[發明專利]正滲透分離法

無效

• 申請號: 201310424405.3
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN103638813A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: R·L·麥金尼斯;M·以利梅勒克
• 申請（專利權）人: 耶魯大學
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

本申請是申請號為200980132251.2、申請日為2009年6月22日、發明名稱為“正滲透分離法”的申請的分案申請。

相關申請

本申請要求2008年6月20日提交的美國臨時專利申請序號61/074,195和2008年6月20日提交的美國臨時專利申請序號61/074,199的優先權；二者均全文經此引用并入本文。

技術領域

概括而言，本發明一個或多個方面涉及滲透分離。更特別地，本發明一個或多個方面涉及在高純用途中，例如在食品和藥品工業中，使用工程化滲透法（例如正滲透）從用于廢水凈化和產品回收的水溶液中分離溶質。

背景技術

在各種用途中，可能希望濃縮溶液中存在的所需物質。在一些常規技術中，可以施加熱以改變溶劑的狀態，以將其從溶液中除去，由此提供較高濃度的所需物質。其它常規方法涉及用于使溶劑穿過溶劑可透但所需物質不可透的膜的液壓驅動膜法。在廢水處理的情況下，膜生物反應器已廣泛替代用于從廢水流中除去有機物的傳統二級廢水處理法。液壓驅動的膜系統常用于從生物活性溶液中分離水，其中有機物作為食物被微生物消耗，然后這些微生物以沉淀的形式單獨除去。

發明概要

概括而言，本發明涉及溶液中的溶質的滲透分離系統和方法。

根據一個或多個實施方案，公開了正滲透分離法。該方法可包括在半透膜的第一側上引入包含溶劑和至少一種目標物質的第一溶液。該方法可進一步包括在所述半透膜的第二側上引入以至少1:1的摩爾比包含氨和二氧化碳的第二溶液，由此跨過該半透膜形成滲透濃度梯度，這促使第一溶液的至少一部分溶劑流過該半透膜，以形成在該半透膜的第一側上的第三溶液和在該半透膜的第二側上的第四溶液。該方法可進一步包括促使至少一部分第四溶液流向分離操作，由此生成吸引溶質（draw?solutes）和溶劑流。該方法可進一步包括將所述吸引溶質送回所述半透膜的第二側。該方法可進一步包括從第三溶液中回收所述至少一種目標物質。

在一些實施方案中，第一溶液可以是水溶液。在至少一個實施方案中，第一溶液可包含來自藥品或食品級操作的料流。目標物質可包含鹽、糖、酶、蛋白質或微生物。在一些實施方案中，在半透膜的第一側上引入第一溶液包括將該半透膜浸在第一溶液中。引入第二溶液可包括沿半透膜的第二側傳送第二溶液。在至少一個實施方案中，連續引入第一溶液。

在一個或多個實施方案中，將至少一部分第四溶液引入分離操作包括將至少一部分第四溶液引入蒸餾塔、膜蒸餾系統、或滲透蒸發或全蒸發系統。在一些實施方案中可以向該分離操作供應廢熱。在至少一個實施方案中，該方法可進一步包括處理該溶劑流的步驟。

在一些實施方案中，回收所述至少一種目標物質包括將第三溶液引入沉降器、旋液分離器、沉淀器或力梯度操作。在一些實施方案中，該方法可進一步包括將所述至少一種回收的目標物質引入進一步的處理單元。可以將所述至少一種處理過的目標物質供應給下游使用點。

根據一個或多個實施方案，公開了正滲透廢料處理法。該方法可包括在半透膜的第一側上引入包含溶劑和至少一種成分的第一溶液。在一些實施方案中，該方法可進一步包括在所述半透膜的第二側上引入以至少1:1的摩爾比包含氨和二氧化碳的濃縮吸引溶液，以保持跨過該半透膜的滲透濃度梯度。在一些實施方案中，該方法可進一步包括促使第一溶液的至少一部分溶劑流過所述半透膜，以形成在該半透膜的第一側上的第二溶液和在該半透膜的第二側上的稀釋吸引溶液。在一些實施方案中，該方法可進一步包括將至少一部分稀釋吸引溶液引入分離操作，由此生成吸引溶質和溶劑流。在一些實施方案中，該方法可進一步包括將所述吸引溶質送回所述半透膜的第二側。在一些實施方案中，該方法可進一步包括從第二溶液中除去所述至少一種成分。

在一些實施方案中，第一溶液包含廢水。第一溶液可包含鹽、有機物、懸浮膠體或生物有機體。在至少一個實施方案中，在半透膜的第一側上引入第一溶液包括將該半透膜浸在第一溶液中。引入濃縮吸引溶液可包括沿半透膜的第二側傳送濃縮吸引溶液。在至少一個實施方案中，連續引入第一溶液。

在一些實施方案中，將至少一部分稀釋吸引溶液引入分離操作包括將至少一部分稀釋吸引溶液引入蒸餾塔、膜蒸餾系統、或滲透蒸發或全蒸發系統。該方法可進一步包括向所述分離操作供應廢熱的步驟。在至少一個實施方案中，該方法可進一步包括處理所述溶劑流。除去所述至少一種不合意成分可包括將第二溶液引入沉降器、旋液分離器或泄料操作。可以將所述至少一種不合意成分引入進一步的處理操作。