形成用于容置工质溶液的密闭空间；
[0026]温度控制系统，该温度控制系统用于控制所述工质溶液在垂直方向形成下部具有较高温度的温度梯度。
[0027]根据本发明的具体实施方案，优选地，所述温度控制系统为热泵。
[0028]根据本发明的具体实施方案，可利用一加压泵将待处理海水加压后送入处理容器。
[0029]根据本发明的具体实施方案，所述海水淡化处理装置还包括对引出处理容器的浓海水及淡水的能量进行回收利用的能量回收系统，可以是热交换器，主要是对引出处理容器的浓海水及淡水的能量进行回收、并用于加热待处理海水。根据需要，还可设置额外热源对待处理海水进行适当加热。
[0030]此外，本发明的海水淡化处理装置中，所述处理容器优选设置有保温夹层。
[0031]综上所述，本发明的海水淡化处理技术，通过合理的装置设计，利用工质溶液浓度随温度变化的特性，使其作为正渗透膜的汲取液及反渗透膜的原料液，缩减了传统正渗透处理海水中汲取液的浓缩回用工艺，工艺简便，能耗低，利于推广应用。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的利用正渗透和反渗透技术的海水淡化处理装置的结构示意图。
[0033]图中编号说明:
[0034]I处理容器；10用于容置工质溶液的空间；
[0035]11保温夹层；12浓海水容置空间；
[0036]2正渗透膜组件；3反渗透膜组件；
[0037]4温度控制系统；41制热端；42制冷端；
[0038]5换热器管道；6换热器；7加压泵。
【具体实施方式】
[0039]下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的技术方案及其特点和应用中所具有的技术效果，但本发明并不因此而受到任何限制。
[0040]实施例1
[0041]请参见图1所示，本实施例提供了一种利用正渗透和反渗透技术的海水淡化处理装置，该装置主要包括:处理容器1，该处理容器I的容置空间内设置有正渗透膜组件2和反渗透膜组件3，其中，所述反渗透膜组件3设置于正渗透膜组件2之上，正渗透膜组件2与反渗透膜组件3之间形成用于容置工质溶液的空间10。本实施例中，所述工质溶液为饱和磷酸氢二钠溶液。此外，处理容器I设置有保温夹层11。
[0042]本实施例的海水淡化处理装置还包括温度控制系统4，该温度控制系统用于控制所述工质溶液在垂直方向形成下部具有较高温度的温度梯度。所述温度控制系统4优选为热泵。如图所示，热泵的制热端41位于靠近正渗透膜组件的汲取液侧，制冷端42位于靠近反渗透膜组件的原料液侧，可将靠近反渗透膜组件的原料液侧的工质溶液的热量传导到位于靠近正渗透膜组件的汲取液侧的工质溶液。由于工质溶液中磷酸氢二钠的溶解度随温度变化不同，磷酸氢二钠靠近正渗透膜组件的汲取液侧的浓度高于靠近反渗透膜原料液侧的浓度。正渗透膜组件2与反渗透膜组件3之间具有足够的垂直距离以形成所述的温度梯度和浓度差，优选地，所述垂直距离可以是I?5m。
[0043]本实施例的海水淡化处理装置中，所述处理容器内正渗透膜组件2下部具有一定的浓海水容置空间12，经正渗透膜处理后的浓海水从该容置空间底部引出处理容器。
[0044]本实施例的海水淡化处理装置还包括对引出处理容器的浓海水及淡水的能量进行回收利用的能量回收系统；如图所示，从处理容器顶部引出的淡水首先进入设置在处理容器工质溶液空间内的换热器管道5内，与工质溶液进行热交换，被加热后的淡水再与一个三介质换热器6中，与进入处理容器前的待处理海水进行换热；从处理容器底部引出的浓海水也进入三介质换热器6中，与进入处理容器前的待处理海水进行换热。待处理海水利用加压泵7先进入三介质换热器6中被加热后送入处理容器I。
[0045]实施例2
[0046]本实施例是利用实施例1的装置进行海水淡化处理的实际应用例，其中，工质溶液为饱和磷酸氢二钠溶液；正渗透膜组件与反渗透膜组件之间的距离为1.5m ;所述正渗透膜组件为列管式膜组件(购自厦门鲲扬膜科技有限公司，HTI正渗透膜)，正渗透膜与水接触面积1.5m2;所述反渗透膜组件为列管式膜组件，反渗透膜与水接触面积35m2。控制所述工质溶液在正渗透膜的透过侧的温度为44°C，控制工质溶液在反渗透膜组件的原料液侧的温度为10°C。热泵功率83瓦。待处理海水通入速度24cm3/s ;浓海水引出速度12cm3/s ;淡水出水速度12cm3/s。淡水得率50%。
[0047]实施例3
[0048]本实施例是利用实施例1的装置进行海水淡化处理的实际应用例，其中，工质溶液为饱和磷酸氢二钠溶液；正渗透膜组件与反渗透膜组件之间的距离约为1.2m ;所述正渗透膜组件为列管式膜组件(购自厦门鲲扬膜科技有限公司，HTI正渗透膜)，正渗透膜与水接触面积3m2;所述反渗透膜组件为列管式膜组件，反渗透膜与水接触面积76m2。控制所述工质溶液在正渗透膜的透过侧的温度为43°C，控制工质溶液在反渗透膜组件的原料液侧的温度为8°C。热泵功率120瓦。待处理海水通入速度50cm3/s ;浓海水引出速度30cm3/s ;淡水出水速度20cm3/s。淡水得率40%。
【主权项】
1.一种正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法，该方法包括: 设置一处理容器，该处理容器的容置空间内设置有正渗透膜组件和反渗透膜组件，其中，所述反渗透膜组件设置于正渗透膜组件之上，正渗透膜组件与反渗透膜组件之间形成用于容置工质溶液的空间； 将待处理海水通入处理容器内正渗透膜组件的原料液侧，作为正渗透膜的原料液，利用所述工质溶液作为正渗透膜的汲取液； 其中，控制所述工质溶液在正渗透膜的透过侧具有高于正渗透膜原料液侧的待处理海水的渗透压，在反渗透膜的原料液侧具有高于反渗透膜透过侧的压力，从而，使得待处理海水中的水分透过正渗透膜进入汲取液，经正渗透膜作用后的汲取液向上进一步经反渗透膜作用，其中的水分透过反渗透膜，得到淡水。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，正渗透膜组件与反渗透膜组件之间具有足够的垂直间距，利用热泵控制所述工质溶液在垂直方向形成下部具有较高温度的温度梯度，且利用工质溶液中的溶质的溶解度随温度的变化，使工质溶液在正渗透膜的透过侧具有高于工质溶液在反渗透膜组件的原料液侧的浓度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工质溶液为硝酸钾饱和溶液或磷酸氢二钠饱和溶液。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其中，控制所述工质溶液在正渗透膜的透过侧的温度为40?60°C，优选为43?47°C ;控制工质溶液在反渗透膜组件的原料液侧的温度为I?10°C，优选为5?10°C。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其中，所述正渗透膜组件与反渗透膜组件的垂直间距为I?5m，优选为1.0?2.5m。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，经正渗透膜作用后产生的浓海水从处理容器底部引出处理容器，透过反渗透膜的淡水从处理容器顶部引出处理容器，所述方法还包括对引出处理容器的浓海水及淡水的能量进行回收利用；优选地，是回收引出处理容器的浓海水及淡水的能量用于对进入处理容器前的待处理海水进行加热。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其中，引出处理容器的淡水进入设置在处理容器工质溶液空间内的换热器管道内，与工质溶液进行热交换，被加热后的淡水再与进入处理容器前的待处理海水进行换热，加热待处理海水。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述浓海水、淡水与待处理海水的换热在三介质换热器中进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述正渗透膜组件为板式、卷式、中空纤维式或管式膜组件，所述正渗透膜组件的正渗透膜为醋酸纤维素正渗透膜、或聚酰胺正渗透膜；所述反渗透膜组件为板式、卷式、中空纤维式或管式膜组件，所述反渗透膜为醋酸纤维素膜、聚酰肼膜或聚酰胺膜。
10.一种用于实现权利要求1?9任一项所述方法的海水淡化处理装置，该海水淡化处理装置包括: 一处理容器，该处理容器的容置空间内设置有正渗透膜组件和反渗透膜组件，其中，所述反渗透膜组件设置于正渗透膜组件之上，正渗透膜组件与反渗透膜组件之间形成用于容置工质溶液的密闭空间； 温度控制系统，该温度控制系统用于控制所述工质溶液在垂直方向形成下部具有较高温度的温度梯度；优选地，所述温度控制系统为热泵； 优选地，所述海水淡化处理装置还包括对引出处理容器的浓海水及淡水的能量进行回收利用的能量回收系统。
【专利摘要】本发明提供了一种正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法及装置，所述方法包括：设置一处理容器，其容置空间内设置有正渗透膜组件和反渗透膜组件，反渗透膜组件设置于正渗透膜组件之上，两种渗透膜组件之间形成用于容置工质溶液的空间；待处理海水为正渗透膜的原料液，工质溶液为正渗透膜的汲取液；本发明主要是利用一种溶解度随温度变化较大的工质溶液，并控制工质溶液底部温度高于顶部，使底部高温高密度的工质溶液产生的渗透压远大于海水渗透压与顶部低温低密度工质溶液的渗透压之和，从而使得待处理海水中的水分透过正渗透膜进入汲取液，汲取液再向上经反渗透膜作用，反渗透膜透过水即为淡水。本发明的技术工艺简便、能耗低。
【IPC分类】C02F1-44, C02F103-08, B01D61-58
【公开号】CN104803451
【申请号】CN201510193763
【发明人】童成双
【申请人】童成双
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日