一種用于從進(jìn)料溶液分離溶劑的工藝，所述工藝包括：使包含溶解于溶劑中的溶質(zhì)的進(jìn)料溶液與納濾膜的一側(cè)接觸，向進(jìn)料溶液施加液壓，使得溶劑和來自進(jìn)料溶液的一些溶解的鹽流過納濾膜，以提供在納濾膜的滲透物側(cè)上的滲透物溶液和在納濾膜的滲余物側(cè)上的濃縮溶液；使來自納濾膜的滲透物溶液與反滲透膜的一側(cè)接觸，并且向滲透物溶液施加液壓，使得來自滲透物溶液的溶劑流過反滲透膜，以使?jié)饪s溶液留在反滲透膜的滲余物側(cè)，使用來自反滲透膜的滲余物側(cè)的濃縮溶液作為至納濾膜的進(jìn)料溶液的至少一部分；從納濾膜的滲余物側(cè)收回濃縮溶液的至少一部分。

背景

本發(fā)明涉及一種用于從進(jìn)料溶液分離溶劑例如水的工藝。具體但非排他地，本發(fā)明涉及一種用于凈化水的工藝。

水的凈化和濃縮的各種方法是已知的。這種方法的一個(gè)例子是反滲透。在反滲透中，通過施加超過高溶質(zhì)濃度溶液的滲透壓的壓力，迫使水從高溶質(zhì)濃度的區(qū)域通過半透膜到低溶質(zhì)濃度的區(qū)域。例如，通常使用反滲透從海水獲得飲用水。反滲透也用于將水從例如工業(yè)廢物流分離。通過使用反滲透來處理工業(yè)廢物流，能夠從工業(yè)廢物產(chǎn)生相對干凈的水，同時(shí)減少需要處置或進(jìn)一步處理的不合意的廢物的體積。

反滲透需要在膜的高溶質(zhì)濃度側(cè)施加相對高的壓力。例如，為了通過常規(guī)的反滲透技術(shù)對海水脫鹽，通常使用高達(dá)82barg的壓力來提高產(chǎn)物水的回收率。這對依賴常規(guī)反滲透的脫鹽方法造成相當(dāng)大的能源負(fù)擔(dān)。此外，具有比海水高的溶質(zhì)濃度的流可能需要施加甚至更高的液壓。許多可商購的反滲透膜不適合承受大于82barg的液壓。因此，這可能對可以使用可商購的反滲透膜處理的進(jìn)料溶液的濃度造成限制，這實(shí)際上使?jié)饪s的進(jìn)料流的最大濃度受限于相當(dāng)于反滲透膜和壓力容器的最大液壓等級的滲透壓。

描述

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于從進(jìn)料溶液分離溶劑的工藝，所述工藝包括：

使包含溶解于溶劑中的溶質(zhì)的進(jìn)料溶液與納濾膜的一側(cè)接觸，

向所述進(jìn)料溶液施加液壓，使得溶劑和來自所述進(jìn)料溶液的一些溶解的溶質(zhì)流過所述納濾膜，以提供在所述納濾膜的滲透物側(cè)上的滲透物溶液，和在所述納濾膜的滲余物側(cè)上的濃縮溶液；

使來自所述納濾膜的所述滲透物溶液與反滲透膜的一側(cè)接觸，并且向所述滲透物溶液施加液壓，使得來自所述滲透物溶液的溶劑流過所述反滲透膜，以使?jié)饪s溶液留在所述反滲透膜的所述滲余物側(cè)，

使用來自所述反滲透膜的所述滲余物側(cè)的所述濃縮溶液作為至所述納濾膜的所述進(jìn)料溶液的至少一部分；和

從所述納濾膜的所述滲余物側(cè)收回所述濃縮溶液的至少一部分。

來自納濾膜的滲余物側(cè)的濃縮溶液的收回部分可以直接或間接地處置。在一種實(shí)施例中，收回部分可以在處置之前與另外的溶液組合。在一種實(shí)施方案中，收回部分可以在處置之前進(jìn)一步濃縮。可選擇地，收回部分可以與正滲透膜的一側(cè)接觸，以通過正向滲透從正滲透膜的相對側(cè)上的源水汲取水。其中正向滲透定義為任何滲透驅(qū)動的膜工藝，例如壓力增強(qiáng)滲透、壓力輔助滲透、滲透和壓力延遲滲透。

在本發(fā)明中，將包含溶解于溶劑中的鹽的進(jìn)料溶液與納濾膜的一側(cè)接觸。進(jìn)料溶液可以是含鹽的地下水或地表水、鹽水、海水或廢物流。選擇納濾膜是因?yàn)樗蔷哂邢鄬Ω叩娜苜|(zhì)滲透率的相對“疏松”的膜。因此，與溶劑一樣，來自進(jìn)料溶液的相當(dāng)大量的溶質(zhì)(例如鹽)穿過納濾膜以提供具有相對高的溶質(zhì)濃度的滲透物。因?yàn)闈B透物具有相對高的溶質(zhì)濃度，為保持穿過納濾膜的期望的通量水平所需的液壓，與例如利用例如具有較低溶質(zhì)滲透率的常規(guī)反滲透膜所需的液壓相比，是相對低的。

在某些實(shí)施方案中，進(jìn)料溶液是廢物流。進(jìn)料溶液可以含有多價(jià)陽離子和/或多價(jià)陰離子。多價(jià)陽離子的實(shí)例包括二價(jià)陽離子和三價(jià)陽離子。二價(jià)陽離子的實(shí)例包括堿土金屬陽離子，例如鈣、鎂、鍶和鋇。三價(jià)陽離子的實(shí)例包括鋁。二價(jià)陰離子的實(shí)例包括硫酸根陰離子和碳酸根陰離子。