專利名稱：納米過(guò)濾水軟化設(shè)備和方法
本申請(qǐng)以美國(guó)Cargill公司的名義在7月19日被立案為PCT國(guó)際專利申請(qǐng)，范圍指定為美國(guó)以外的所有國(guó)家，并對(duì)2001年7月20日立案的美國(guó)專利申請(qǐng)09/909,488號(hào)擁有優(yōu)先權(quán)本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明的目標(biāo)為水處理的設(shè)備和方法，特別是中等規(guī)模供水系統(tǒng)所使用的飲用水軟化設(shè)備和方法。
背景含有高濃度鈣、鎂離子的水被稱為“硬水”，因?yàn)檫@兩種離子能與其他離子和化合物結(jié)合而形成一層硬而討厭的水垢。在美國(guó)有數(shù)百萬(wàn)戶家庭的供水源是硬水，特別是那些使用地下水作水源的家庭。私人居住用井是硬水的主要來(lái)源，依靠地下水源的市政供水也是這樣。硬水能在落水洞和水塘周圍造成討厭的膜層。硬水能在衣服上形成沉積，造成褪色并減少織物的柔順性。而且，某些肥皂和洗滌劑對(duì)硬水不能很好工作。在這種情況下，不舒服的或難看的皂膜可被留在洗過(guò)的人身或物件上。
移走“硬”離子來(lái)減少硬水的軟水裝置(“軟水器”)被研制開發(fā)。大多數(shù)家用軟水器采用的離子交換技術(shù)能較好地移走硬離子并用“軟離子”鈉來(lái)替代。這種軟水器系統(tǒng)典型地包括一種樹脂材料、一個(gè)提供鈉源以便使樹脂再生的鹽水槽、在使用和再生時(shí)用來(lái)導(dǎo)引水流使它通過(guò)軟化器的液壓控制。在軟化周期開始時(shí)鈉離子占據(jù)樹脂的各個(gè)交換點(diǎn)。當(dāng)水流動(dòng)通過(guò)樹脂時(shí)，由于樹脂對(duì)硬離子的吸引力較強(qiáng)使樹脂吸收硬離子而放棄其鈉離子。鐵、鈣和鎂被認(rèn)為是硬離子，只要它們?cè)谌芤簝?nèi)，它們一般能被移走。但離子交換一般不能移走懸浮的物質(zhì)。
估計(jì)單是在美國(guó)每年就可銷售一百萬(wàn)臺(tái)水軟化器，而消耗在鹽上的費(fèi)用有數(shù)億美元。在所有私人家庭中約百分之7到12的家庭都有水軟化器。水軟化器的使用率在農(nóng)村比在城市高，估計(jì)有百分之三的市區(qū)住戶使用水軟化器。這些水軟化器主要裝在供水源來(lái)自地下水的家庭和小商鋪中。
雖然離子交換軟化器對(duì)許多用途是適宜的，但它們具有明顯的限制。特別是離子交換的水軟化時(shí)由于要排放鹽水會(huì)造成排放水內(nèi)鹽分的凈增加。這個(gè)排放鹽分的凈增加在實(shí)行限制鹽水排放規(guī)定的地區(qū)可能成為問(wèn)題。在利用排放水進(jìn)行農(nóng)田灌溉而不希望有過(guò)多的鹽分添加到所灌溉土地內(nèi)的地區(qū)往往有這種規(guī)定。此外，離子交換過(guò)濾器需要定期更換鈉鹽使樹脂重新充滿活力，而購(gòu)置鈉鹽需要相關(guān)的維護(hù)費(fèi)用。
有鑒于上述與硬水有關(guān)的值得注意的問(wèn)題和現(xiàn)有水軟化器的限制，因此需要有改進(jìn)的水軟化系統(tǒng)。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明的目標(biāo)是軟化水的設(shè)備和方法，特別是不會(huì)將離子添加到廢水流內(nèi)的軟化水的設(shè)備和方法。該設(shè)備使用至少一個(gè)納米過(guò)濾器元件來(lái)移走硬離子，特別是大離子(如同鈣和鎂的二價(jià)離子)以資使水軟化而不會(huì)將鹽添加到廢水流內(nèi)。
按照本發(fā)明制造的水軟化器一般包括至少一個(gè)納米過(guò)濾器元件，該元件被設(shè)計(jì)成具有一股輸入水流和兩股排放水流。輸入水流接受供飲用的硬水將它區(qū)分成兩股排放水流，即包括一部分輸入水流的滲透水的第一輸出水流，和包括輸入水流其余部分的非滲透水的第二輸出水流。至少一部分滲透水的輸出水流具有比非滲透水的輸出水流低的硬度。
納米過(guò)濾的過(guò)濾器元件典型地具有這樣一個(gè)平均的孔眼大小，可供水和大多數(shù)單價(jià)離子通過(guò)，但基本上能阻止大多數(shù)二價(jià)離子通過(guò)。該設(shè)備被有效地構(gòu)造使它與輸入水流相比不會(huì)增加總的含鹽量。這樣，該軟化設(shè)備不會(huì)將離子添加到水流中，而是會(huì)從輸入水流中移走至少某些離子并將它們排放到拋棄的非滲透水的輸出水流內(nèi)?，F(xiàn)有各種不同的納米過(guò)濾的過(guò)濾器元件可以適用于本發(fā)明，包括那些含有帶正電薄膜的過(guò)濾器元件。
本發(fā)明適宜用來(lái)在較低的壓力下以足夠高的流率生產(chǎn)軟化水來(lái)滿足一般居家對(duì)水的需要。按照本發(fā)明制造的水軟化器能在小于每方英寸200磅的壓力下生產(chǎn)出適用的持續(xù)水流。按照本發(fā)明設(shè)計(jì)和配置的具體實(shí)施例所提供的設(shè)備在24小時(shí)的期間內(nèi)能有200加侖或更多的滲透水的輸出水流。該軟化設(shè)備一般也是高效率的，能夠生產(chǎn)出含有大于80％輸入水流的滲透水的輸出水流。在某些實(shí)施例中滲透水的輸出水流含有大于85％的輸入水流，而在還有其他一些實(shí)施例中滲透水的輸出水流含有大約90％的輸入水流。滲透水的輸出水流一般例如可有每加侖3.5格林(grains)以下的硬度。本發(fā)明非常適宜將通常由市政供應(yīng)的或由居家井汲出的、包括飲用水在內(nèi)的輸入水流處理成為合適的飲用水。
本發(fā)明還有一個(gè)目標(biāo)是軟化水的方法。該方法一般包括提供至少一個(gè)納米過(guò)濾的過(guò)濾器元件，該過(guò)濾器元件被設(shè)計(jì)和配置成可接受一股硬水的輸入水流；排放滲透水的第一輸出水流，該輸出水流為流動(dòng)通過(guò)納米過(guò)濾的過(guò)濾器的部分輸入水流；并排放非滲透水的第二輸出水流，該輸出水流為不能流動(dòng)通過(guò)納米過(guò)濾的過(guò)濾器的部分輸入水流。滲透水的輸出水流具有比非滲透水的輸出水流低的硬度。
附圖本發(fā)明的實(shí)施例在下面的說(shuō)明中列出并用附圖示上。在所有附圖中相似的標(biāo)號(hào)指相似的部分。


圖1和2分別畫出水流通過(guò)按照本發(fā)明構(gòu)造和配置的水軟化裝置的兩個(gè)實(shí)施例的略圖。
本發(fā)明容易作出各種修改和替代形式。但應(yīng)知道，本文舉出兩個(gè)實(shí)施例的用意并不是要將本發(fā)明限制在這兩個(gè)實(shí)施例內(nèi)。相反地，本發(fā)明應(yīng)覆蓋在下面的詳細(xì)說(shuō)明中所說(shuō)明和在權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的創(chuàng)意和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的目標(biāo)是軟化水的設(shè)備和方法，特別是不會(huì)將離子添加到廢水流內(nèi)。
A.系統(tǒng)概述本發(fā)明的設(shè)備一般包括至少一個(gè)納米過(guò)濾的過(guò)濾器元件，該過(guò)濾器元件被設(shè)計(jì)和配置成可接受一股硬水的輸入水流，并排放出屬于輸入水流第一部分的滲透水的輸出水流和屬于輸入水流第二部分的非滲透水的輸出水流。至少一部分滲透水的輸出水流具有比非滲透水輸出水流低的硬度。
圖1為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的通用略圖。飲用水10被供入(如從居家井中汲取)并任選地被一個(gè)或多個(gè)預(yù)過(guò)濾器12(如沉淀、通氯氣、鐵或生物過(guò)濾器)處理。此后讓水流動(dòng)到一納米過(guò)濾薄膜單元14內(nèi)，該單元含有至少一個(gè)納米過(guò)濾元件，可接受飲用水的輸入而將輸出分為兩部分，一部分為滲透水能夠流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾器薄膜，另一部分為非滲透水不能流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾器薄膜。滲透水16為軟化水隨后被排放到使用點(diǎn)。非滲透水20為與二價(jià)硬離子一起不能通過(guò)納米過(guò)濾薄膜的水，隨后被拋棄如排放到下水道內(nèi)或被使用到硬離子不會(huì)發(fā)生問(wèn)題的用途上。
圖2為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的通用略圖。該例與第一實(shí)施例相似，只是包括部分非滲透水的再次往回循環(huán)通過(guò)納米過(guò)濾薄膜單元。飲用水10被供入并可任選地被一個(gè)或多個(gè)預(yù)過(guò)濾器12處理。此后該水流動(dòng)到一納米過(guò)濾薄膜單元14內(nèi)。該薄膜單元含有至少一個(gè)納米過(guò)濾元件可接受飲用水的輸入，并將它區(qū)分為滲透水和非滲透水然后輸出。滲透水16為軟化水，隨后被排放到使用點(diǎn)18。非滲透水20為與二價(jià)硬離子一起不能通過(guò)納米過(guò)濾薄膜的水。這種水20的一部分可被返回到納米過(guò)濾薄膜單元14內(nèi)循環(huán)，增添的水可流動(dòng)通過(guò)納米過(guò)濾薄膜來(lái)增加水的回收。這股再循環(huán)的水可流動(dòng)通過(guò)該水原先曾流動(dòng)要通過(guò)的同一個(gè)納米過(guò)濾元件，或者可流動(dòng)通過(guò)第二個(gè)不同的納米過(guò)濾元件來(lái)增加水的回收。未被再循環(huán)的非滲透水20被拋棄22。
在大多數(shù)實(shí)施例中，只使用一個(gè)納米過(guò)濾元件。但也可能使用平行配置的多個(gè)納米過(guò)濾元件來(lái)增加流率、延長(zhǎng)納米過(guò)濾元件的操作周期、或可使用較小的單個(gè)元件。或者可能使用串聯(lián)的多個(gè)納米過(guò)濾元件。在這種實(shí)施例中，輸入水流順次通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)納米過(guò)濾元件來(lái)提供合適的離子移走率和流率。這種設(shè)備可以是有效的，因?yàn)樗鼈兛梢允褂秒x子剔除率軟低的過(guò)濾器。
本發(fā)明特別適宜安裝在設(shè)有單一水分配管網(wǎng)的現(xiàn)有住宅內(nèi)，這樣該住宅可不必因?yàn)樗挠捕炔煌O(shè)置不同的水分配系統(tǒng)。已知水軟化裝置能產(chǎn)生兩種水的輸出供住宅內(nèi)使用，一種是硬水，另一種是軟化的水。但要將兩者區(qū)分使用，就要對(duì)用戶的供水進(jìn)行大范圍的重新設(shè)計(jì)，結(jié)果常會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)使用的硬水比輸入的水還要硬。這種系統(tǒng)不好，因?yàn)樵谝粋€(gè)住宅內(nèi)分開軟、硬水的供應(yīng)有困難，而且使用硬度比輸入水還要高的硬水會(huì)帶來(lái)各種問(wèn)題。此外，在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施例中，并不需要使用再循環(huán)水箱或部分過(guò)濾水的保持箱，而是將非滲透水排放到廢水流內(nèi)。
B.納米過(guò)濾元件各種納米過(guò)濾元件可被用于本發(fā)明。過(guò)濾元件應(yīng)能在較低的壓力下適宜用來(lái)軟化硬水，而有適當(dāng)高的流率和回收率。這樣，并不是所有的納米過(guò)濾元件都能提供合適的硬離子剔除率、水的流率、和水的回收率。合適的納米過(guò)濾元件將在下面較詳細(xì)地說(shuō)明。
一般地說(shuō)，適宜用于本發(fā)明的納米過(guò)濾元件應(yīng)具有二價(jià)離子的高剔除率和在較低的壓力下有足夠的水流通過(guò)納米過(guò)濾元件，以資得到能滿足大多數(shù)住戶需要的足夠高的水的流率和回收率。所說(shuō)二價(jià)離子包括多種硬離子如鈣和鎂。所說(shuō)流率意為通過(guò)過(guò)濾器的平均高峰流率。所說(shuō)回收率意為在進(jìn)入水軟化器內(nèi)的輸入水的數(shù)量中回收成軟化水的百分比。雖然這些具體參數(shù)就個(gè)別言都是重要數(shù)據(jù)，但為了能給居家和小商業(yè)提供適用的水軟化器，這些參數(shù)的組合尤其重要。
納米過(guò)濾元件典型地具有一個(gè)平均的孔眼大小使它允許水和一價(jià)離子通過(guò)，但基本上不讓二價(jià)離子特別是與水的硬度有關(guān)的二價(jià)離子通過(guò)。雖然各種離子都可用來(lái)測(cè)量剔除率，但鈣離子是一種合適的離子可用來(lái)進(jìn)行這種測(cè)量。在操作條件下，適用于本發(fā)明的典型的納米過(guò)濾器元件通常能將80％以上的鈣離子限制住不讓它們移動(dòng)通過(guò)過(guò)濾器元件。較合適的過(guò)濾器元件能將85％以上的鈣離子限制住。更合適的過(guò)濾器元件甚至能有90％以上的鈣離子剔除率。納米過(guò)濾元件必須能通過(guò)水的足夠大的流量。典型地通過(guò)納米過(guò)濾元件的水的流量至少為每小時(shí)每平方米過(guò)濾器薄膜75公升(1mh)。
合適的納米過(guò)濾元件典型地具有一個(gè)分子量過(guò)濾的臨界直徑或隔斷直徑為20到500，更常見為100到400，最常見為200到300。這里所使用的過(guò)濾臨界或過(guò)濾隔斷(以分子量表示)一詞是按過(guò)濾測(cè)量中的習(xí)慣用法，指以高比率被隔斷的材料分子量的范圍。但分子量在這臨界范圍內(nèi)的材料一般仍有少量會(huì)移動(dòng)通過(guò)這個(gè)薄膜。另外，分子量在這臨界范圍之外的材料也能以較高比率被隔斷在薄膜之外，但隔斷率一般比在臨界范圍內(nèi)的低。使用具有較高分子量隔斷的過(guò)濾器能夠增加水的流量。這樣當(dāng)過(guò)濾元件的分子量臨界范圍為200到300時(shí)，既可有足夠的鈣離子被排除，又可有合適的水量通過(guò)薄膜。
設(shè)備被有效地構(gòu)造使它基本上不會(huì)增加輸入水流中的總鹽量。這個(gè)軟化設(shè)備不僅不會(huì)將離子添加到水流內(nèi)，而是會(huì)從水流中至少移走某些離子，將它們排放到輸出水流內(nèi)。有各種不同的納米過(guò)濾元件適用于本發(fā)明，包括那些含有帶正電薄膜的元件，因?yàn)檫@種薄膜一般能抗拒帶正電的二價(jià)硬離子并限制它們通過(guò)薄膜。
納米過(guò)濾元件的尺寸一般可根據(jù)其用途來(lái)選擇，其長(zhǎng)度、寬度和表面面積都可被選擇以提高軟化設(shè)備對(duì)特定用途的適用性。納米過(guò)濾元件可有各種形狀，包括螺旋形卷繞的薄膜、空心管和纖維，一般為螺旋形卷繞的薄膜。納米過(guò)濾元件一般具有的表面面積大于3平方米但小于12平方米，更典型為從6到10平方米。納米過(guò)濾元件不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)檫@需要有一個(gè)不宜配裝在住宅公用區(qū)域內(nèi)的大的外殼，合適的元件例如可具有一個(gè)過(guò)濾器的總長(zhǎng)度從40到125厘米。適宜使用的元件直徑典型地為5到15厘米。
適用于水軟化設(shè)備的納米過(guò)濾薄膜包括Koch的TFC-SRI薄膜，這是一種復(fù)合的聚酰胺薄膜，當(dāng)供水中含有的氯化物小于7到10ppm時(shí)能在95psig(磅/方英寸表壓力)下典型地以25gfd(加侖/方英寸/日)的流量對(duì)0.5％的MgSO4達(dá)到大于99％的剔除率。
C.其他元件本發(fā)明的水軟化器一般按居家(和類似的)用途所需的小規(guī)模設(shè)計(jì)，可提供高質(zhì)量的軟化水，通常并能提供足夠的水量以致并不需要設(shè)置儲(chǔ)槽或壓力水箱來(lái)容納軟化和存儲(chǔ)的水。水軟化器通常能提供適量而即時(shí)的軟化水來(lái)滿足典型家居的需要。不需使用存水箱對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是有利的，因?yàn)榭梢詼p少存水箱內(nèi)被微生物污染的可能性；還可減少水軟化裝置的體積和費(fèi)用。但在某些用途中，為了滿足高峰時(shí)對(duì)水的需求，仍需使有一個(gè)容器來(lái)保持至少某些軟化的水。
為了提高納米過(guò)濾元件的功效和壽命，本發(fā)明還可使用各種預(yù)過(guò)濾器。例如可用一個(gè)預(yù)過(guò)濾器來(lái)去除大的懸浮材料以免這些材料堵塞納米過(guò)濾材料。其他適宜用于本發(fā)明的預(yù)過(guò)濾器包括鐵預(yù)過(guò)濾器用來(lái)從輸入水流中去除鐵，沉淀預(yù)過(guò)濾器用來(lái)去除沉淀物，氯預(yù)過(guò)濾器用來(lái)去除氯，生物預(yù)過(guò)濾器用來(lái)去除細(xì)菌、原生動(dòng)物和其他微生物。
除了使用預(yù)過(guò)濾器外，還可將水預(yù)處理來(lái)提高功效，如將水充分加熱來(lái)提高流率不使產(chǎn)生水垢，或用磁力預(yù)處理輸入水流不使結(jié)垢。其它預(yù)處理工步如化學(xué)預(yù)理也可使用。
D.操作參數(shù)一般地說(shuō)，本發(fā)明要軟化的水為從地下水源提供的飲用水，如從私人居家井內(nèi)、從市政供水(典型地含有地下水)或其他水源提供的水。雖然提供的水通常為飲用水，但在特殊用途中也可使用非飲用水來(lái)使它軟化只要提供預(yù)過(guò)濾器將污染物(如隱孢子蟲屬)去除即可。
本發(fā)明的水軟化器的正常大小使它能被放置在一個(gè)空間內(nèi)，這個(gè)空間等于或小于一個(gè)傳統(tǒng)的離子交換水軟化器所需的空間。這樣的軟化裝置就可用來(lái)更換現(xiàn)有的軟水器。在某些軟水器的實(shí)施例中，本發(fā)明的軟水器被這樣構(gòu)造使它顯著小于具有相仿軟化能力的離子交換軟水器。這種地位的節(jié)省之所以可能是因?yàn)楸景l(fā)明并不需要有離子交換介質(zhì)或中間存貯箱。
如上所述，本發(fā)明的軟水器典型地被這樣構(gòu)造和配置使它能在一般低于250psig的較低的壓力下操作。這個(gè)低壓力可不需使用昂貴的加壓設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備的具體實(shí)施例所提供的滲透水的輸出水流在24小時(shí)的期間可達(dá)到200加侖或更多。一般情況，該設(shè)備的滲透水的高峰輸出流率為每分鐘小于10加侖，更一般的情況為每分鐘5到10加侖。該軟化設(shè)備一般也是高效率的，它能生產(chǎn)出的滲透水的輸出水流可達(dá)輸入水流的80％以上，在某些實(shí)施例中甚至可達(dá)輸入水流的90％以上。滲透水的輸出水流一般具有的硬度例如可在每加侖3.5格林之下。
E.方法本發(fā)明還有一個(gè)目標(biāo)是軟化水的方法。該方法一般包括提供至少一個(gè)納米過(guò)濾元件，該過(guò)濾元件可接受一股硬水的輸入水流，并根據(jù)該輸入水流是否能通過(guò)納米過(guò)濾元件而區(qū)分為第一投的滲透水的輸出水流和第二股的非滲透水的輸出水流，其中滲透水的輸出水流具有一個(gè)比非滲透水的輸出水流低的硬度。
本行業(yè)的行家在研究并實(shí)施這里所公開的本發(fā)明后顯然容易作出其他實(shí)施例，因此本文所作的說(shuō)明只能被認(rèn)為是示范性的，本發(fā)明的完整的范圍和創(chuàng)意由下面的權(quán)利要求書來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種軟化水的設(shè)備，包括至少一個(gè)納米過(guò)濾元件，構(gòu)成為可剔除至少80％的鈣離子，并可a)接受硬水的輸入水流，b)排放至少為輸入水流80％的滲透水的輸出水流；及c)排放小于輸入水流20％的非滲透水的輸出水流；其中，滲透水的輸出水流具有比非滲透水的輸出水流低的硬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件構(gòu)成為可在低于250psi的壓力下接受硬水的輸入水流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件具有一個(gè)20到500的分子量隔斷值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)納米過(guò)濾元件的水流量至少為75公升/平方米/時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件具有大于85％的鈣離子剔除率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件具有大于90％的鈣離子剔除率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件構(gòu)成為可排放至少為輸入水流90％的滲透水的輸出水流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，滲透水的峰值輸出流率小于10加侖/分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件的平均孔眼大小可允許水和一價(jià)離子通過(guò)但基本上不讓二價(jià)離子通過(guò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備基本上不增加相對(duì)于輸入水流的總鹽量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件為一帶正電的薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，輸入水流為飲用水。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，滲透水的輸出水流具有低于3.5林標(biāo)/加侖的硬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的軟化水的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備被設(shè)計(jì)和配置成在24小時(shí)的期間內(nèi)可具有200加侖或更多的滲透水的輸出水流。
15.使用權(quán)利要求1的設(shè)備軟化的水。
16.一種軟化水的設(shè)備，包括至少一個(gè)納米過(guò)濾元件，構(gòu)成為可剔除至少85％的二價(jià)硬離子，并能a)接受硬水的輸入水流，b)排放至少為輸入水流90％的滲透水的輸出水流，及c)排放小于輸入水流10％的非滲透水的輸出水流；其中滲透水的輸出水流具有比非滲透水的輸出水流低的硬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，包括一個(gè)納米過(guò)濾元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，包括兩個(gè)或更多的納米過(guò)濾元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件具有大于90％的剔除率。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有至少為90％的水回收率。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，峰值流率為從5到10加侖/分。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件具有20到500的分子量隔斷值。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件的平均孔眼大小可允許水和一價(jià)離子通過(guò)但基本上不讓二價(jià)離子通過(guò)。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備相對(duì)于輸入水流基本上不增加總鹽量。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，輸入水流是在低于200磅/平方英寸的壓力下供給的。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，納米過(guò)濾元件為一帶正電的薄膜。
27.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，輸入水流為飲用水。
28.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，滲透水的輸出水流具有低于3.5格林/加侖的硬度。
29.根據(jù)權(quán)利要求16的軟化水的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備被設(shè)計(jì)和配置成在24小時(shí)的期間內(nèi)可具有200加侖或更多的滲透水的輸出水流。
30.使用權(quán)利要求16的設(shè)備軟化的水。
31.一種軟化水的方法，包括設(shè)有至少一個(gè)納米過(guò)濾元件，構(gòu)成為可至少剔除80％的鈣離子，該元件能接受至少具有2格林/加侖硬度的輸入水流；排放至少為輸入水流80％的能通過(guò)納米過(guò)濾器的滲透水的第一輸出水流；及排放小于輸入水流20％的不能通過(guò)納米過(guò)濾器的非滲透水的第二輸出水流；其中滲透水的輸出水流具有比非滲透水的輸出水流低的硬度。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，納米過(guò)濾元件的平均孔眼大小可允許水和一價(jià)離子通過(guò)但基本上不讓二價(jià)離子通過(guò)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，該方法基本上不增加相對(duì)于輸入水流中的總鹽量。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，輸入水流是在小于200磅/平方英寸的壓力下供給的。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，輸入水流是在140到200磅/平方英寸的壓力下供給的。
36.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，納米過(guò)濾元件為一帶正電的薄膜。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，滲透水的輸出水流含有大于90％的輸入水流。
38.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，滲透水的輸出水流具有低于3.5格林/加侖的硬度。
39.根據(jù)權(quán)利要求31的軟化水的方法，其特征在于，該方法被設(shè)計(jì)和配置而可在24小時(shí)的期間內(nèi)具有200加侖或更多的滲透水的輸出水流。
40.使用權(quán)利要求31的方法軟化的水。
全文摘要
一種軟化水的設(shè)備和方法，特別是這種設(shè)備和方法不會(huì)將離子添加到廢水流內(nèi)。該設(shè)備一般包括至少一個(gè)納米過(guò)濾元件，可接受硬水的輸入水流，并將其中一部分能通過(guò)過(guò)濾元件作為滲透水的輸出水流排放出去，而將其余不能通過(guò)過(guò)濾元件的水作為非滲透水而另外排放出去。納米過(guò)濾元件的典型的平均孔眼大小可允許水和一價(jià)離子但基本上不讓二價(jià)離子通過(guò)。
文檔編號(hào)C02F1/44GK1547556SQ02816666
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月20日
發(fā)明者羅伯特·S·李, 哈拉帕納哈利·S·穆拉利德哈拉, 馬丁·N·阿斯喬爾, N 阿斯喬爾, 納哈利 S 穆拉利德哈拉, 羅伯特 S 李 申請(qǐng)人:卡吉爾公司