專利名稱：脫鹽方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水的脫鹽的方法和裝置，其相比于目前的脫鹽方法有利地具
有較低的能量要求。特別地，本發(fā)明涉及一種用于將微咸水或海水轉(zhuǎn)化為飲用水的方法和裝置。
背景技術(shù)：
飲用水的可獲量是當今世界的一個主要問題。世界上的水僅有1%是適于人類飲 用的淡水，97%作為鹽水存在，其他2%為凍結(jié)的。對淡水的需求持續(xù)以驚人的速度增加，目 前的淡水需求有大約33%的水可得自降雨。工業(yè)污染對地下水(江河、湖和激浪)的可用 性具有負面影響。與增加的需求及污染的影響伴生的是全球氣候變化，其改變了降雨模式， 導(dǎo)致大量區(qū)域面臨嚴重的水缺乏。 飲用水的缺乏可通過很多方法加以解決，這些方法包括水保護(通過儲存和循 環(huán))和減少耗水量。這些方法僅僅保護可用的水，但并不增加可用的淡水量。增加可用的 飲用水量的最有希望的方法為海水脫鹽。 全世界有成千上萬的運轉(zhuǎn)中的脫鹽裝置，但是它們僅貢獻大約3%的世界的飲用 水。脫鹽技術(shù)的更廣泛使用的主要障礙是成本。脫鹽能力只有在可用淡水降低至引起嚴重 不便的程度時或者在脫鹽成本顯著降低時才有可能增加。 可用的脫鹽技術(shù)可以歸類為兩種主要技術(shù)熱法和膜法。主要的膜法為反滲透和 電滲析。脫鹽能力的顯著且不斷增加的部分來自反滲透。不幸的是，反滲透具有高的能量 需求(以產(chǎn)生驅(qū)動該方法所需的壓差)，或者，如果使用較低的壓力，該方法將遭受低通量 (因而需要大的膜表面積，以及大的裝置投資)。膜積垢也是一個普遍的問題，其需要經(jīng)常 的膜的更換和/或一個或多個預(yù)處理步驟。 可替代的膜技術(shù)為全蒸發(fā)。全蒸發(fā)可被看作是滲透與蒸發(fā)的結(jié)合。液體進料流過 膜的一側(cè)。液體進料的一種組分有利地滲透通過膜，而進料的剩余部分作為滲余物通過。在 膜的滲透物側(cè)上的較小真空可用于蒸發(fā)已通過膜的滲透物。隨后冷凝滲透物蒸汽以回收所 需的組分。認為全蒸發(fā)比蒸餾更有效，因為分離并不受自由表面熱力學(xué)的限制。
美國專利號6887385中描述了基于全蒸發(fā)的水凈化裝置。該專利主要涉及使用全 蒸發(fā)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)目的。全蒸發(fā)取決于膜的滲余物側(cè)與滲透物側(cè)之間的濕度差。所用膜具有高 度選擇性，但是以非常低通量的滲透物為代價。此外，進料通常以蒸汽的形式在膜的滲余物 側(cè)提供從而通過高選擇性膜。 Zwinjnenberg等人[H. J. Zwijnenberg， G. H. Koops， M. Wessling ;J. Membrance Sci. 250(2005)235-246]描述了基于全蒸發(fā)的脫鹽法，該方法利用太陽能加熱進料液體。該 方法的關(guān)鍵特征在于使用與在反滲透中通常使用的那些類似的致密聚合物膜，因此所得通 量較低。該方法特定地使用聚醚酰胺基聚合物膜，且比全蒸發(fā)更類似于太陽能蒸餾法。
Meindersma等人[G. W. Meindersma， C. M. Guijt， A. B. de Haan ;Desalination 187(2006)291-300]描述了稱作真空膜蒸餾的另一方法。在該方法中，含水進料流過膜，在經(jīng)過氣隙之后從膜的相對側(cè)除去蒸汽，接著在結(jié)合至組件中的冷表面上冷凝。該方法采用 常規(guī)的氣隙膜蒸餾裝置，該裝置利用疏水膜為水的蒸發(fā)僅提供自由表面。該方法主要用于 從水溶液中分離揮發(fā)性組分(例如氯仿)。 盡管迄今為止不斷努力，但是已知的系統(tǒng)仍不能以足夠低的成本獲得適合的通量 從而成為可行的商業(yè)解決方案。此外，已知的脫鹽法往往遭受積垢從而導(dǎo)致進一步降低的 通量，且需要更換膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的 本發(fā)明的一個目的是提供一種目前的脫鹽方法的有用的替代方案。 進一步的目的將由如下的說明顯而易見。在一個形式中，雖然不必是唯一或?qū)嶋H
上最寬的形式，但本發(fā)明在于一種脫鹽裝置，該裝置包括 包括滲余物側(cè)和滲透物側(cè)的多孔無機分子篩膜；禾口 指引鹽水進入膜的滲余物側(cè)的鹽水入口 ， 其中，從滲余物側(cè)至滲透物側(cè)流經(jīng)膜的水從膜的滲透物側(cè)作為蒸汽除去，從而保 持膜的滲透物側(cè)在低的水蒸汽壓力下。 合適地，所述多孔無機分子篩膜包括直徑為0. 2納米至1. 0納米的孔。
優(yōu)選地，所述孔具有大約0. 30納米的直徑。 所述多孔無機分子篩膜選自甲基三乙氧基硅烷分子篩膜、碳化的模板分子篩二氧 化硅膜或沸石。 優(yōu)選地，所述多孔無機分子篩膜為碳化的模板分子篩二氧化硅膜。
合適地，鹽水在大氣壓以上的壓力下提供。 所述脫鹽裝置可在多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)進一步包括水沖洗器(water flush)。 在進一步的形式中，本發(fā)明在于一種將水脫鹽的方法，該方法包括如下步驟
(a)提供鹽水至多孔無機分子篩膜的滲余物側(cè)； (b)除去在多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)出現(xiàn)的水蒸汽以保持膜的滲透物側(cè)在低 的水蒸汽壓力下；以及 (c)收集自膜的滲透物側(cè)出現(xiàn)的脫鹽的水蒸汽。 水蒸汽能應(yīng)用真空從多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)除去。 如果需要的話，水蒸汽可通過氣體流從多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)除去。 合適地，鹽水在大氣壓以上的壓力下提供。 優(yōu)選地，鹽水在大約0. 4兆帕的壓力下提供。 所述方法可以進一步包括使用水從多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)沖洗鹽的步驟。


為了幫助理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照以下附圖描述優(yōu)選的具體實施方案，其中
圖1為水脫鹽裝置的示意圖；
圖2為脫鹽效率 圖3為顯示CTMSS膜在各種鹽濃度下的流量對時間的圖； 圖4為顯示CTMSS膜的通量和脫鹽率隨溫度變化的行為的圖；以及 圖5為顯示CTMSS膜的通量和脫鹽率在不同的應(yīng)用進料壓力下的行為的圖。
具體實施例方式
在描述本發(fā)明的不同具體實施方案時，使用共同的附圖標記描述相同的特征。
在本發(fā)明中使用的膜為在負載a-氧化鋁基材上形成的多孔無機分子篩膜，例如在申請人已授權(quán)的美國專利號6943123中描述的類型，所述膜可通過兩步催化水解溶膠-凝膠法形成。這些膜的合成方法在所述專利中詳細描述，在此引入其公開內(nèi)容作為參考。 術(shù)語"無機分子篩膜"是本領(lǐng)域中用于指包含無機元素組分的膜的術(shù)語。因此，所述膜無需，且實際上經(jīng)常不完全由無機元素組成。有機(即含碳)鏈等常常存在，并對于生成分子篩結(jié)構(gòu)是必要的。 本文所指的多孔無機分子篩膜包括完全由無機元素組成的那些(例如某些沸石)以及包含無機和有機組分的混合物的那些。它們可以基本上由無機元素組成，并含有較少量的有機元素，或者，它們可以基本上為有機的，并含有較少量的無機元素，或者，它們包含可比量的無機和有機元素。 被認為特別適用于本發(fā)明的兩種膜以下討論。這兩種膜都包含無機和有機元素。一種為甲基三乙氧基硅烷溶膠涂布的膜，標記為MTES，另一種為碳化的模板分子篩二氧化硅膜，標記為CTMSS 。 在防塵分層通風(fēng)櫥中使用自動浸漬涂布器通過浸涂法沉積膜。膜的煅燒以rc /分鐘進行，對于氧化鋁煅燒至600°C ，對于甲基模板煅燒至500°C 。分子篩二氧化硅層以0. 5t:上升至500°C。重復(fù)所有層以減少會影響過濾性能的缺陷的可能性。
CTMSS膜以相似的方式合成，但是在最終酸/水加入之后向二氧化硅溶膠中加入短鏈表面活性劑(這樣的表面活性劑的一個非限制性的例子為3重量％三乙基己基溴化銨的夾雜物)。然后通過真空下的膜的煅燒原位碳化所述表面活性劑。 參見圖1，其中顯示了基于全蒸發(fā)膜單元2的脫鹽裝置1的示意圖。膜3為在a -氧化鋁基材上形成的多孔無機分子篩膜。進料液體4存儲在儲罐5中，并在輕度正壓下供給至膜3的一側(cè)。壓力由20兆帕的氮氣源6提供，并通過壓力控制閥7進行調(diào)節(jié)。如下所述，
壓力調(diào)節(jié)為任選的，將其顯示的目的僅是為了說明一個可能的具體實施方案。
適合的進料液體4為海水或其他微咸水。為了說明的目的，制備了若干鹽溶液，其中鹽含量為3ppt(ppt表示千分之一份，并相當于0. 1重量％ )至35卯t(類似海水的濃度)。進料液體4流經(jīng)膜3的滲余物側(cè)8，并最終流至滲余物儲罐9。滲余物流量通過滲余
物流量閥io進行調(diào)節(jié)。 輕度真空通過真空泵12在膜3的滲透物側(cè)11上保持。滲透物13 (水)作為蒸汽離開膜3的滲透物側(cè)ll，并被捕獲在一個或多個蒸汽捕集器14中。剩余的水蒸汽作為滲透物13排出，但是水的大部分被冷凝并被捕集在蒸汽捕集器14中。 在一個可替代的具體實施方案中，可以通過使至少部分除濕的氣體(例如除濕空氣或氮氣)流經(jīng)膜的滲透物側(cè)從而代替真空操作所述系統(tǒng)。在此情況下，氣體流除去在膜的滲透物側(cè)上出現(xiàn)的水蒸汽，在空氣中的水的降低的分壓進一步促使?jié)B透物通過膜。本質(zhì)上，從膜的滲透物側(cè)除去水蒸汽的任何方法均是合適的。而且，能使用簡單的冷凝器等代替捕集器，并在底部使用液體泵來冷凝蒸汽。在這些具體實施方案中不需要真空泵。
本發(fā)明的膜并不是完全選擇性的，因此一小部分鹽離子可能穿過膜3。鹽離子不是揮發(fā)性的，因此當除去滲透物水蒸汽時鹽留在膜3的滲透物側(cè)11。如果不善加處理，積聚的鹽將最終阻塞孔，且通過膜單元2的通量將降低。為了解決該問題，為膜單元2配備循環(huán)沖洗器15(通過閥17控制)。膜3的滲透物側(cè)11用去離子水洗滌以除去積聚的鹽。循環(huán)沖洗器的頻率取決于所用的特定的膜和條件(例如鹽溶液的濃度)，但是也可以每30分鐘直至每隔幾天一次隨時進行活化，這取決于膜的性能，即較高脫鹽率的膜導(dǎo)致較低的沖洗頻率。典型的沖洗頻率為一天一次。 為了操作簡單，沖洗液可以與捕集器14中捕獲的滲透物混合。這是一個合理的方法，因為在滲透物中具有些許少量的鈉和氯離子可為有利的。但是，如果該沖洗液在沖洗循環(huán)結(jié)束時單獨除去，則在蒸汽捕集器14中將不會捕集到鹽，并將回收甚至更純的水。當操作膜以獲得最佳性能時，這帶來了更大的靈活性和可靠性。反滲透則不允許這種選擇。
膜單元2也配備了用于顯示脫鹽裝置1中的溫度效應(yīng)的熱調(diào)節(jié)16。溫度調(diào)節(jié)16不是本發(fā)明必要部分。 兩種不同膜(MTES和CTMSS)的脫鹽裝置1的效率在圖2中顯示。數(shù)據(jù)點表示鹽濃度為3ppt、llppt、19ppt、27ppt和35卯t的液體進料的脫鹽率。較大孔(0. 5納米)MTES膜的脫去NaCl的能力從3ppt時的93%下降至類似于海水的濃度時的83%，此時仍表現(xiàn)出有效的鹽去除。CTMSS膜在3ppt時顯示大約99. 9%的脫鹽率，但是如圖2中顯而易見的是，甚至對于35卯t的類似于海水的濃度而言，其仍降低鹽含量至接近飲用的標準(當沖洗液與滲透的蒸汽混合時)。 高溫再生是無機膜的一個特征，該特征能在脫鹽中利用以從膜上除去積垢物種。舉例而言，膜3的高溫再生在50(TC下進行。在高溫再生之后對膜的進一步測試表明，甚至是海水溶液在通過膜一次后獲得改進的效率和飲用水。因此脫鹽性能并不被再生步驟降低，而事實上觀察到了改進的性能。高溫再生能在20(TC至50(TC進行。本發(fā)明的膜在使用之前能暴露于該加熱步驟，從而獲得通過一次即能將水脫鹽至飲用標準的膜。
這種經(jīng)受高溫的能力是無機膜的有用特征，并且如上所述，可用于從膜上除去積垢以再生操作的效率。該有用的操作對于使用不能經(jīng)受如此溫度的有機聚合物膜的過濾操作是不可能的。 圖1的裝置的滲透物通量的穩(wěn)定性也被確定為高的。圖3顯示了 CTMSS膜在至少直至300分鐘的總通量為接近2kg. m—2. hr—、該通量高于在相同或相似條件下操作的其他分子篩膜脫鹽技術(shù)。有利地，該通量對于所有鹽濃度相對一致。 大部分現(xiàn)有技術(shù)的膜蒸餾系統(tǒng)表現(xiàn)出溫度依賴性，且通常在高溫下操作。由圖4可見(該圖表示對于在7巴進料壓力下的35ppt氯化鈉溶液，CTMSS膜隨溫度變化而變化的通量和脫離子率)，在從環(huán)境溫度至60°C的溫度范圍內(nèi)通量僅隨溫度少量增加。但是，對于所示的具體實施方案，在大約6(TC及60°C以上的溫度下脫鹽率降低。圖4顯示了該具體實施方案特別適用于環(huán)境溫度操作，由此降低了能量需求并使得該方法相比于已知的脫鹽技術(shù)更經(jīng)濟。但是，所有多孔無機分子篩膜未必都顯示所述脫鹽率的下降，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)某些沸石膜在8(TC下顯示出優(yōu)良的結(jié)果，且滲透物能隨后在環(huán)境溫度下冷凝。因此，取決于所用特定膜的性質(zhì)，可設(shè)想一系列操作溫度。 由于從膜的滲透物側(cè)除去水蒸汽為該過濾法提供了驅(qū)動力，因此沒有必要在壓力下將鹽水置于滲余物側(cè)。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用大氣壓以上的壓力有利于膜的過濾能力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用0. 10兆帕至1. 00兆帕的壓力導(dǎo)致膜對氯化鈉的脫去率的增加。發(fā)現(xiàn)0. 20兆帕至0. 60兆帕的壓力特別有用，且大約0. 40兆帕的壓力是最佳的。"大約"O. 40兆帕是指0. 38、0. 39、0. 40、0. 41或0. 42兆帕。這比反滲透脫鹽所需的7兆帕少了一個數(shù)量級以上。 該影響在圖5中顯示，其中描述了 CTMSS膜在25。C下對于35ppt溶液，在膜的滲余物側(cè)(進料口)的壓力變化對通量和脫鹽率的影響。由此可見，當壓力升高至大約0.40兆帕，獲得大約2% (其僅僅在實驗誤差范圍內(nèi))的相對較小的通量的下降以及相對較大的鈉和氯離子的脫去率的增加。實際上，隨著壓力從O. l兆帕升高至0.4兆帕，脫鹽率增加了幾乎5%。在用于這些測試的具體實施方案中，壓力增加至超過0.4兆帕表現(xiàn)了脫鹽率較小的進一步改進。當仍需要相對較低的壓力并因而需要能量輸入時，該影響使得本發(fā)明更有效。
如上所述，使用本發(fā)明的脫鹽的主要驅(qū)動力為當水蒸汽滲透物從膜的滲透物側(cè)出現(xiàn)時將其除去。這導(dǎo)致膜的滲透物側(cè)保持在低的水蒸汽壓力下。這意味著從膜的滲透物側(cè)作為蒸汽出現(xiàn)的水不斷被除去，因此膜的此側(cè)的相對濕度不會積聚至不存在使得水連續(xù)通過膜的梯度的程度。 如本文所述，本發(fā)明適合從微咸水至海水的一系列鹽濃度的水的脫鹽。包含甚至更高含量鹽的水(例如鹽水)也可被有效地脫鹽，盡管應(yīng)該理解的是沖洗循環(huán)的通量和/或頻率可不同。還應(yīng)該理解的是，盡管本發(fā)明就脫鹽(所述脫鹽被理解為從水中除去鈉和氯離子)進行了描述，但是相同的膜及裝置可用于從水中除去其它鹽的離子。
為了能夠從水中除去鹽，得自鹽的水合離子的尺寸應(yīng)該大于無機膜的孔，所述無機膜的孔應(yīng)該類似于或大于水分子的尺寸。以此方式，鹽離子將基本上被保留，而水被允許通過膜并作為蒸汽出現(xiàn)在滲透物側(cè)待收集。水分子的尺寸為大約0. 26納米，而水合鈉離子為0. 72納米，水合氯為0. 66納米。 因此，不希望受限于任何特定的理論，能夠理解的是由于鹽離子的較大尺寸，本文所述的膜有效地從水分子中濾出鹽離子。MTES膜的孔的直徑為0. 5納米而CTMSS的那些為0. 3納米。由于兩種膜的孔直徑均小于水合鈉離子和水合氯離子的尺寸，因此分子選擇性分離真正發(fā)生。盡管存在于膜或氧化鋁載體表面上的任何電荷可有助于過濾效果，但是應(yīng)該理解的是，由于存在孔尺寸，MTES和CTMSS膜能夠濾出鹽離子而同時允許較小的水分子通過。在圖1的裝置中所用的鹽溶液的pH保持在大約pH 7，因此任何變化的電荷推斥效應(yīng)被最小化。 還應(yīng)該理解的是膜的孔的尺寸不能完全均一。由圖2可知，相比于MTES膜，CTMSS膜更有效地除去氯化鈉，這是由于其具有較小的孔尺寸。盡管MTES膜的孔尺寸顯著小于鈉離子和氯離子，但是自然地存在0. 5納米平均值附近的孔尺寸的差幅，其中較大的孔尺寸將允許一些這樣的離子通過。CTMSS是更有效的膜篩，因為其平均孔尺寸更接近水的尺寸，因此即使它的較大的孔尺寸也通常小于水合鈉離子和水合氯離子。CTMSS膜還提供了穩(wěn)定性能上的優(yōu)點，這可歸因于抑制二氧化硅微結(jié)構(gòu)降解的碳化的模板。
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根據(jù)以上論述應(yīng)該清楚的是，即使是平均孔尺寸為0. 1納米的膜也允許一些水通過，即使是平均孔尺寸為1納米的膜也會保留一部分的水合鹽離子。因此，本發(fā)明的膜的孔直徑可為0. 1至1. 0納米。合適地，孔直徑為0. 25納米至0. 6納米。在一個特別優(yōu)選的具體實施方案中，孔直徑為大約0. 30納米。"大約0. 30納米"指孔直徑可為0. 28納米、0. 29納米、0. 30納米、0. 31納米或者0. 32納米。 因此，本發(fā)明的膜和裝置可適用于從水或另一溶劑中除去其它鹽，只要膜的孔的直徑相對類似于或略大于待被允許通過并作為滲透物收集的溶劑分子的尺寸，且小于待基本上被保留的水合離子的尺寸。可使用本發(fā)明的方法除去的其他鹽的非限制性的例子包括鎂、鉀、鈣等的各種氯化物、溴化物、硫酸鹽和硝酸鹽。 用于脫鹽或除去各種鹽的任何特定的膜的適宜性可參照膜的選擇性分離某些氣體的能力加以確定。該性能在申請人的已授權(quán)美國專利號6943123中論述。例如，膜分離氦和六氟化硫的能力或者從氮氣(0. 36納米)或一氧化碳(0. 38納米)中分離氫氣(尺寸為0.29納米)的能力給出了膜的平均孔尺寸并因此能夠濾出哪種鹽離子的良好指示。沸石類的膜的孔尺寸可以通過例如X射線衍射的其它方式確定。 本文所用的術(shù)語"鹽水"應(yīng)該被理解為包括任何濃度的在水中的氯化鈉，以及包含除了氯化鈉之外或者代替氯化鈉的其它溶解鹽的水溶液。 圖2-5中顯示的脫鹽結(jié)果表明，本發(fā)明能夠獲得足以從海水生成飲用水的脫鹽效率。本發(fā)明以大于已知脫鹽法(包括沸石反滲透和其他膜全蒸發(fā)技術(shù))的通量操作。該方法能夠在環(huán)境溫度(大約25tO下有效地操作，如果需要的話，并具有低壓或環(huán)境壓力進料。 整個說明書的目的在于描述本發(fā)明，而不是將本發(fā)明限制于可替換特征的任何特定組合。
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權(quán)利要求
一種脫鹽裝置，其包括包括滲余物側(cè)和滲透物側(cè)的多孔無機分子篩膜；和指引鹽水進入膜的滲余物側(cè)的鹽水入口，其中，從滲余物側(cè)至滲透物側(cè)流經(jīng)膜的水從膜的滲透物側(cè)作為蒸汽除去，從而保持膜的滲透物側(cè)在低的水蒸汽壓力下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其中多孔無機分子篩膜包括直徑為0. 2納米至`l.O納米的孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫鹽裝置，其中所述孔具有0. 25納米至0. 6納米的直徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫鹽裝置，其中所述孔具有大約0. 30納米的直徑。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的脫鹽裝置，其中所述多孔無機分子篩膜為二氧化硅膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫鹽裝置，其中所述多孔無機分子篩膜選自甲基三乙氧基硅烷分子篩膜、碳化的模板分子篩二氧化硅膜或沸石。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫鹽裝置，其中所述多孔無機分子篩膜為碳化的模板分子篩二氧化硅膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其進一步包括在多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)上應(yīng)用的真空。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其進一步包括在多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)上的氣體流。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其包括在大氣壓以上的壓力下的鹽水。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的脫鹽裝置，其包括在0. 1兆帕至1.0兆帕的壓力下的鹽水。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的脫鹽裝置，其包括在0.2兆帕至0.6兆帕的壓力下的鹽水。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的脫鹽裝置，其包括在大約0. 4兆帕的壓力下的鹽水。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其中所述鹽水入口包括在多孔無機分子篩膜的滲余物側(cè)上的進料口。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其進一步包括滲余物的出料口。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其進一步包括指引水蒸汽滲透物進入蒸汽捕集器的滲透物出口。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽裝置，其進一步包括在多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)上的水沖洗器。
18. —種將水脫鹽的方法，該方法包括如下步驟(a) 提供鹽水至多孔無機分子篩膜的滲余物側(cè)；(b) 除去在多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)出現(xiàn)的水蒸汽以保持膜的滲透物側(cè)在低的水蒸汽壓力下；以及(c) 收集自膜的滲透物側(cè)出現(xiàn)的脫鹽的水蒸汽。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中水蒸汽通過應(yīng)用真空從多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)除去。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中水蒸汽通過氣體流從多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)除去。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中鹽水在大氣壓以上的壓力下提供。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中鹽水在0. 1兆帕至1. 0兆帕的壓力下提供。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中鹽水在0. 2兆帕至0. 6兆帕的壓力下提供。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中鹽水在大約0. 4兆帕的壓力下提供。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進一步包括使用水從多孔無機分子篩膜的滲透物側(cè)沖洗鹽的步驟。
26. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，當進行該方法時使用權(quán)利要求1至權(quán)利要求17中的任一項所述的裝置。
全文摘要
一種脫鹽裝置以及使用該脫鹽裝置的方法，所述脫鹽裝置包括具有滲余物側(cè)和滲透物側(cè)的多孔無機分子篩膜和指引鹽水進入多孔無機膜的滲余物側(cè)的鹽水入口，其中從滲余物側(cè)至滲透物側(cè)流經(jīng)膜的水從膜的滲透物側(cè)作為蒸汽除去，從而保持膜的滲透物側(cè)在低的水蒸汽壓力下。本發(fā)明的膜提供在相對較高的通量率下的水的脫鹽而無需大的應(yīng)用壓力。
文檔編號C02F1/44GK101730663SQ200880016652
公開日2010年6月9日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者M·杜克 申請人:昆士蘭大學(xué)