 하나 이상의 실시양태에 따른 말단 캡의 도식적 도면을 나타내고;
도 4는 하나 이상의 실시양태에 따른 말단 캡의 도식적 측면도를 나타내고;
도 5는 하나 이상의 실시양태에 따른 말단 캡의 도식적 단면도를 나타내고;
도 6은 하나 이상의 실시양태에 따른 나선형 권취 정삼투 막 모듈의 말단 부분의 도식적 도면을 나타내고;
도 7은 하나 이상의 실시양태에 따른 나선형 권취 정삼투 막 모듈 성분을 통한 유동 패턴의 도식적 도면을 나타낸다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 수용액으로부터 물을 추출하기 위한 삼투법은 일반적으로 수용액이 정삼투 막의 제1 표면에 노출되는 것을 포함할 수 있다. 수용액의 농도에 비해 증가된 농도를 갖는 제2 용액 또는 유도 용액은 정삼투 막의 맞은편 제2 표면에 노출될 수 있다. 이후, 물은 정삼투 막을 통해 수용액으로부터 제2 용액으로 이동하여, 덜 농축된 용액에서 더 농축된 용액으로의 이동을 포함하는 유체 이동 특징을 이용하는 정삼투를 통해 물이 풍부한 용액이 생성될 수 있다. 희석 유도 용액으로도 또한 지칭되는 물이 풍부한 용액은 제1 배출구에서 수집되어 추가의 분리 공정을 거쳐 정제수를 생산할 수 있다. 제2 생성물 스트림, 즉 격감된 또는 농축된 수성 공정 용액은 배출 또는 추가 처리를 위해서 제2 배출구에서 수집될 수 있다.
수압은 일반적으로 막 모듈을 통한 제1 용액 및 제2 용액의 이들 각각의 채널의 종 축을 따른 운송을 촉진할 수 있고, 삼투압은 일반적으로 공급 용액으로부터 유도 용액으로의 모듈에서의 정삼투 막을 통한 물의 운송을 촉진할 수 있다. 별법으로, 수압은 공급 용액에 작용하여 공급 용액으로부터 유도 용액으로의 물의 흐름을 도울 수 있거나, 또는 수압은 유도 용액에 부가되어 공급 용액과 유도 용액 간의 삼투압 차이 (PRO)에 의한 공급 용액으로부터의 물의 막 플러스로 인한 유도 용액의 부피의 팽창으로부터 전력을 생산할 수 있다. 일반적으로, 모듈 내의 흐름 채널은 이러한 채널들을 통한 유동 (크로스유동)을 유발하기 위해서 필요한 수압을 최소화하도록 고안되지만, 종종 이것은 유동에 대한 저항을 증가시키는 경향이 있는 두 용액 사이의 삼투압 차이의 효과적인 생성을 위해서 유익한, 흐름 채널 중 난류를 생성하려는 경향과는 맞지 않는다. 더 큰 삼투압 차이는 일반적으로 막관통 플럭스를 증가시킬 수 있으나, 또한 희석 물 생성물 및 재농축된 유도 용액의 생산을 위해 희석 유도 용액으로부터 유도 용질을 분리하는데 요구되는 열의 양을 증가시키는 경향이 있을 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 하나 이상의 정삼투 막을 포함할 수 있다. 정삼투 막은 일반적으로 반투과성, 예를 들어 물의 통과는 허용하나, 그 안에 용해된 용질, 예컨대 염화나트륨, 탄산암모늄, 탄산수소암모늄 및 카르밤산암모늄은 배제할 수 있다. 용질의 통과를 막고 용액 중 용질과 반응하지 않으면서 물 (즉, 용매)의 통과를 허용할 수 있는 한, 많은 유형의 반투과성 막이 이 목적에 적합하다. 막은 박막, 중공 섬유 막, 나선형 권취 막, 모노필라멘트 및 디스크 관을 비롯한 다양한 형태를 취할 수 있다. 물은 통과할 수 있도록 하면서 용질 분자, 예컨대 염화나트륨 및 이들의 이온성 분자 종, 예컨대 클로라이드를 걸러낼 수 있을 정도로 충분히 작은 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 상업적으로 이용가능하고 널리 공지된 다양한 반투과성 막이 존재한다. 이러한 반투과성 막은 유기 또는 무기 물질로 제조할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 니트레이트, 폴리술폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리아미드 및 아크릴로니트릴 공중합체와 같은 물질로 제조된 막을 사용할 수 있다. 다른 막은 ZrO2 및 TiO2와 같은 물질로 제조된 미네랄 막 또는 세라믹 막일 수 있다.
바람직하게는, 반투과성 막으로 사용하기 위해 선택된 물질은 일반적으로 막에 가해질 수 있는 다양한 공정 조건을 견딜 수 있어야 한다. 예를 들어, 막이 승온, 예컨대 멸균 또는 다른 고온 공정에 수반되는 승온을 견딜 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 정삼투 막 모듈은 약 0℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서 가동될 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 공정 온도는 약 40℃ 내지 약 50℃ 범위일 수 있다. 마찬가지로, 다양한 pH 조건 하에 막이 온전하게 유지될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 막 환경에서의 1종 이상의 용액, 예컨대 유도 용액은 보다 더 산성 또는 염기성이거나 또는 보다 덜 산성 또는 염기성일 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 정삼투 막 모듈은 약 2 내지 약 11의 pH 수준에서 가동될 수 있다. 특정 비제한적인 실시양태에서, pH 수준은 약 7 내지 약 10일 수 있다. 사용되는 막은 이들 물질 중 하나로 제조할 필요는 없으며 다양한 물질의 복합물일 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 막은 비대칭 막, 예컨대 제1 표면에 활성 층이 있고, 제2 표면에 지지 층이 있는 막일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 활성 층은 일반적으로 배제 층일 수 있다. 예를 들어, 배제 층은 몇몇 비제한적인 실시양태에서 염이 통과하는 것을 차단할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 지지 층, 예컨대 배면 층 (backing layer)은 일반적으로 비활성일 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 막 모듈의 하나 이상의 정삼투 막은 나선형으로 권취될 수 있다. 나선형 권취 구성은 일반적으로 모듈 내에서 정삼투를 촉진시킨다는 점에서 효율적일 수 있다. 나선형 권취 구성은 단위 부피당 큰 표면적을 봉쇄한다는 점에서 바람직할 수 있다. 나선형 권취 구성은 또한 정삼투 막 모듈 내의 공정 스트림의 체류 시간에 대한 유체 흐름 경로를 따라 접촉하는 표면적에 있어서 바람직할 수 있다. 막 모듈은 또한 유리하게는 유체 흐름 채널을 통한 유체 크로스유동에 대한 마찰 저항을 감소시키고, 난류를 조장하면서 사강 (dead space) 및 불량한 물질 운송을 감소시키도록 고안될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 유도 용액 및 공급 용액 모두는 최소한의 흐름 저항 또는 전환으로 막 모듈의 종 축을 따라 이동할 수 있다. 나선형 권취 정삼투 막 모듈은 목적하는 임의의 치수일 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 하나 이상의 정삼투 막은 하우징 (housing) 또는 캐이싱 (casing) 내에 위치할 수 있다. 하우징은 일반적으로 그 안에 위치한 막을 수용하도록 크기를 정할 수 있고 성형할 수 있다. 예를 들어, 나선형 권취 정삼투 막을 수용하는 경우 하우징은 실질적으로 원통형일 수 있다. 모듈의 하우징은 공급 용액 및 유도 용액을 모듈에 제공하기 위한 유입구 뿐만 아니라, 모듈로부터 생성물 스트림을 회수하기 위한 배출구를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 하우징은 모듈에 도입되거나 모듈로부터 회수되는 유체를 보유하거나 저장하기 위한 하나 이상의 저장소 또는 챔버를 제공할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 하우징은 절연될 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 모듈 조립체는 바닷물이 에폭시 블록 및 메인 시트 와인딩 (main sheet winding) 중간 공간으로 통과하도록 하는 관 하우징 내에 밀봉될 수 있다. 유도 용액은 시트 와인딩 내의 지지 층 측을 가로지르는 용액을 이끄는 평평한 관의 내부를 통과할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 일반적으로 제1 용액 및 제2 용액이 각각 반투과성 막의 제1 측면 및 제2 측면과 접촉하도록 구성되고 배열될 수 있다. 제1 용액 및 제2 용액이 고여있을 수 있지만, 제1 용액 및 제2 용액 모두가 교차 흐름으로 도입되는 것, 즉 반투과성 막의 표면에 평행하게 흐르는 것이 바람직하다. 이는 일반적으로 하나 이상의 유체 흐름 경로를 따라 접촉하는 막 표면적을 증가시켜, 정삼투의 효율을 증가시킬 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용액 및 제2 용액은 동일한 방향으로 흐를 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 용액 및 제2 용액은 반대 방향으로 흐를 수 있다. 몇몇 이상의 실시양태에서, 유사한 유체 동역학이 막 표면의 양 측면에 존재할 수 있다. 이는 모듈 또는 하우징의 하나 이상의 정삼투 막의 전략적인 통합에 의해 달성될 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 일반적으로 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다. 흐름 경로는 일반적으로 모듈의 종 축을 따라, 예컨대 제1 말단으로부터 제2 말단으로 이어질 수 있다. 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로는 정삼투 막에 의해 분리될 수 있다. 모듈을 통해 제1 용액은 제1 유체 흐름 경로를 따라 흐르고 제2 용액은 제2 유체 흐름 경로를 따라 흐를 수 있다. 비대칭 정삼투 막의 경우, 막의 활성 층이 제1 유체 흐름 경로에 연결될 수 있고, 지지 층이 제2 유체 흐름 경로에 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 처리될 수성 물, 예컨대 바닷물은 정삼투 막의 활성 층과 접촉할 수 있는 반면, 유도 용액은 지지 층과 접촉할 수 있다. 다른 실시양태에서, 반대로 적용할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로는 일반적으로 또는 실질적으로 막 모듈의 종 축을 따라 서로 평행할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 모듈 내의 제1 용액으로부터 제2 용액으로의 물의 막관통 삼투 경로가 상기된 바와 같은 용매의 분리 및 정제를 수행하는데 요구될지라도 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로는 일반적으로 이들 간에 혼합을 막기 위해 실질적으로 서로 격리될 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 제1 용액은 분리, 정제 또는 다른 처리가 요구되는 하나 이상의 용질을 함유하는 임의의 수성 용액 또는 용매일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용액은 마실 수 없는 물, 예컨대 바닷물, 염수, 염분이 섞인 물, 가정용 중수 (gray water), 및 일부 공업 용수일 수 있다. 처리되는 공정 스트림은 염 및 다른 이온성 종, 예컨대 클로라이드, 술페이트, 브로마이드, 실리케이트, 요오다이드, 포스페이트, 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 니트레이트, 비소, 리튬, 붕소, 스트론튬, 몰리브덴, 망간, 알루미늄, 카드뮴, 크롬, 코발트, 구리, 철, 납, 니켈, 셀레늄, 은 및 아연을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 용액은 소금물, 예컨대 염수 또는 바닷물, 폐수 또는 다른 오염된 물일 수 있다. 제1 용액은 상류 장치 작업 (upstream unit operation), 예컨대 산업 설비, 또는 임의의 다른 공급원, 예컨대 바다로부터 정삼투 막 처리 시스템으로 이송될 수 있다. 제2 용액은 제1 용액보다 높은 농도의 용질을 함유하는 유도 용액일 수 있다. 폭넓게 다양한 유도 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 유도 용액은 열분해성 염 용액을 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 암모니아 및 이산화탄소 유도 용액을 사용할 수 있으며, 예컨대 이들은 모든 목적을 위해 전문이 본원에 참조로 인용되는 미국 특허 출원 공개 제2005/0145568호 (맥긴니스 (McGinnis))에 개시되어 있다. 한 실시양태에서, 제2 용액은 암모니아 및 이산화탄소의 농축 용액일 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 유도 용액은 약 1 대 1을 초과하는 몰비의 암모니아 및 이산화탄소를 포함할 수 있다.
유도 용액의 농도는 일반적으로 공급 용액의 농도보다 더 높다. 이는 공급 용액보다 농도가 높은 용액을 제공하도록 충분히 가용성인 용질을 사용하여 달성할 수 있다. 바람직하게는, 제2 용액 내의 용질은 분리 공정을 통해 제2 용액으로부터 쉽게 제거될 수 있어야 하고, 제2 용액의 용매 중에 보다 쉽게 용해되는 하나 이상의 종, 즉 가용성 종, 및 용매 내에 쉽게 용해되지 않는 하나 이상의 종, 즉 난용성 종을 형성하고, 생성된 용매 중에 미량의 용질의 종이 남아있는 경우 건강에 위협이 되지 않아야 한다. 용질의 가용성 종 및 난용성 종의 존재는 용액을 목적하는 대로 조정하거나 조작하는 것을 가능하게 한다. 전형적으로, 가용성 용질 종 및 난용성 용질 종은 용액 중에서, 특정 조건 온도, 압력, pH 등 하에 용질의 두 종 중 어느 것도 다른 것에 대해 증가하거나 감소하지 않는, 즉 용질의 난용성 종에 대한 가용성 종의 비율이 변화가 없는 지점에 이른다. 이를 평형이라 지칭한다. 용액의 특정 조건이 주어진 경우, 용질의 종은 평형에서 1 대 1로 존재할 필요는 없다. 시약이라 지칭되는 화학물질의 첨가를 통해, 용질의 종 사이의 균형이 이동할 수 있다. 제1 시약을 사용하는 경우, 용액의 평형이 용질의 가용성 종의 양을 증가시키는 방향으로 이동할 수 있다. 마찬가지로, 제2 시약을 사용하는 경우, 용액의 평형이 난용성 용질 종의 양을 증가시키는 방향으로 이동할 수 있다. 시약의 첨가 후, 용질의 종의 비는 용액의 조건에 유리한 새로운 수준에서 안정화될 수 있다. 용질의 가용성 종에 유리하게 평형을 조작함으로써, 거의 포화 농도인, 용액의 용매에 용질을 더이상 용해시킬 수 없는 상태의 제2 용액을 달성할 수 있다.
제2 (유도) 용액에 바람직한 용질은 암모니아 및 이산화탄소 기체 및 이들의 생성물, 탄산암모늄, 탄산수소암모늄 및 카르밤산암모늄일 수 있다. 물 중에 약 1의 비로 용해되는 경우 암모니아 및 이산화탄소는 주로 탄산수소암모늄을 포함하고 더 적은 정도로 관련 생성물 탄산암모늄 및 카르밤산암모늄을 포함하는 용액을 형성한다. 상기 용액에서의 평형은 용질의 가용성 종, 카르밤산암모늄 및 더 적은 정도의 탄산암모늄보다 용질의 난용성 종, 탄산수소암모늄을 선호한다. 암모니아 대 이산화탄소의 비가 약 1.75 내지 약 2.0로 증가하도록 초과량의 암모니아 기체를 사용하여 주로 탄산수소암모늄을 포함하는 용액을 완충시킬 경우 용액의 평형이 용질의 가용성 종, 카르밤산암모늄 쪽으로 이동할 것이다. 암모니아 기체는 물에 더 가용성이고 용액에 의해 우선적으로 흡수된다. 카르밤산암모늄이 제2 용액의 용매에 의해 보다 쉽게 흡수되기 때문에, 이의 농도는 용매가 더이상 용질을 흡수할 수 없는, 즉 포화 정도로 증가할 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 상기 조작에 의해 달성된 상기 제2 용액 내의 용질의 농도는 약 2 몰랄 초과, 약 6 몰랄 초과, 또는 약 6 내지 약 12 몰랄이다.
암모니아 기체는 용질 카르밤산암모늄이 분해될 때 생성되는 화학물질 요소 중 하나, 또는 구성 요소이기 때문에 카르밤산암모늄을 위한 바람직한 제1 시약일 수 있다. 일반적으로, 용매가 제거될 때 임의의 과잉 시약이 용액으로부터 쉽게 제거될 수 있고, 바람직한 실시양태에서 구성 요소는 제1 시약으로서 재순환할 수 있기 때문에 용매를 위한 시약이 용질의 구성 요소인 것이 바람직하다. 그러나, 시약이 용액으로부터 쉽게 제거되고 최종 용매 내에 미량의 시약 요소가 남아 있는 경우 건강에 위협이 되지 않는 한, 용액 중 용질의 평형을 조작할 수 있는 다른 시약을 고려할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 일반적으로 제1 유입구 및 제2 유입구를 포함할 수 있다. 제1 유입구 및 제2 유입구는 제1 용액 및 제2 용액의 공급원과 연결될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 용액의 공급원은 제1 용액 저장소일 수 있고 제2 용액의 공급원은 제2 용액 저장소일 수 있다. 제1 유입구는 처리될 수용액의 공급원과 유체적으로 연결될 수 있고, 제2 유입구는 유도 용액의 공급원과 유체적으로 연결될 수 있다. 제1 유입구 및 제2 유입구는 또한 제1 용액 및 제2 용액이 정삼투를 위한 막 모듈로 이동하는 것을 조장하기 위해 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로와 각각 연결될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 유입구는 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통할 수 있고, 제2 유입구는 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통할 수 있다. 제1 유입구 및 제2 유입구는 서로 유체적으로 격리될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 제1 유입구 및 제2 유입구는 정삼투 막 모듈의 하나의 말단, 즉 제1 말단 또는 제2 말단에 위치할 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 유입구 및 제2 유입구는 정삼투 막 모듈의 맞은편 말단에 위치할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 일반적으로 제1 배출구 및 제2 배출구를 포함할 수 있다. 제1 배출구 및 제2 배출구는 정삼투 막 모듈로부터 하나 이상의 생성물 스트림을 제거하는 것을 조장하기 위해 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로와 각각 연결될 수 있다. 제1 배출구는 희석된 유도 용액을 수집할 수 있고 제2 배출구는 격감되거나 농축된 수성 공정 스트림을 수집할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 배출구는 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통할 수 있고, 제2 배출구는 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통할 수 있다. 제1 배출구 및 제2 배출구는 서로 유체적으로 격리될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 제1 배출구 및 제2 배출구는 정삼투 막 모듈의 하나의 말단에 위치한다. 다른 실시양태에서, 제1 배출구 및 제2 배출구는 정삼투 막 모듈의 맞은편 말단에 위치할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 제1 유입구 및 제2 유입구는 일반적으로 정삼투 막 모듈의 제1 말단에 위치할 수 있는 반면, 제1 배출구 및 제2 배출구는 일반적으로 정삼투 막 모듈의 제2 말단에 위치할 수 있다. 몇몇 이러한 실시양태에서, 분배기 영역은 일반적으로 제1 유입구 및 제2 유입구를 제공할 수 있고, 수집기 영역은 일반적으로 제1 배출구 및 제2 배출구를 제공할 수 있다. 분배기 영역은 막 모듈의 제1 말단에 위치할 수 있고 수집기 영역은 막 모듈의 제2 말단에 위치할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 모듈의 정삼투 막은 막 구획을 한정하도록 구성되고 배열될 수 있다. 막 구획은 일반적으로 적어도 부분적으로 둘러싸여진 공간을 한정할 수 있다. 따라서, 막 구획은 내부 영역 및 외부 영역을 가질 수 있다. 막 구획의 하나 이상의 면을 밀봉할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 막 구획은 일반적으로 내부 영역 및 외부 영역이 있는 막 포켓으로 지칭할 수 있다. 제1 유체 흐름 경로는 막 포켓의 내부 영역과 연결될 수 있고 제2 유체 흐름 경로는 막 포켓의 외부 영역과 연결될 수 있다. 막 포켓은 일반적으로 분리를 위한 목적하는 삼투 막관통 이동 이외의 혼합을 막기 위해 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 격리시키는 것을 조장할 수 있다. 비대칭 막을 포함하는 실시양태에서, 막의 제1 층은 구획의 내부 영역의 표면을 제공할 수 있는 반면, 막의 제2 층은 구획의 외부 영역의 표면을 제공할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 배제 층은 막 포켓의 외부 영역과 연결될 수 있고 지지 층은 막 포켓의 내부 영역과 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 복수의 정삼투 막을 포함할 수 있다. 모듈은 복수의 나선형 권취 정삼투 막을 포함할 수 있다. 막이 막 구획 또는 포켓을 제공하거나 한정하도록 구성되고 배열되는 실시양태에서, 모듈은 각각 내부 영역 및 외부 영역이 있는 복수의 이러한 구획을 포함할 수 있다. 따라서 막 모듈은 복수의 제1 유체 경로 및 복수의 제2 유체 경로를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 제1 유체 흐름 경로는 막 포켓의 내부 영역과 연결될 수 있는 반면, 제2 유체 흐름 경로는 막 포켓의 외부 영역 또는 모듈의 인접한 막들 사이의 공간과 연결될 수 있다. 제1 용액은 제1 유체 경로 각각을 따라 흐를 수 있고, 제2 용액은 제2 유체 경로 각각을 따라 흐를 수 있다. 따라서, 모듈은 모듈에 존재하는 정삼투 막, 예컨대 나선형 권취 정삼투 막의 수를 늘림으로써 규모를 확대할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 제1 용액 및 제2 용액 간의 혼합을 막으면서 제1 용액 및 제2 용액을 막 모듈에 도입하는 것을 조장하기 위한 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 정삼투 막 모듈은 제1 용액 및 제2 용액 간의 혼합을 막으면서 막 모듈로부터 제1 용액 및 제2 용액을 회수하거나 수집하는 것을 조장하기 위한 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 말단 캡은 나선형 권취 막 모듈의 각 말단에 위치할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 말단 캡은 나선형 권취 막의 각 말단에 위치할 수 있다. 복수의 나선형 권취 막을 갖는 모듈에서, 각각의 나선형 권취 막은 각각의 말단에 위치한 말단 캡을 가질 수 있다. 말단 캡은 모듈 내의 하나 이상의 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 하나 이상의 유입구 및/또는 배출구를 포함할 수 있다. 말단 캡은 모듈 내의 하나 이상의 유체 흐름 경로를 격리시키는 것을 조장하도록 구성되고 배열될 수 있다. 말단 캡은 하나 이상의 유체 유입구 및/또는 유체 배출구를 격리되도록 구성되고 배열될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 말단 캡은 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제1 유입구 및 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제2 유입구를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 말단 캡은 막 구획의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 유입구를 포함할 수 있다. 말단 캡은 막 구획의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 유입구를 포함할 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 말단 캡은 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제1 배출구 및 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제2 배출구를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 말단 캡은 막 구획의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 배출구를 포함할 수 있다. 말단 캡은 또한 막 구획의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 배출구를 포함할 수 있다.
다른 실시양태에서, 제1 말단 캡은 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제1 유입구 및 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제1 배출구를 포함할 수 있다. 제2 말단 캡은 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제2 유입구 및 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제2 배출구를 포함할 수 있다. 제1 말단 캡은 나선형 권취 막의 제1 말단에 위치할 수 있고 제2 말단 캡은 나선형 권취 막의 제2 말단에 위치할 수 있다. 제1 유체 흐름 경로는 막 포켓의 내부 영역을 따라 이어질 수 있고 제2 유체 흐름 경로는 막 포켓의 외부 영역을 따라 이어질 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 말단 캡은 막 모듈의 하나 이상의 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 하나 이상의 포트 (port)를 포함할 수 있다. 말단 캡의 포트는 일반적으로 말단 캡에서 나선형 권취 정삼투 막 모듈로 도입되거나 나선형 권취 정삼투 막 모듈로부터 회수되는 용액을 격리시키는 것을 조장할 수 있다. 포트는 일반적으로 말단 캡에서 도입되고/거나 회수되는 다양한 용액의 혼합을 막는 것을 가능하게 하는 임의의 구조를 가질 수 있다. 포트는 말단 캡에서 도입되고/거나 회수되는 다양한 용액을 격리하도록 구성되고 배열될 수 있다. 포트는 제1 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제1 영역 및 제2 유체 흐름 경로와 유체 소통하는 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역 및 제2 영역은 제1 영역 및 제2 영역으로부터 도입되고/거나 회수되는 용액 간의 혼합을 막도록 배열될 수 있다. 포트는 일반적으로 막 모듈을 통해 유체가 흐르게 하기 위해, 예컨대 목적하는 플럭스를 달성하기 위해 크기를 변화시키거나 간격을 변화시킬 수 있다. 일반적으로, 이러한 플럭스는 흐름 경로의 이탈을 최소화하고 흐름 경로의 특정 치수로부터 발생하는 흐름에 최소한으로 저항하면서, 막 모듈의 한 말단으로부터 다른 말단까지 비교적 똑바른 흐름 경로의 난류를 생성시키는 것에 의해 달성된다.
몇몇 실시양태에서, 포트는 내강 영역 및 외부 영역을 각각 갖는 관을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서 관은 실질적으로 평평한 관일 수 있다. 다른 실시양태에서 예를 들어, 타원형 또는 원형 관 개구부, 및 직사각형, 타원형, 삼각형, 또는 물결모양 형태를 갖는 관 사이의 공간을 고려할 수 있다. 하나 이상의 내강이 제1 유체 흐름 경로, 예컨대 막 포켓의 내부 영역과 유체적으로 연결될 수 있고, 관의 외부 영역이 제2 유체 흐름 경로, 예컨대 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통할 수 있다. 내강은 막 모듈의 제1 유입구에 유체적으로 연결되어 제1 용액을 제1 흐름 경로로 도입하는 것을 조장할 수 있는 반면, 관의 외부 영역은 막 모듈의 제2 유입구와 유체적으로 연결되어 제2 용액을 제2 유체 흐름 경로로 도입하는 것을 조장할 수 있다. 또다른 말단 캡의 내강은 막 모듈의 제1 배출구와 유체적으로 연결되어 제1 흐름 경로로부터 제1 용액을 회수하는 것을 조장할 수 있는 반면, 관의 외부 영역은 막 모듈의 제2 배출구와 유체적으로 연결되어 제2 유체 흐름 경로로부터 제2 용액을 추출하는 것을 조장할 수 있다. 말단 캡이 유입구 및 배출구를 포함하는 실시양태에서, 내강은 막 모듈의 제1 유입구와 유체적으로 연결되어 제1 용액을 제1 유체 흐름 경로로 이동시킬 수 있는 반면, 관의 외부 영역은 막 모듈의 제1 배출구와 유체적으로 연결되어 제2 유체 흐름 경로로부터 제2 용액을 회수할 수 있다. 이러한 예시적인 구성 이외에 다양한 다른 구성이 가능하다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 막 모듈은 모듈 내의 유체 흐름 경로를 격리시키는 것을 보장하기 위해, 그러나 분리를 위한 목적하는 막관통 이동을 위한 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 상기 기재된 말단 캡이 하나의 이러한 특징부일 수 있다. 다른 특징부는 단독으로 사용하거나 말단 캡과 함께 사용할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 나선형 권취 정삼투 막의 하나 이상의 말단의 적어도 일부는 모듈로부터 제공되거나 회수되는 다양한 용액 간의 혼합을 막을 수 있는 플레이트 또는 다른 기계적 또는 구조적 접근수단과 함께 탑재될 수 있다. 다른 실시양태에서, 나선형 권취 정삼투 막의 하나 이상의 말단의 적어도 일부는 유체 흐름 경로의 격리를 조장하도록 포팅될 수 있다. 다양한 막 포팅 기법 (potting technique) 및 물질이 잘 알려져 있으며, 일반적으로 경화성 수지 물질의 사용이 포함된다. 몇몇 실시양태에서, 포팅은 일반적으로 제1 유체 흐름 경로에 도입되거나 제1 유체 흐름 경로에서 배출되는 유체가 제2 유체 흐름 경로에 또한 유입되거나 제2 유체 흐름 경로에서 배출되는 것 및 그 반대의 경우를 막을 수 있다. 예를 들어, 포팅은 말단 캡 관의 내강으로 흐르는 제1 유체가 관들 사이로 또한 흐르는 것을 막을 수 있다. 마찬가지로, 포팅은 일반적으로 말단 캡 관들 사이로 흐르는 제2 유체가 말단 캡 관의 내강으로 또한 흐르는 것을 막을 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 액체이고 이어서 고체화되는 임의의 에폭시-유사 물질로 이를 달성할 수 있다. 몇몇 포팅 물질은 일반적으로 경질인 반면, 다른 물질은 보다 가요성인 것을 특징으로 한다. 각각의 특성은 연관된 이점을 가지며, 몇몇 실시양태에서, 포팅을 위한 수지 물질을 조합하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 말단 캡 및/또는 플레이트 또는 다른 기계적 또는 구조적 장치를 사용하는 실시양태에서, 포팅은 나선형 권취 정삼투 막 모듈의 유체 유입구 및/또는 배출구에서 바람직하지 않은 혼합을 추가적으로 막을 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 정삼투 막 모듈은 일반적으로 막 모듈에 걸쳐, 예컨대 모듈의 종 축을 따라 균일한 플럭스를 촉진시키도록 구성되고 배열될 수 있다. 균일한 플럭스는 일반적으로 이용가능한 막 표면적의 효율적인 사용을 촉진시킬 수 있다. 균일한 플럭스를 촉진시킬 수 있는 고안에는 예를 들어, 유속, 스트림 난류, 공급 용액 및 유도 용액 농도 및 부피의 균형, 흐름 채널 높이, 막 표면 상의 패턴, 모듈의 방사 축 상의 임의의 지점에서 채널 전체에 걸쳐 균등한 흐름을 보장하기 위한 막 모듈의 어느 한쪽의 말단에서의 흐름 분배기 또는 추가적인 흐름 분배기, 및 막 모듈의 직경 및 길이와 같은 변수를 최적화하는 것이 포함된다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 지지체 구조는 나선형 권취 막 모듈과 연결될 수 있다. 예를 들어, 로드 (rod) 또는 샤프트 (shaft)는 나선형 권취 막을 지지할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 정삼투 막은 지지체 구조를 둘러쌀 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 정삼투 막 포켓, 예컨대 복수의 정삼투 막 포켓은 지지체 구조를 나선형으로 둘러쌀 수 있다. 하나 이상의 막이 지지체 구조에 연결될 수 있다. 다른 실시양태에서, 이들은 부착되지 않을 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 모듈은 하나 이상의 유체 스트림을 도입하거나 수집하기 위한 침투 관 (permeate tube), 예컨대 중앙 침투 관을 포함하지 않는다. 따라서, 하나 이상의 실시양태에서, 지지체 구조는 침투 관이 아니다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 하나 이상의 이격자는 하나 이상의 유체 흐름 경로를 따라 위치할 수 있다. 이격자는 일반적으로 유체 흐름 경로를 따라 균일한 플럭스를 조장할 수 있고, 흐름 경로를 따라 유체가 흐르게 할 수 있고, 모듈 내의 임의의 목적하는 난류를 촉진시킬 수 있다. 하나 이상의 이격자는 제1 유체 흐름 경로 및/또는 제2 유체 흐름 경로를 따라 위치할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 이격자는 막 포켓 및/또는 막 포켓의 외부 영역을 따라 위치할 수 있다. 몇몇 이상의 실시양태에서, 이격자는 막 모듈의 인접한 막들 사이에 위치할 수 있다. 이격자는 유체 흐름 경로와 관계된 하나 이상의 변수를 전략적으로 조절하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 이격자의 치수, 예컨대 두께, 너비 또는 높이를 선택하여 유체 흐름 경로의 목적하는 높이, 부피, 플럭스 또는 다른 변수를 얻을 수 있다. 유체 흐름 경로의 종 축을 따라 유체 흐름 경로의 하나 이상의 변수를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 막 모듈의 종 축을 따라 이격자의 두께를 변화시켜 목적하는 프로파일을 달성할 수 있다. 예를 들어, 모듈의 종 축을 따라 하나 이상의 유체 흐름 경로를 점점 가늘게 하는 것이 바람직할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 나선형 권취 정삼투 막 모듈은 접착선 (glue line)을 포함하지 않거나 실질적으로 접착선이 없다. 접착선의 용도는 일반적으로 막 모듈 내의 유체 흐름의 방향을 조장하는 것으로 보통 알려져 있다. 몇몇 실시양태에서, 정삼투 막, 예컨대 구획 또는 포켓을 형성하도록 접히거나 또는 구성되고 배열된 정삼투 막은 예컨대 유체 흐름 방향을 조정하도록, 유체 흐름 경로를 따라 접착선을 포함하지 않는다. 예를 들어, 몇몇 실시양태는 막 포켓의 내부 영역과 연결된 접착선을 포함하지 않는다. 접착선이 없는 하나 이상의 이러한 막은 하나 이상의 실시양태에 따라 정삼투 막 모듈 내에서 나선형으로 권취될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 막 포켓의 가장자리를 따라 아교 또는 접착제를 또한 사용하여 포켓을 밀봉하고/거나 말단 캡을 고정시키고/거나 지지체 구조에 막을 연결할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따른 나선형 권취 막 모듈은 압력 지연 삼투에 사용될 수 있다. 압력 지연 삼투는 일반적으로 두 용액, 예컨대 농축된 유도 용액 및 희석된 작업 유체 사이의 염 농도 차이로부터 삼투력 또는 염도 구배 에너지를 유도하는데 관계될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 바닷물은 제1 용액일 수 있고 담수 또는 거의 탈이온화된 물은 제2 용액일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 하나 이상의 나선형 권취 정삼투 막 모듈은 압력 지연 삼투를 조장하기 위해 압력 용기에 동봉될 수 있다. 정삼투 막 모듈의 하나 이상의 고안 측면, 예컨대 막, 말단 캡, 이격자 또는 흐름 경로에 관계되는 하나 이상의 특성 또는 변수는 압력 지연 삼투 용도로 변형될 수 있다. 압력 지연 삼투에서, 유도 용액은 막의 제1 면 상의 압력 챔버로, 예컨대 나선형 권취 막 모듈의 제1 유체 흐름 경로를 따라 도입될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 유도 용액의 적어도 일부는 유도 용액 및 희석된 작업 유체 사이의 삼투압 차이를 기반으로 가압할 수 있다. 희석된 작업 유체는 막의 제2 면 상에, 예컨대 나선형 권취 막 모듈의 제2 유체 흐름 경로를 따라 도입될 수 있다. 희석된 작업 유체는 일반적으로 삼투를 통해 막을 가로질러 이동하여, 막의 가압된 유도 용액 쪽의 부피를 증가시킬 수 있다. 압력을 보상하기 위해, 터빈이 회전하여 전기를 생성할 수 있다. 이어서 생성된 희석 유도 용액은 재사용을 위해 처리, 예컨대 분리될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 보다 낮은 온도의 열 공급원, 예컨대 산업 폐기 열은 압력 지연 삼투 시스템 또는 압력 지연 삼투 공정에 사용되거나 이를 가능하게 할 수 있다.
한 비제한적인 실시양태에서, 하나 이상의 나선형 권취 막 모듈을 사용하는 압력 지연 삼투 시스템은 예컨대 모든 목적을 위해 전문이 본원에 참조로 인용되는 WIPO 공개 제WO2008/060435호 (맥긴니스 등)에 기재되어 있는 삼투 열 기관일 수 있다. 삼투 열 기관은 삼투압을 전력으로 전환하기 위해 반투과성 막을 사용하여 열 에너지를 기계적 일로 전환할 수 있다. 농축된 암모니아-이산화탄소 유도 용액은 수압 구배에 대항하여 반투과성 막을 통해 물 플럭스를 생성하는 높은 삼투압을 생성할 수 있다. 터빈 내의 증가된 유도 용액 부피의 감압화로 전력을 생산할 수 있다. 공정은 희석된 유도 용액을 삼투 열 기관에서 사전 재사용하는 재농축된 유도 용액 및 탈이온수 작업 유체로 분리하는 것을 통해 정상 상태 수행 (steady state operation)으로 유지될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 정삼투 모듈은 약 2000 psi 이하의 압력에서 가동할 수 있다. 몇몇 비제한적인 정삼투 실시양태는 약 20 psi 내지 약 50 psi의 압력을 포함할 수 있다. 가동 중에, 정삼투 모듈에 대한 비제한적인 예시적 조건은 유도 용액 흐름 채널을 통한 크로스유동을 수행하는데 필요한 약 20 psi 내지 약 40 psi를 제외하고 상부에 가해지는 수압 없이, 약 5 몰의 유도 용액을 함유할 수 있으며, 이는 반투과성 막을 통한 공급 용액으로부터 물의 막관통 플럭스에 의해 약 1.5 몰 농도로 희석된다. 이러한 경우 공급 용액은 예를 들어 바닷물 공급 (약 0.5 몰)일 것이며, 공급 흐름 채널을 통한 크로스유동을 유도하는 약 20 psi 내지 약 40 psi를 제외하고 수압으로 압력이 가해지지 않는다.
몇몇 실시양태에서, 압력 지연 삼투 모듈은 약 2000 psi 이하의 압력에서 가동될 수 있다. 몇몇 비제한적인 압력 지연 삼투 실시양태는 약 1000 psi 및 약 2000 psi의 압력을 포함할 수 있다. 가동 중에, 압력 지연 삼투 모듈에 대한 비제한적인 예시적인 조건은 대략적으로 약 100 atm의 수압 하에서, 약 5 몰 농도에서 약 3 몰 농도로 희석되는 유도 용액을 함유할 수 있다. 이러한 경우 공급 용액은 단지 공급 흐름 채널을 통한 그것의 흐름을 유도하는데 필요한 수압 (약 20 psi 내지 약 40 psi) 하의 작업 유체, 예를 들어 탈이온수일 수 있다.
도 1은 하나 이상의 비제한적인 실시양태에 따라 나선형 권취 정삼투 막 모듈 (100)을 나타낸다. 모듈 (100)은 복수의 나선형 권취 정삼투 막 (110)을 포함한다. 모듈 (100)의 말단 각각은 챔버 (120), (130)을 함유한다. 챔버 (120)은 유입구 (124), (126)을 포함하는 반면, 챔버 (130)은 배출구 (134), (136)을 포함한다. 막 (110)의 말단 각각은 포트 (140)에 포팅된다.
모듈 (100)의 크기는 임의의 목적하는 치수로 제조할 수 있다. 예를 들어, 크기는 유속 요건 및 이용가능한 풋프린트 공간을 비롯한 다양한 인자에 기초할 수 있다. 모듈은 일반적으로 특정 적용의 명세를 수용하도록 규모를 확대하거나 축소할 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 모듈 (100)의 물리적 치수는 약 0.5 미터 및 약 2 미터 길이일 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 모듈 (100)은 약 1 미터 길이일 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 모듈 (100)은 직경이 약 1 인치 및 약 50 인치일 수 있다. 몇몇 특정 실시양태에서, 모듈 (100)은 직경이 약 2, 약 4, 약 8 또는 약 16 인치일 수 있다.
도 2는 권취되지 않았거나 나선형으로 권취되기 이전의 단일 정삼투 막 (210)의 도식을 나타낸다. 복수의 막 (210)은 도 1의 막 (110)을 포함할 수 있다. 말단 캡 (250)은 정삼투 막 (210)의 각 말단에 위치한다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 말단 캡은 도 3에 나타낸 말단 캡 (350)에 따라 고안될 수 있다. 말단 캡 (350)은 중간에 공간 (380)에 의해 분리된 일련의 포트 (370)을 함유할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 포트 (370)은 평평한 관일 수 있다. 부착 구조 또는 매니폴드 (360)은 말단 캡 (350)을 막 (210)의 측면에 밀봉하는 것을 용이하게 할 수 있다. 포트 (370), 공간 (380) 및 매니폴드 (360)의 치수는 임의의 목적하는 크기일 수 있고 개별적으로 최적화될 수 있다.
말단 캡 (450)의 측면도가 도 4에 나타내져 있다. 매니폴드 (460)은 일반적으로 말단 캡 (450)을 막 포켓에 부착하는 것을 용이하게 할 수 있다. 가동 중에, 제1 유체는 단지 평평한 관 (470)의 내강 (475)를 통해 말단 캡 (450)을 통해 흐를 수 있다. 제2 유체는 평평한 관 (470) 주위의 공간 (480) 내에서 흐를 수 있다. 도 5는 평평한 관 (570)이 매니폴드 (560)과 접촉하는 말단 캡 (550)의 횡단면을 상세히 나타낸다. 매니폴드 (560)은 막 포켓에 밀봉될 수 있다. 매니폴드 (560)의 내부 부분은 관 (570)의 내강 및 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통할 수 있는 반면, 매니폴드 (560)의 외부 부분은 관 (570) 주위의 공간 (580) 및 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 유체 유입구는 도 6에 나타낸 것과 같이 서로 격리되어 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 도 6은 나선형 권취 정삼투 막 모듈 (600)의 말단을 나타낸다. 말단 캡 (650)의 관 (670)은 내강 (675) 및 외부 영역 (680)을 한정한다. 제1 유체는 내강 (675)와 유체 소통하는 제1 유입구 (624)에서 모듈 (600)으로 들어갈 수 있다. 제2 유체는 외부 영역 (680)과 유체 소통하는 제2 유입구 (626)에서 모듈 (600)으로 들어갈 수 있다. 포팅 (640)은 제1 유입구 및 제2 유입구 (624), (626)의 유체 격리를 용이하게 할 수 있다. 도 7에 나타낸 것과 같이 삼투 분리를 위한 목적하는 막관통 수송과는 별로로, 막 포켓의 내부 영역 및 외부 영역에 의해 한정되는 유체 흐름 경로는 또한 유체적으로 격리될 수 있다. 도 7은 막 포켓과 그의 외부 영역을 따른 용액 A의 제1 유체 흐름 경로 및 그의 내부 영역을 따른 용액 B의 제2 유체 흐름 경로를 나타낸다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 평평한 시트 막은 나선형 권취 정삼투 막 모듈의 제조에 사용될 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 평평한 시트 정삼투 막은 그 자체로, 예컨대 실질적으로 반으로 접힐 수 있다. 막 시트의 제1 가장자리는 막 시트의 제2 병렬 가장자리로 접힐 수 있다. 비대칭 정삼투 막의 경우에, 시트는 하나의 측면의 지지 층이 다른 측면의 지지 층으로 향하고, 각각의 면의 제거층이 밖으로 향하도록 접힐 수 있다. 포켓 또는 구획은 일반적으로 접힌 막으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 활성 층은 막 포켓의 내부 영역에서 서로를 향할 수 있다. 배면 층 및 활성 층의 다른 배열도 또한 가능하다. 자연히 밀봉된 구획의 가장자리는 접는 작업을 통해 형성된다. 자연히 밀봉된 가장자리에 대향하고 병렬하는 가장자리는 아교, 에폭시, 접착제 또는 마찰의 사용을 비롯한 일반적으로 공지된 임의의 기술에 의해 밀봉될 수 있다. 하기 기재된 바와 같이, 접힌 막의 두 말단은 또한 실질적으로 밀봉되는 반면, 유체적으로 격리된 유입구 및 배출구를 제공할 수 있다. 다른 실시양태에서, 둘 이상의 막 시트는 단일 시트를 접는 것보다는 부착되어 막 구획을 형성할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 모듈을 통해 공급 용액 및 유도 용액이 별도로 흐르도록 하기 위해서, 말단 캡을 접힌 막 시트의 두 말단 가장자리 (보통 나선형 권취 하우징의 양 말단에 있는 가장자리)에 둘 수 있다. 말단 캡의 세로 측면은 일반적으로 밀봉될 수 있다. 회전시 나선형 다발의 중앙에 있을 세로 측면은 시트의 권취를 위한 바 또는 다른 내부 구조 지지체에 임의로 장착될 수 있다. 말단 캡을 접힌 정삼투 막 시트의 말단 가장자리 각각에 밀봉 부착하기 위하여 임의의 공지된 기술을 사용할 수 있다. 하나 이상의 난류 이격자는 막 포켓의 내부에 포함될 수 있다.
말단 캡을 포함하는 생성된 변형된 접힌 정삼투 막 시트는 나선형으로 권취될 수 있다. 이 시점에서, 권취 막은 권취 막 다발의 양 말단으로부터 튀어나온 말단 캡으로부터 평평한 관을 가질 수 있다. 이어서, 이들 말단을 포팅할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 에폭시 또는 다른 형태의 밀봉제에 말단 각각을 침지할 수 있다. 한 비제한적인 실시양태에서, 관 길이의 대략적으로 약 절반을 이러한 방식으로 밀봉할 수 있다. 이어서, 에폭시 밀봉의 말단을 포팅 후에 절단하여 관의 내강으로 유체가 흐르도록 할 수 있다. 몇몇 비제한적인 실시양태에서, 관 길이의 대략적으로 약 1/4이 밀봉된 채로 유지될 수 있다.
이어서, 막 다발의 말단 각각을 외부 하우징의 내부에 탑재하거나 밀봉할 수 있다. 가동 중에, 공급 용액, 예컨대 소금물 또는 바닷물은 에폭시 블록 및 메인 시트 권취 중간 공간으로 향하고, 하우징으로 그리고 막의 바닷물 측면을 따라서 포트 주위를 흐를 수 있다. 마찬가지로, 유도 용액은 포트의 개방 말단으로 향하고, 막 하우징으로 그리고 막의 유도 용액 측면을 따라서 흐를 수 있다. 이러한 구성은 삼투 막의 양 측면 상의 유사한 유체 동역학을 가능하게 할 수 있다.
탈염 또는 다른 처리 시스템과 같은 시스템은 복수의 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 포함할 수 있다. 복수의 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 한 배열로 배열할 수 있다. 시스템은 복수의 유입구 및 배출구를 포함할 수 있다. 제1 용액 및 제2 용액의 공급원은 막 모듈, 예컨대 공급 용액의 공급원 및 유도 용액의 공급원에 유체적으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 증류 시스템과 같은 분리 시스템은 막 모듈의 배출구에 유체적으로 연결될 수 있다. 분리 시스템은 정삼투 공정에 의해 제조된 희석된 유도 용액을 처리하여 음용수 또는 다른 생성물 스트림을 제조할 뿐만 아니라 유도 용액을 회수할 수 있다. 이어서, 유도 용액은 정삼투 막 모듈의 유입구로 재순환할 수 있는 반면, 생성된 물은 사용처로 이송할 수 있다. 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로서 인용되는 WIPO 공개 제WO 2007/146094호 (맥긴니스 등)에 기재되어 있는 것과 같은 증류 컬럼을 다양한 실시양태에 따라 실행할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에 따라, 장치, 시스템 및 방법은 일반적으로 장치 또는 시스템의 성분, 예컨대 구동 (actuating) 밸브 및 펌프 (이에 제한되지 않음)의 하나 이상의 가동 변수를 조정 또는 조절할 뿐만 아니라 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 통한 하나 이상의 유체 흐름 스트림의 특성 또는 특질을 조정하는 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 시스템의 하나 이상의 가동 변수, 예컨대 농도, 유속, pH 수준 또는 온도를 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서와 전자 소통할 수 있다. 제어기는 일반적으로 제어 신호를 생성하여 센서에 의해 생성된 신호에 대한 응답으로 하나 이상의 가동 변수를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 정삼투 분리 장치의 임의의 스트림 조건, 특성 또는 상태, 성분 또는 서브시스템의 표시를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기는 전형적으로 임의의 표시 및 목표 또는 목적하는 값, 예컨대 설정 값 중 하나 이상을 기초로 하는 하나 이상의 출력 신호의 발생을 용이하게 하는 알고리즘을 포함한다. 하나 이상의 특정 측면에 따라, 제어기는 임의의 스트림의 임의의 측정된 특성의 표시를 수신하고, 임의의 시스템 성분에 제어, 구동 또는 출력 신호를 생성하여, 목표 값으로부터 측정된 특성의 임의의 편차를 감소시키도록 구성될 수 있다.
이제, 본 발명의 몇몇 예시적인 실시양태의 기재를 마치고, 상기 기재가 단지 예시적이고 제한적이지 않으며, 단지 예의 방식으로 나타냈다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 많은 수정 및 다른 실시양태는 통상의 당업자의 범위 이내이고 본 발명의 범위 내인 것으로 간주된다. 특히, 본원에서 나타낸 많은 예가 방법 수행 또는 시스템 요소의 특정 조합을 포함하지만, 이들 수행 및 이들 요소는 다른 방식으로 조합되어 동일한 목적을 달성할 수 있음을 이해해야 한다.
본원에서 논의한 장치, 시스템 및 방법의 실시양태가 하기 개시 또는 수반하는 도면에 나타낸 기재에서 성분의 구조 및 배열의 상술에의 적용에서 한정되지 않는다는 것을 인식해야 한다. 장치, 시스템 및 방법은 다른 실시양태에서 구현될 수 있고 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 본원에서 특정 구현의 예는 단지 예시적인 목적으로 제공된 것 뿐이고 제한의 의미로 제공된 것이 아니다. 특히, 임의의 하나 이상의 실시양태와 관련하여 논의된 수행, 요소 및 특징은 임의의 다른 실시양태에서 유사한 역할을 제외하도록 의도되지는 않는다.
당업자는 본원에서 기재한 변수 및 구성은 예시적이고 실제 변수 및/또는 구성은 본 발명의 시스템 및 기술을 사용하는 특정 적용에 따라 좌우될 것이라는 것을 인식할 것이다. 단지 일상적인 실험법을 사용하여 당업자는 또한 본 발명의 특정 실시양태의 동등물을 인지하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서 본원에서 기재한 실시양태는 단지 예의 방식으로 제시된 것임을 이해해야 하며, 첨부 청구항 및 그의 동등 범위 내에서, 본 발명은 구체적으로 기재된 것과 다르게 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 본 발명은 본원에서 기재한 특징, 시스템, 서브시스템 또는 기술 각각 및 본원에서 기재한 둘 이상의 특징, 시스템, 서브시스템 또는 기술의 임의의 조합에 관한 것이고, 둘 이상의 특징, 시스템, 서브시스템 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 시스템, 서브시스템 및 기술이 서로 일관성이 없지 않을 경우, 청구항에서 구현한 본 발명의 범위 내인 것으로 고려된다는 것을 인식해야 한다. 또한, 단지 한 실시양태와 관련하여 논의한 수행, 요소 및 특징은 다른 실시양태에서 유사한 역할을 제외하도록 의도되지 않는다.
본원에서 사용한 표현 및 용어는 개시의 목적을 위한 것이고 제한적으로 간주되지 않아야 한다. 본원에서 사용한 용어 "복수"는 둘 이상의 항목 또는 성분을 지칭한다. 명세서 및 청구범위 등에서, 용어 "포함하는," "비롯한," "가진," "갖는," "함유하는," 및 "있는"은 개방 용어이다. 즉, "포함하지만 그것에 제한되지 않는"을 의미한다. 따라서, 이러한 용어의 사용은 그 후에 나열된 항목 및 그의 대응물 뿐만 아니라 추가의 항목을 포괄하는 의미이다. 단지 전이구 "구성된" 및 "본질적으로 구성된"은 청구범위와 관련하여 각각 폐쇄 또는 반폐쇄 전이구이다. 청구항에서 "제1," "제2," "제3" 등과 같은 서수 용어를 사용하여 청구항 요소를 수식하는 것은 그에 의해 또다른 하나의 청구항 요소에 대한 한 청구항 요소의 임의의 우선, 우위 또는 순서, 또는 방법을 수행하는 일시적인 순서를 내포하는 것이 아니라, 특정 명칭을 갖는 하나의 청구항 요소를 (통상의 용어 사용을 위해) 동일한 명칭을 갖는 다른 요소와 구별하여 청구항 요소를 구별하기 위한 단지 라벨로 사용된 것이다.

Claims (35)

  1. 내부 영역 및 외부 영역이 있는 막 포켓을 한정하며 제1 말단 및 제2 말단이 있는 나선형 권취 정삼투 막,
    상기 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 유입구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 유입구를 포함하는 상기 제1 말단에 있는 분배기 영역, 및
    상기 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 배출구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 배출구를 포함하는 상기 제2 말단에 있는 수집기 영역
    을 포함하는 나선형 귄취 정삼투 막 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 제1 유입구가 제2 유입구와 유체적으로 격리되어 있는 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 제1 배출구가 제2 배출구와 유체적으로 격리되어 있는 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 분배기 영역이 말단 캡 (end cap)을 포함하는 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 말단 캡이 제1 유입구와 제2 유입구를 유체적으로 격리하도록 구성되고 배열되어 있는 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 말단 캡이 막 포켓의 내부 영역에 유체적으로 연결된 내강 (lumen) 및 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 외부 영역이 있는 하나 이상의 관을 포함하는 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 제1 유입구가 하나 이상의 관의 내강에 유체적으로 연결되어 있는 모듈.
  8. 제6항에 있어서, 제2 유입구가 하나 이상의 관의 외부 영역과 유체 소통하는 모듈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 나선형 권취 정삼투 막의 제1 말단 및 제2 말단 중 하나의 적어도 일부가 포팅 (potting)되어 있는 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 나선형 권취 정삼투 막의 제1 말단 및 제2 말단 중 하나의 적어도 일부가 플레이트에 탑재되어 있는 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유입구로부터 제1 배출구까지의 막 포켓의 내부 영역에 의해 한정되는 유체 흐름 경로를 따라 위치하는 하나 이상의 이격자 (spacer)를 더 포함하는 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유입구로부터 제2 배출구까지의 막 포켓의 외부 영역에 의해 한정되는 유체 흐름 경로를 따라 위치하는 하나 이상의 이격자를 더 포함하는 모듈.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 하나 이상의 이격자의 두께가 막 모듈의 종 축을 따라 변화하는 모듈.
  14. 제1항에 있어서, 나선형 권취 정삼투 막과 기계적으로 협동하는 중앙 지지체를 더 포함하는 모듈.
  15. 제1항에 있어서, 나선형 권취 정삼투 막이 비대칭인 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 막 포켓의 외부 영역이 나선형 권취 정삼투 막의 배제 층 (rejecting layer)에 의해 한정되는 모듈.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 지연 삼투 시스템에 통합되어 있는 모듈.
  18. 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 포함하며,
    상기 나선형 권취 정삼투 막 모듈이
    모듈의 종 축을 따라 격리되고 실질적으로 평행한 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되고 배열된 나선형 권취 정삼투 막,
    상기 제1 유체 흐름 경로에 유체적으로 연결되어 있는 제1 유입구 및 제1 배출구, 및
    상기 제2 유체 흐름 경로에 유체적으로 연결되어 있는 제2 유입구 및 제2 배출구를 포함하는 것인
    수처리 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 제1 유입구에 유체적으로 연결되어 있는 제1 용액의 공급원 및 제2 유입구에 유체적으로 연결되어 있는 제2 용액의 공급원을 더 포함하는 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 제1 유입구 및 제2 유입구가 나선형 권취 정삼투 막의 제1 말단에 위치하는 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 제1 용액의 공급원이 염류 용액의 공급원인 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 염류 용액이 바닷물을 포함하는 것인 시스템.
  23. 제19항에 있어서, 제2 용액의 공급원이 유도 용액 (draw solution)의 공급원을 포함하는 것인 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 유도 용액이 약 1 대 1을 초과하는 몰비의 암모니아 및 이산화탄소를 포함하는 것인 시스템.
  25. 제18항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 나선형 권취 정삼투 막 모듈을 더 포함하는 시스템.
  26. 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유입구에서의 제1 용액의 유속 및 제2 유입구에서의 제2 용액의 유속 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하는 시스템.
  27. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 배출구 및 제2 배출구 중 하나에 유체적으로 연결되어 있는 분리 시스템을 더 포함하는 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 분리 시스템의 배출구가 제1 유입구 및 제2 유입구 중 하나에 유체적으로 연결되어 있는 시스템.
  29. 제18항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 배출구 및 제2 배출구 중 하나의 하류에 유체적으로 연결되어 있는 터빈을 더 포함하는 압력 지연 삼투 시스템인 시스템.
  30. 내부 영역 및 외부 영역이 있는 막 포켓을 한정하며 제1 말단 및 제2 말단이 있는 나선형 권취 정삼투 막, 상기 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 유입구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 유입구를 포함하는 상기 제1 말단에 있는 분배기 영역, 및 상기 막 포켓의 내부 영역과 유체 소통하는 제1 배출구 및 상기 막 포켓의 외부 영역과 유체 소통하는 제2 배출구를 포함하는 상기 제2 말단에 있는 수집기 영역을 포함하는 나선형 귄취 정삼투 막 모듈을 제공하는 단계,
    유도 용액의 공급원을 상기 제1 유입구에 유체적으로 연결하는 단계, 및
    소금물 용액의 공급원을 상기 제2 유입구에 유체적으로 연결하는 단계
    를 포함하는, 탈염 공정을 촉진하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 유도 용액의 공급원을 제1 유입구에 유체적으로 연결하는 단계가 약 1 대 1을 초과하는 몰비의 암모니아 및 이산화탄소를 포함하는 유도 용액의 공급원을 유체적으로 연결하는 것을 포함하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 제1 배출구를 증류 컬럼에 유체적으로 연결하는 것을 더 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 증류 컬럼의 배출구를 제1 유입구에 유체적으로 연결하는 것을 더 포함하는 방법.
  34. 제30항에 있어서, 제공된 모듈의 나선형 권취 정삼투 막이 모듈의 종 축을 따라 격리되고 실질적으로 평행한 제1 유체 흐름 경로 및 제2 유체 흐름 경로를 한정하도록 구성되고 배열된 것인 방법.
  35. 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 막 모듈의 수집기 영역을 터빈에 유체적으로 연결하는 것을 더 포함하는 가압 지연 삼투 공정인 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397296B1 (ko) * 2013-12-27 2014-05-22 도레이케미칼 주식회사 정삼투용 또는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 정삼투 또는 압력지연 삼투 모듈
KR101525310B1 (ko) * 2013-09-25 2015-06-04 도레이케미칼 주식회사 정삼투용 또는 압력지연 삼투용 다공성 투과수 유출관 및 이를 포함하는 정삼투 또는 압력지연삼투 모듈
US11745143B2 (en) * 2017-04-20 2023-09-05 Aqua Membranes, Inc. Mixing-promoting spacer patterns for spiral-wound elements

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009155596A2 (en) * 2008-06-20 2009-12-23 Yale University Forward osmosis separation processes
US7560029B2 (en) 2001-02-01 2009-07-14 Yale University Osmotic desalination process
US9352281B2 (en) 2001-02-01 2016-05-31 Yale University Forward osmosis separation processes
EA023086B1 (ru) * 2009-10-30 2016-04-29 Оасис Уотер, Инк. Система и способ осмотического разделения
AU2011214865B2 (en) 2010-02-10 2015-11-05 Queen's University At Kingston Water with switchable ionic strength
KR101892108B1 (ko) 2010-09-30 2018-08-27 포리페라 인코포레이티드 정삼투용 박막 복합 멤브레인 및 이의 제조 방법
DE102010050892A1 (de) * 2010-11-10 2012-04-12 Aaa Water Technologies Ag Separationssystem
BR112013012824A2 (pt) * 2010-12-13 2016-09-06 Syngenta Participations Ag proteínas cry1i e genes para o controle de insetos
JP6599082B2 (ja) 2010-12-15 2019-10-30 クィーンズ ユニバーシティー アット キングストン 半透膜を隔てた浸透圧勾配を調整するための切替可能水組成物および方法
JP5269119B2 (ja) * 2011-02-10 2013-08-21 株式会社東芝 溶媒と溶質とを含む液体から溶媒を分離する方法および装置
US9216391B2 (en) 2011-03-25 2015-12-22 Porifera, Inc. Membranes having aligned 1-D nanoparticles in a matrix layer for improved fluid separation
KR20140103250A (ko) 2011-08-03 2014-08-26 오아시스 워터, 인크. 삼투성으로 구동된 막 시스템에서 유동을 개선하기 위한 시스템 및 방법
WO2013022945A2 (en) 2011-08-10 2013-02-14 Oasys Water, Inc. Membrane modules
US9227360B2 (en) 2011-10-17 2016-01-05 Porifera, Inc. Preparation of aligned nanotube membranes for water and gas separation applications
CN102512965A (zh) * 2012-01-04 2012-06-27 中膜科技(苏州)有限公司 一种螺旋卷式汽体渗透膜组件及其制备方法
US20130186824A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Hydration Systems, Llc Spiral Cross Flow Membrane Filtration Device And Process
CN102705190A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 范海东 渗透压发动机
US9242213B1 (en) * 2012-07-06 2016-01-26 Terrence W. Aylesworth Forward osmosis using magnetic nanoparticle draw solutions
US10888819B1 (en) * 2012-07-06 2021-01-12 Terrence W. Aylesworth Osmosis system using a magnetic nanoparticle draw solution and permanent ring-type magnets
JP5961469B2 (ja) 2012-07-25 2016-08-02 日東電工株式会社 スパイラル型正浸透膜エレメントおよび正浸透膜モジュール
CA2896047C (en) 2012-12-21 2021-04-13 Porifera, Inc. Separation systems and elements utilizing laterally offset membranes
WO2014144704A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Porifera, Inc. Advancements in osmotically driven membrane systems including low pressure control
WO2015134408A1 (en) 2014-03-03 2015-09-11 Blue Planet, Ltd. Alkali enrichment mediated co2 sequestration methods, and systems for practicing the same
WO2015153116A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 Dow Global Technologies Llc Spiral wound membrane module with defined flow resistance sections within feed spacer
WO2016018862A1 (en) * 2014-07-28 2016-02-04 Warren Finley Hydrocratic generator
US9993799B2 (en) 2014-10-09 2018-06-12 Blue Planet, Ltd. Continuous carbon sequestration material production methods and systems for practicing the same
WO2016064689A2 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 Albemarle Corporation Process for concentration of lithium containing solutions
US10384169B2 (en) 2014-10-31 2019-08-20 Porifera, Inc. Supported carbon nanotube membranes and their preparation methods
BR112017027912A2 (pt) 2015-06-24 2018-08-28 Porifera Inc “método e sistema para remoção de água de uma solução
JP6159371B2 (ja) * 2015-08-25 2017-07-05 協和機電工業株式会社 エネルギー生成装置用の制御装置
KR20180104629A (ko) 2016-01-27 2018-09-21 코크-글리취 엘피 강성을 위한 내측 빔을 구비한 입구 베인 장치 및 이를 포함하는 용기
EP3263896A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-03 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) Osmotic power generator
JP6353957B2 (ja) * 2016-11-18 2018-07-04 日東電工株式会社 原水流路スペーサ、および、これを備えたスパイラル型膜エレメント
US11541352B2 (en) 2016-12-23 2023-01-03 Porifera, Inc. Removing components of alcoholic solutions via forward osmosis and related systems
EP3570965A4 (en) * 2017-01-20 2021-02-17 Trevi Systems Inc. REVERSE OSMOSIS MEMBRANE AND MODULE SUPPORTED BY OSMOTIC PRESSURE
SG10201701498UA (en) * 2017-02-24 2018-09-27 Aquaporin Asia Pte Ltd Spiral wound membrane rolls and modules
KR102551387B1 (ko) * 2017-04-12 2023-07-04 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드 여과 권취 요소를 위한 단계적 스페이서
EP3612293A4 (en) 2017-04-20 2020-12-30 Aqua Membranes, Inc. GROUNDS FOR NON-SNAP AND NON-DEFORMATION FOR SPIRAL-WOUND ELEMENTS
WO2019204420A1 (en) * 2018-04-19 2019-10-24 Crosstek Membrane Technology Helical separation membranes and technologies utilizing the same
CN109758908B (zh) * 2019-03-13 2021-08-27 上海缘脉环境科技有限公司 一种正渗透汲取液流向分配装置及汲取方法
KR20230015898A (ko) 2020-04-07 2023-01-31 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드 독립 스페이서 및 방법
WO2023129904A2 (en) * 2021-12-28 2023-07-06 Aqua Membranes, Inc. Spiral element construction yielding enhanced capacity
WO2023176647A1 (ja) * 2022-03-15 2023-09-21 協和機電工業株式会社 正浸透膜エレメント、及び正浸透膜モジュール

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3130156A (en) * 1960-12-13 1964-04-21 Ray A Neff Solvent extractor
US3367504A (en) * 1964-12-21 1968-02-06 Gulf General Atomic Inc Spirally wrapped reverse osmosis membrane cell
US4033878A (en) 1975-05-12 1977-07-05 Universal Oil Products Company Spiral wound membrane module for direct osmosis separations
US4855058A (en) 1986-06-24 1989-08-08 Hydranautics High recovery spiral wound membrane element
US4761229A (en) 1987-06-22 1988-08-02 Thompson John A Multi-leaf membrane module
US4834881A (en) 1987-08-19 1989-05-30 Kurita Water Industries Ltd. Spiral wound type membrane module
JPH01115410A (ja) * 1987-10-27 1989-05-08 Agency Of Ind Science & Technol 溶液間浸透装置
US4902417A (en) 1988-06-14 1990-02-20 Desalination Systems, Inc. Spiral-wound membrane cartridge with ribbed and spaced carrier layer
US4861487A (en) 1989-02-08 1989-08-29 Fulk Jr Clyde W Spiral wound membrane modules and systems with improved feed spacer
DE3916511A1 (de) * 1989-05-20 1990-12-13 Seitz Filter Werke Membranfiltervorrichtung zur mikro- und ultrafiltration von fluiden im crossflow-verfahren
US4944877A (en) * 1989-10-10 1990-07-31 Maples Paul D Spacerless feed channel membrane filter element
US5034126A (en) 1990-01-29 1991-07-23 The Dow Chemical Company Counter current dual-flow spiral wound dual-pipe membrane separation
US5096584A (en) * 1990-01-29 1992-03-17 The Dow Chemical Company Spiral-wound membrane separation device with feed and permeate/sweep fluid flow control
JP2804337B2 (ja) * 1990-03-16 1998-09-24 日機装株式会社 分離方法および膜分離装置
US5580452A (en) * 1994-12-02 1996-12-03 Lsr Technologies, Inc. Moving liquid membrane modules
AU4701099A (en) * 1999-06-22 2001-01-09 Trisep Corporation Back-flushable spiral wound filter and methods of making and using same
US6673242B1 (en) 2000-10-15 2004-01-06 Osmotek, Inc. Open-channeled spiral-wound membrane module
US7560029B2 (en) * 2001-02-01 2009-07-14 Yale University Osmotic desalination process
US20020168491A1 (en) 2001-05-08 2002-11-14 Runkle Charles J. Hollow fiber membrane contactor and method for making same
US6849184B1 (en) 2001-12-12 2005-02-01 Hydration Technologies Inc. Forward osmosis pressurized device and process for generating potable water
US7051883B2 (en) 2003-07-07 2006-05-30 Reemay, Inc. Wetlaid-spunbond laminate membrane support
US7490725B2 (en) 2003-10-09 2009-02-17 Membrane Technology & Research Reverse osmosis membrane and process
KR101161884B1 (ko) 2003-10-20 2012-07-03 지이 이오닉스 인코포레이티드 나선형 전기 탈이온화 장치 및 그의 구성요소
US20060011544A1 (en) * 2004-03-16 2006-01-19 Sunity Sharma Membrane purification system
JP4484635B2 (ja) 2004-09-02 2010-06-16 日東電工株式会社 スパイラル型逆浸透膜エレメント、およびその製造方法
US7445712B2 (en) 2005-04-07 2008-11-04 Hydration Technologies Inc. Asymmetric forward osmosis membranes
US20070251883A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Niu Q Jason Reverse Osmosis Membrane with Branched Poly(Alkylene Oxide) Modified Antifouling Surface

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525310B1 (ko) * 2013-09-25 2015-06-04 도레이케미칼 주식회사 정삼투용 또는 압력지연 삼투용 다공성 투과수 유출관 및 이를 포함하는 정삼투 또는 압력지연삼투 모듈
KR101397296B1 (ko) * 2013-12-27 2014-05-22 도레이케미칼 주식회사 정삼투용 또는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 정삼투 또는 압력지연 삼투 모듈
WO2015099346A1 (ko) 2013-12-27 2015-07-02 도레이케미칼 주식회사 정삼투용 또는 압력지연 삼투용 다공성 유출관 및 이를 포함하는 정삼투 또는 압력지연 삼투 모듈
US11020705B2 (en) 2013-12-27 2021-06-01 Toray Advanced Materials Korea Inc. Porous outflow pipe for forward osmosis or pressure-retarded osmosis, and forward osmosis or pressure-retarded osmosis module comprising same
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