專利名稱：三級反滲透的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溶液分離的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反滲透膜是一種用高分子化學(xué)材料特殊加工制成的、具有半透性能的薄膜。它能夠在外加壓力作用下使水溶液中的某些組分選擇性透過，從而達(dá)到淡化、凈化或濃縮分離的目的。常規(guī)的反滲透技術(shù)，就是給溶液加壓后，壓力使水透過反滲透膜，從而達(dá)到溶質(zhì)和水分離的目的。目前，常規(guī)反滲透技術(shù)多用在低濃度低滲透壓的溶液體系中，如水處理及海水淡化等。當(dāng)溶液濃度高的時(shí)候，由于溶液的滲透壓高，反滲透的操作壓力大，對膜及裝置的要求很高，反滲透技術(shù)很難實(shí)際應(yīng)用。為了解決高濃度高滲透壓的溶液體系問題，有論文及專利等敘述了逆流反滲透或回流反滲透的概念，即將部分濃溶液在反滲透膜的低壓側(cè)逆流回流，使膜的兩側(cè)相對的滲透壓大大降低，從而降低反滲透的操作壓力。但在目前的論文及專利文獻(xiàn)中的逆流反滲透工藝，都是簡單的單級或二級工藝，主要對濃水做了簡單程度的再處理，這大大局限了逆流反滲透尤其是在高濃度的原料液條件下的應(yīng)用范圍，使得逆流反滲透技術(shù)未見廣泛應(yīng)用在實(shí)際中。

發(fā)明內(nèi)容
為了使反滲透及逆流反滲透技術(shù)能實(shí)際有效的應(yīng)用于高濃度高滲透壓的溶液體系中，尤其是高濃度進(jìn)口原料液的情況，并使整個(gè)工藝流程更加簡單，更加節(jié)能。本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案三級反滲透的技術(shù)方案。本發(fā)明的技術(shù)方案是三級反滲透由第一級的常規(guī)反滲透裝置，第二級逆流反滲透裝置，以及第三級逆流反滲透裝置串聯(lián)組成；高濃度的原料液從第二級和第三級之間進(jìn)入三級反滲透。第三級逆流反滲透的出口濃溶液，部分分流后，逆流返回至第三級逆流反滲透裝置。常規(guī)反滲透，指的是目前常用的反滲透裝置，即它的高壓側(cè)溶液室分別有進(jìn)口和出口兩個(gè)接口 ；而低壓側(cè)溶液室只有一個(gè)溶液出口，即淡水出口，沒有溶液進(jìn)口。逆流反滲透，高壓側(cè)溶液室同樣的有進(jìn)口和出口兩個(gè)接口，但不同的是，它的低壓側(cè)溶液室也分別有溶液進(jìn)口和溶液出口，而且高壓側(cè)溶液室和低壓側(cè)溶液室的液體流向互為逆流。可以將第二級和第三級的逆流反滲透裝置合并成一個(gè)逆流反滲透裝置，原料液從合并后的逆流反滲透裝置的中段進(jìn)入，來達(dá)到同樣的效果。這種合并后的逆流反滲透裝置， 原理上和第二級及第三級逆流反滲透兩者分置的方案實(shí)質(zhì)上是一樣的，只是結(jié)構(gòu)上的不同表達(dá)方式而已。其具體的工藝流程是待處理的原料液經(jīng)加壓至于第二級高壓側(cè)溶液室出口相同的壓力后，與來自第二級的高壓側(cè)溶液室出口的溶液一起進(jìn)入第三級的高壓側(cè)溶液室；第三級的高壓側(cè)溶液室出口的濃溶液，一部分經(jīng)減壓節(jié)流后外排，另一部分經(jīng)減壓節(jié)流后返回第三級的低壓側(cè)溶液室的入口 ；第三級的低壓側(cè)溶液室出口的溶液，流向第二級的低壓側(cè)溶液室的入口 ；第二級的低壓側(cè)溶液室出口的溶液，經(jīng)加壓后，進(jìn)入第一級的高壓側(cè)溶液室；第一級的高壓側(cè)溶液室的出口溶液，進(jìn)入第二級的高壓側(cè)溶液室入口 ；第一級低壓側(cè)溶液室出口的水，向外排出。第一級采用常規(guī)的反滲透裝置，主要功能是制取純水，保證出水的純度；第二級采用了逆流反滲透，主要功能是預(yù)濃縮，即將第一級排出的溶液，預(yù)濃縮到與原料液濃度相近或相同的濃度，同時(shí)將第二級低壓側(cè)入口的溶液稀釋到極低的濃度，降低滲透壓，以便送往第一級制取純水，逆流反滲透的設(shè)計(jì)方案，可以在高濃度和高滲透壓環(huán)境下，大大降低反滲透的操作壓力，同時(shí)還保證了高壓側(cè)出口濃溶液的高濃度，以及低壓側(cè)出口的稀溶液的極低濃度；第三級采用了逆流反滲透的方案，主要功能是深度濃縮，即將原料液濃縮至極高的濃度，同樣的，逆流反滲透的設(shè)計(jì)方案，可以在高濃度和高滲透壓環(huán)境下，大大降低反滲透的操作壓力，保證了高壓側(cè)出口濃溶液的高濃度。中段進(jìn)液的方案，使本發(fā)明能在很低的操作壓力下，可以將高濃度的原料溶液同時(shí)分離為水和極高濃度的濃縮液。通過調(diào)節(jié)第三級高壓側(cè)出口濃溶液的排出和回流的比例，從而可以有效的控制濃溶液的出口濃度。每級的反滲透膜元件的長度，對整個(gè)制冷工藝的效率、操作壓力、產(chǎn)水率等都有著很大的影響。它的具體長度取決于膜的種類、溶液性質(zhì)、初始濃度、操作壓力、溫度、回流比例、流程設(shè)計(jì)等因素。由于在逆流反滲透裝置的高壓側(cè)溶液室以及低壓側(cè)溶液室中，進(jìn)口和出口及沿流程方向上的溶液存在著較大的濃度差，濃差擴(kuò)散現(xiàn)象會(huì)降低制冷效率。解決這個(gè)問題的方法，可以采用優(yōu)化流體設(shè)計(jì)，如加長反滲透膜的長度從而延長流程，提高的溶液流速，蛇形管布置，多級串聯(lián)并聯(lián)使用等等方法，降低濃差擴(kuò)散帶來的負(fù)效應(yīng)。每一級反滲透裝置可以由多個(gè)反滲透膜元件串聯(lián)而成。串聯(lián)的方案利于滿足膜元件在長度方面的要求及布置便利。另外，每級之間可以加設(shè)閥門或其他隔離裝置，可以減低停機(jī)時(shí)因?yàn)闈獠顢U(kuò)散造成的效率降低。為保證產(chǎn)水量，以達(dá)到設(shè)計(jì)的制冷量的要求，每一級反滲透裝置可以由多個(gè)反滲透膜元件并聯(lián)而成。在膜蒸餾技術(shù)中，它的膜與反滲透膜在結(jié)構(gòu)和制造工藝上很相似，部分膜蒸餾的膜甚至只是在反滲透膜的基礎(chǔ)上，做了疏水的處理，使膜只能通過水蒸氣而不能通過液相水而已。由于通過水蒸氣和通過液相水，對本技術(shù)不造成實(shí)質(zhì)影響。因此，三級反滲透的膜元件，可以是反滲透膜，也可以用膜蒸餾的膜來替代。尤其是在第二級和第三級逆流反滲透中。為了進(jìn)一步的降低操作壓力和提高產(chǎn)率，可以在高壓側(cè)溶液室對溶液加溫，在低壓側(cè)溶液室對溶液冷卻降溫。這個(gè)增溫和降溫的方案在采用膜蒸餾的膜的時(shí)候，尤其重要。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果常規(guī)反滲透的特點(diǎn)是能產(chǎn)出純水，缺點(diǎn)是操作壓力受限于溶液的濃度及滲透壓。 逆流反滲透的特點(diǎn)是可以在很低的操作壓力下，將高濃度高滲透壓的溶液濃縮或稀釋，缺點(diǎn)是產(chǎn)出的稀溶液含有一定量的溶質(zhì)，出水純度遠(yuǎn)小于常規(guī)反滲透產(chǎn)出的純水。本發(fā)明有效的利用了常規(guī)反滲透和逆流反滲透的特點(diǎn)，在工藝上進(jìn)行有效的組合，達(dá)到了在很低的操作壓力下，對高濃度的原料液進(jìn)行反滲透分離，即能產(chǎn)出純水，又能產(chǎn)出高濃度的濃縮液的理想效果。本發(fā)明具有反滲透操作壓力低，能耗低，工藝簡單，濃度的自平衡調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，能在很低的操作壓力下將高濃度的原料溶液同時(shí)分離成水及極高濃度的濃縮液等優(yōu)點(diǎn)。


說明書附圖是本發(fā)明的實(shí)施例圖。圖中1、淡水出口 ；2、第一級常規(guī)反滲透裝置；3、泵；4、第二級逆流反滲透裝置； 5、第三級逆流反滲透裝置；6、原料液入口 ；7、濃縮液出口 ；8、泵；9、減壓節(jié)流閥；10、減壓節(jié)流閥。
具體實(shí)施例方式說明書附圖是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。原料液自原料液入口 6，經(jīng)泵8加壓后，與第二級逆流反滲透裝置4的高壓側(cè)溶液室出口的溶液一起，進(jìn)入第三級逆流反滲透裝置5的高壓側(cè)溶液室；第三級逆流反滲透裝置5的高壓側(cè)溶液室出口的濃縮液，一部分經(jīng)減壓節(jié)流閥10后，經(jīng)濃縮液出口 7向外排出， 另一部分經(jīng)減壓節(jié)流閥9后返回第三級逆流反滲透裝置5的低壓側(cè)溶液室的入口 ；第三級逆流反滲透裝置5的低壓側(cè)溶液室出口的溶液，流向第二級逆流反滲透裝置4的低壓側(cè)溶液室的入口 ；第二級逆流反滲透裝置4的低壓側(cè)溶液室出口的溶液，經(jīng)泵3加壓后，進(jìn)入第一級常規(guī)反滲透裝置2的高壓側(cè)溶液室；第一級常規(guī)反滲透裝置2的高壓側(cè)溶液室的出口溶液，進(jìn)入第二級逆流反滲透裝置4的高壓側(cè)溶液室入口 ；第一級常規(guī)反滲透裝置2低壓側(cè)溶液室出口的水，經(jīng)過淡水出口 1，向外排出。
權(quán)利要求
1.一種三級反滲透，其特征是三級反滲透由第一級常規(guī)反滲透裝置，第二級逆流反滲透裝置，以及第三級逆流反滲透裝置串聯(lián)組成；待處理的原料液從第二級和第三級之間進(jìn)入三級反滲透裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的三級反滲透，其特征是待處理的原料液經(jīng)加壓后，與來自第二級的高壓側(cè)溶液室出口的溶液一起進(jìn)入第三級的高壓側(cè)溶液室；第三級的高壓側(cè)溶液室出口的濃溶液，一部分經(jīng)減壓節(jié)流后外排，另一部分經(jīng)減壓節(jié)流后返回第三級的低壓側(cè)溶液室的入口 ；第三級的低壓側(cè)溶液室出口的溶液，流向第二級的低壓側(cè)溶液室的入口 ； 第二級的低壓側(cè)溶液室出口的溶液，經(jīng)加壓后，進(jìn)入第一級的高壓側(cè)溶液室；第一級的高壓側(cè)溶液室的出口溶液，進(jìn)入第二級的高壓側(cè)溶液室入口 ；第一級低壓側(cè)溶液室出口的水，向外排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的三級反滲透裝置，其特征是每一級反滲透裝置可以由多個(gè)反滲透膜元件串聯(lián)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的三級反滲透裝置，其特征是每一級反滲透裝置可以由多個(gè)反滲透膜元件并聯(lián)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的三級反滲透裝置，其特征是三級反滲透的膜元件，可以用膜蒸餾的膜來取代反滲透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的三級反滲透裝置，其特征是可以在高壓側(cè)溶液室對溶液加溫，在低壓側(cè)溶液室對溶液冷卻降溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的三級反滲透裝置，其特征是可以將第二級和第三級的逆流反滲透裝置合并成一個(gè)逆流反滲透裝置，原料液從合并后的逆流反滲透裝置的中段進(jìn)入。
全文摘要
一種三級反滲透，它涉及溶液分離的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了高濃度下采用反滲透技術(shù)分離溶液的難題。技術(shù)方案是采用第一級的常規(guī)反滲透裝置，第二級逆流反滲透裝置，以及第三級逆流反滲透裝置串聯(lián)組成；原料液從第二級和第三級之間進(jìn)入三級反滲透裝置；濃縮液部分分流回流。本發(fā)明具有反滲透操作壓力低，能耗低，工藝簡單，濃度的自平衡調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，能在很低的操作壓力下將高濃度的原料溶液同時(shí)分離成水及極高濃度的濃縮液等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01D61/08GK102258942SQ20101018241
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者覃征遠(yuǎn) 申請人:覃征遠(yuǎn), 覃正元