[發明專利]利用滲透能回用非潔凈水源的方法和系統

有效

• 申請號: 201310360111.9
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103449570A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 何濤;李雪梅;趙寶龍;宋健峰;陳剛;李春霞;王周為;殷勇
• 申請（專利權）人: 上海頤潤科技有限公司;何濤
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;B01D61/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及分離技術領域，具體而言涉及一種利用滲透能回用非潔凈水源的方法和系統。

背景技術

在工業過程中，非常普遍而且被廣為忽視的一個能源是鹽溶解時的化學能，或者稱為滲透能。鹽的溶解過程，是一個擴散過程，通常也是個放熱過程，也就是滲透能以熱的形式釋放出來了。如何將滲透能直接利用，而不是以熱的形式耗散是一個工業問題。例如，無機化工行業中的典型的氯堿行業，大量的氯化鈉被溶解，1噸的固體鹽大約需要3噸的水溶解后才達到需求的鹽濃度。溶解氯化鈉在純堿行業也是一個非常普遍的過程，比如某些純堿廠每年需要將幾百萬噸的氯化鈉溶解，形成飽和溶液進入到下一個工藝程序。另一方面，在溶解固體鹽的時候，需要大量的純凈水。與此相對應，在這些工業行業的生產過程中，有大量的廢水；或者在企業生活區有大量的市政污水，需通過深度處理；或者有大量工藝原料需要進行濃縮。而廢水的回收處理又是一個高能耗的過程。

因此，一方面有大量的污水需要高能耗過程進行處理；另一方面有大量的鹽、有機物等水溶性物質需要配制成合適濃度的水溶液，而溶液配制過程的化學能耗散掉，可利用的能源卻沒有進行利用。

對于污水處理，目前工業界普遍的解決思路是：首先將污水進行復雜的處理，達到排放標準或者回用標準；達標排放相對簡答，但是要求回用，很多時候需要進行脫鹽處理，比如反滲透或者納濾；在很多情況下，含污染物比較復雜情況下，處理的成本非常高。

而對工藝原料需要溶解過程則是單獨采用自來水，或者更高級的脫鹽水(比如前述污水回用的脫鹽水）。

因為不同的工業領域的標準不一致，因此根據不同的工業企業的情況所要求的水質和排放標準也不一致。比如無機化工領域，很多鹽的溶解需要大量的水源，而配制鹽溶液的水源一般采用自來水；而食品工業配制原料的水源則可能要求純凈水；而是制藥行業所要求的水必須達到醫療標準。

如果將溶解大量的鹽有耗散了大量的化學能有效利用，并用于廢水的處理就可以同時實現污水的凈化的和解決潔凈水源的需求問題。這個問題涉及到如何通過一定途徑將化學能顯化。化學能只有顯化后才能夠轉化成為可以直接利用的能源。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明旨在提供一種利用滲透能回用非潔凈水源的方法和系統，通過正滲透技術將化學能顯化以利用，同時實現非潔凈水源的濃縮以及驅動溶質溶解兩個過程，降低潔凈水源使用量，降低工業能耗，從而降低生產成本，提高經濟效益。

為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種利用滲透能回用非潔凈水源的方法，包括以下過程：

將原料液經過泵循環到半透膜組件的一側，該原料液為工業、市政、生活過程所產生的不可直接利用的非潔凈水源；

可溶解驅動物質以驅動溶液的形態由泵循環到前述半透膜組件的另一側；

原料液中的水通過半透膜組件單向擴散至驅動溶液中，從而將驅動溶液稀釋，原料液實現濃縮；以及

被稀釋的驅動溶液回到驅動溶液存儲池，使得驅動溶液回到飽和狀態或者提高濃度，恢復驅動效果，重復前述循環、單向滲透和恢復驅動過程。

進一步，前述方法中，半透膜組件為半透膜材料所構成的器件，其中，半透膜膜材料選用平板膜、中空纖維膜、管式膜中的至少一種。

進一步，前述方法中，半透膜膜材料的截留分子量小于10000道爾頓。較佳地，優選截留分子量小于1000道爾頓。

進一步，前述方法中，半透膜膜材料是以聚酰亞胺復合涂層為基礎的界面聚合膜材料。

進一步，前述方法中，半透膜膜材料為均質材料，選用醋酸纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素、羥丙基甲基纖維素、醋酸甲酸纖維素、醋酸乙酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、磺化聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺中的一種或兩種以上的混合物。

進一步，前述方法中，可溶解驅動物質的溶解度在不小于1wt%。較佳地，優選的條件是不低于10%，更優的條件下不低于5%。

本發明應用于堿廠氯化鈉鹽溶解水和地下鹵水耦合，采用半透膜組件濃縮地下鹵水，地下鹵水為原料液，濃縮的出水將固體氯化鈉鹽溶解，控制鹵水的濃縮比例為，25-65%的水從鹵水中單向滲透取出；