一种溶液的膜分离工艺方法及系统的制作方法

专利名称：一种溶液的膜分离工艺方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及溶液的分离工艺技术领域，尤其是涉及一种溶液的膜分离工艺方法及系统。
背景技术：
传统的溶液的分离工艺方法是当多种溶质溶解或者悬浮在一种或多种溶剂中时，通过去除部分溶剂来提高目标溶质的浓度，或者通过去除溶质和其他溶剂来提纯目标溶剂的一种溶液的分离工艺方法。传统的溶液的分离工艺方法有蒸馏分离工艺方法，其通过加热溶液使溶剂发生相转变，从而同时获得纯溶剂和高浓度的溶质。例如在果汁浓缩的应用中，水果中提取的果汁可以通过蒸馏分离工艺方法加热蒸发大量水分的方法来浓缩。但这种方法的缺陷是这种方法会使果汁浓缩物的营养价值降低，并且加热会较为严重的破坏果汁中的营养成分。又例如，在海水淡化的应用中，也常用蒸馏分离工艺方法，如多级闪蒸和多效蒸馏法进行海水淡化。此方法需要加热使水发生相变变成蒸气，然后让蒸气冷凝收集，其缺陷是加热过程能耗很大,成本较高。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种溶液的膜分离工艺方法，其能耗低、节约成本，有显著的社会效益和经济效益。为实现本发明的目的而提供的一种溶液的膜分离工艺方法，包括:A)正渗透膜分离工艺方法过程:在正渗透分离单元的正渗透膜的第一侧面上引入由一种或者多种第一溶质溶解在第一溶剂中构成的第一种溶液；在正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面上引入由一种或者多种第二溶质溶解在第二溶剂中构成的第二种溶液；其中，所述第二种溶液用作汲取液，其浓度高于第一种溶液，驱使所述第一种溶液中的至少一部分第一溶剂透过所述正渗透膜流向第二种溶液，所述第一种溶液由于失去至少一部分第一溶剂而被浓缩形成第三种溶液；所述第二种溶液由于增加了至少一部分第一溶剂使得第二种溶液的第二溶质浓度降低，形成第四种溶液。较优地，所述的溶液的膜分离工艺方法，还包括:B)所述压力膜分离工艺方法过程:将步骤A)正渗透膜分离工艺方法分离得到的所述第四种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到压力膜单元的压力膜的第一侧面；向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力驱使所述第四种溶液中的溶剂透过所述压力膜的第一侧面流入所述压力膜的第二侧面，得到压力膜的第一侧面的第五种溶液，和在压力膜的第二侧面的第六种溶液。
较优地，所述步骤B)还包括至少再一级的压力膜分离工艺方法过程；所述再一级的压力膜分离工艺方法过程，包括:将上一级压力膜工艺方法分离得到的所述第六种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到下一级压力膜单元的压力膜的第一侧面；向引入到下一级压力膜单元中的所述第六种溶液施加压力驱使所述第六种溶液中的溶剂透过所述下一级压力膜单元的压力膜的第一侧面流入所述压力膜的第二侧面，得到压力膜的第一侧面的第七种溶液，和在压力膜的第二侧面的第八种溶液；将所述第八种溶液作为第六种溶液，重复上述过程直到得到分离要求的最终产品溶液。较优地，所述步骤B)压力膜分离工艺方法过程还包括:第五种溶液被引入到正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面，重新作为第二种溶液使用。较优地，所述步骤B)中，在所述第五种溶液被引入到正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面之前，还包括:在所述第五种溶液加入第二溶质，使其与第二种溶液浓度相同。较优地，所述引入为连续地引入；所述流向为连续地流向。较优地，所述供料液和/或汲取液做在正渗透膜的膜面上流动产生的水压低于正渗透膜的机械强度。较优地，所述将第一种溶液引入正渗透膜第一侧面，包括:将所述正渗透膜的第一侧面浸入所述第一种溶液中；或者将所述第一种溶液流过所述正渗透膜的第一侧面。较优地，所述正渗透膜分离工艺方法的温度为4°C -50°C。较优地，所述供料液和/或汲取液的PH值在2-11之间。较优地，所述供料液和/或汲取液的PH值为在6-8之间或者是中性。较优地，所述正渗透膜的材质是有机材料或者无机材料。较优地，所述正渗透膜的材质为醋酸纤维素，三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种或者一种以上的组合。较优地，所述正渗透膜为组装成如下组件的膜件:中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜和/或卷式膜。较优地，所述正渗透膜结构是不对称结构或者是复合结构，包括支撑膜和复合膜。较优地，所述正渗透膜的成分为三醋酸纤维素，其结构为不对称膜结构，由皮层和孔隙度高的支撑层构成；其中，所述皮层的厚度为1_20μπι。较优地，所述压力膜分离工艺方法为反渗透、纳滤或者超滤压力膜分离工艺方法中的一种；所述压力膜为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜中的一种。较优地，所述压力膜为组装制作成中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜或卷式膜的组件。较优地，所述压力膜的结构是不对称结构或者是包括支撑膜和复合膜的复合结构。
较优地，所述压力膜的材质是有机材料或者是无机材料。较优地，所述材料为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种。较优地，当所述超滤膜被用于压力膜分离工艺方法时，配置所述第二溶液的第二溶质为糖、蛋白质、其他具有较高分子量的化合物或者盐类的溶质。较优地，当所述纳滤膜被用于压力膜分离工艺方法时，配置所述第二溶液的第二溶质为镁盐、钙盐、硫酸盐、碳酸盐和其他两价离子盐类。较优地，当所述反渗透膜被用于压力膜分离工艺时，配置第二溶液的第二溶质为钠盐、钾盐、氯盐、硝酸盐、其他多价盐类，和其他所有不能被超滤和纳滤膜有效截留的其他盐类。较优地，所述纳滤膜为美国科式纳滤膜，为复合膜结构，由皮层和多空的聚砜支撑层组成；其中，所述皮层的厚度为1-20 μ m。较优地，所述步骤B中，向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力，包括:使用压力泵把第四种溶液输送到压力膜表面；所述压力泵提供的压力足够大，使第四种溶液中的溶剂能够克服阻力透过所述压力膜。较优地，所述压力泵为柱塞泵、离心泵或隔膜泵中的一种。较优地，所述高压泵提供的压力为40_60bar ;或者所述高压泵提供的压力为高于SObar ;或者所述高压泵提供的压力为7.5-20bar ;或者所述所述高压泵提供的压力高于30bar。较优地，所述第四种溶液在压力膜表面的作用的方法是错流式的。较优地，所述压力膜分离工艺方法的工艺温度为4°C -50°C。较优地，所述第四种溶液的PH值在2-11之间。较优地，所述第四种溶液的PH值在6-8之间或者是中性的。较优地，所述第一种溶液浓度范围为0_50g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂是纯水；所述第一溶质为包含如下成分的溶质:钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐以及其他盐类，糖、蛋白质和其他化合物。较优地，所述第一种溶液是海水、盐水、苦咸水、灰水或者工业用水中的一种。较优地，所述第一种溶液浓度范围为0_50g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂是纯水；所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、锂离子、砷离子、硼离子、锶离子、钥离子、锰离子、铝离子、镉离子、铬离子、钴离子、铜离子、铁离子、铅离子、镍离子、硒离子、银离子、锌离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碘离子、溴离子、氟离子、碳酸根离子、磷酸根离子、硅酸根离子。较优地，所述第一种溶液是医药或者食品相关的流体，其浓度为0-100g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂为水；所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种成分:盐、糖、酶、蛋白质、维生素或者微生物的一种或多种。较优地，所述第二种溶液的浓度范围为0.01-6M ；所述第二种溶液的第二溶剂是水；所述第二种溶液的第二溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子和碳酸根离子。较优地，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.7-3.0M范围。较优地，所述第一种溶液为海水，所述第一种溶液的浓度为35000mg/L。较优地，所述第四种溶液的浓度为0.6-0.8M。较优地，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.1-0.5M范围。较优地，所述第一种溶液为二级出水。较优地，所述第四种溶液的浓度为0.05-0.4M。较优地，所述膜分离工艺方法应用于污水处理。较优地，所述膜分离工艺方法应用于液态食品加工。为实现本发明还提供一种溶液的膜分离系统，包括:正渗透分离单元；所述正渗透分离单元包括正渗透膜，容纳第一种溶液的第一室和容纳第二种溶液的第二室，所述第一室和第二室被正渗透膜隔开；在正渗透分离单元的第一室引入由一种或者多种第一溶质溶解在第一溶剂中构成的第一种溶液；在正渗透分离单元的第二室引入由一种或者多种第二溶质溶解在第二溶剂中构成的第二种溶液；其中，所述第二种溶液用作汲取液，其浓度高于第一种溶液，驱使所述第一种溶液中的至少一部分溶剂透过所述正渗透膜流向第二种溶液；所述第一种溶液由于失去至少一部分溶剂而被浓缩形成第三种溶液；所述第二种溶液由于增加了至少一部分溶剂使得第二种溶液的溶质浓度降低，形成第四种溶液。较优地，所述的溶液的膜分离系统，还包括压力膜单元；所述压力膜单元包括压力膜，容纳第四种溶液的第三室和容纳第六种溶液的第四室，所述第三室和第四室被压力膜隔开；将正渗透分离单元分离得到的所述第四种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到压力膜单元的第三室；向引入第三室中的所述第四种溶液施加压力驱使所述第四种溶液中的溶剂透过压力膜流入所述第四室，得到第三室中的第五种溶液，和在第四室中的第六种溶液。较优地，所述的溶液的膜分离系统，还包括至少一级的下一级压力膜单元；所述下一级压力膜单元包括下一级压力膜，容纳第六种溶液的第五室和容纳第八种溶液的第六室，所述第五室和第六室被下一级压力膜隔开；将所述第六种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到下一级压力膜单元的
第五室；向引入第五室中的所述第六种溶液施加压力驱使所述第六种溶液中的溶剂透过下一级压力膜流入所述第六室，得到第五室中的第七种溶液，和在第六室中的第八种溶液；将所述第八种溶液作为第六种溶液，重复在下一级压力膜单元中进行分离，直至得到符合要求的最终产品。 较优地，所述正渗透膜的材质是有机材料或者无机材料。较优地，所述正渗透膜的材质为醋酸纤维素，三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种或者一种以上的组合。较优地，所述正渗透膜为组装成如下组件的膜件:中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜和/或卷式膜。较优地，所述正渗透膜结构是不对称结构或者是复合结构，包括支撑膜和复合膜。较优地，所述正渗透膜的成分为三醋酸纤维素，其结构为不对称膜结构，由皮层和孔隙度高的支撑层构成；其中，所述皮层的厚度为1_20μπι。较优地，所述压力膜为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜中的一种。较优地，所述压力膜为组装制作成中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜或卷式膜的组件。较优地，所述压力膜的结构是不对称结构或者是包括支撑膜和复合膜的复合结构。较优地，所述压力膜的材质是有机材料或者是无机材料。较优地，所述材料为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种。较优地，当所述超滤膜被用于压力膜分离时，配置所述第二溶液的第二溶质为糖、蛋白质、其他具有较高分子量的化合物或者盐类的溶质。较优地，当所述纳滤膜被用于压力膜分离时，配置所述第二溶液的第二溶质为镁盐、钙盐、硫酸盐、碳酸盐和其他两价离子盐类。较优地，当所述反渗透膜被用于压力膜分离时，配置第二溶液的第二溶质为钠盐、钾盐、氯盐、硝酸盐、其他多价盐类，和其他所有不能被超滤和纳滤膜有效截留的其他盐类。较优地，所述纳滤膜为美国科式纳滤膜，为复合膜结构，由皮层和多空的聚砜支撑层组成；其中，所述皮层的厚度为1-20 μ m。较优地，所述向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力，为:使用压力泵把第四种溶液输送到压力膜表面；所述压力泵提供的压力足够大，使第四种溶液中的溶剂能够克服阻力透过所述压力膜。较优地，所述压力泵为柱塞泵、离心泵或隔膜泵中的一种。较优地，所述高压泵提供的压力为40_60bar。较优地，所述高压泵提供的压力为高于80bar。较优地，所述高压泵提供的压力为7.5_20bar。较优地，所述所述高压泵提供的压力高于30bar。较优地，所述第一种溶液浓度范围为0_50g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂是纯水；所述第一溶质为包含如下成分的溶质:钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐以及其他盐类，糖、蛋白质和其他化合物。较优地，所述第一种溶液是海水、盐水、苦咸水、灰水或者工业用水中的一种。
较优地，所述第一种溶液浓度范围为0_50g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂是纯水；所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、锂离子、砷离子、硼离子、锶离子、钥离子、锰离子、铝离子、镉离子、铬离子、钴离子、铜离子、铁离子、铅离子、镍离子、硒离子、银离子、锌离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碘离子、溴离子、氟离子、碳酸根离子、磷酸根离子、硅酸根离子。较优地，所述第一种溶液是医药或者食品相关的流体，其浓度为0-100g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂为水；所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种成分:盐、糖、酶、蛋白质、维生素或者微生物的一种或多种。较优地，所述第二种溶液的浓度范围为0.01-6M ；所述第二种溶液的第二溶剂是水；所述第二种溶液的第二溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子和碳酸根离子。较优地，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.7-3.0M范围。较优地，所述第一种溶液为海水，所述第一种溶液的浓度为35000mg/L。较优地，所述第四种溶液的浓度为0.6-0.8M。较优地，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.1-0.5M范围。较优地，所述第一种溶液为二级出水。较优地，所述第四种溶液的浓度为0.05-0.4M。较优地，所述膜分离系统应用于污水处理。较优地，所述膜分离系统应用于液态食品加工。本发明的有益效果是:本发明公开的溶液的膜分离工艺方法和系统，通过应用了正渗透分离工艺方法和/或压力膜分离工艺方法实现溶液分离，其相对于传统技术蒸馏运行能耗低，节约成本；工艺过程运行能耗相对较低，设备造价和维护的费用也比较低，有显著的社会效益和经济效益。并且，其在食品和药物浓缩、提纯的应用中，能有效的防止原料液中营养成分和有效成分被破坏，从而获得价廉质优产品。


图1为本发明实施例的溶液的膜分离系统示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式
详述本发明溶液的膜分离工艺方法和系统。应当理解，此处所描述的具体实施方式
仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例的一种溶液的膜分离工艺方法，包括:A)正渗透膜分离工艺方法过程:在正渗透分离单元的正渗透膜的第一侧面引入由一种或者多种第一溶质溶解在第一溶剂中构成的第一种溶液(供料液或原液)；
在正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面引入由一种或者多种第二溶质溶解在第二溶剂中构成的第二种溶液；其中，所述第二种溶液用作汲取液，其浓度高于第一种溶液(供料液)，驱使所述第一种溶液(供料液)中的至少一部分溶剂透过所述正渗透膜流向第二种溶液(汲取液)；所述第一种溶液由于失去至少一部分溶剂而被浓缩形成第三种溶液(浓缩液)；所述第二种溶液由于增加了至少一部分溶剂使得第二种溶液的溶质浓度降低，形成第四种溶液。所述第二种溶液(汲取液)具有比所述第一种溶液(供料液)更高的渗透压，驱使第一种溶液中的至少一部分溶剂透过正渗透膜流向第二种溶液。在渗透压的驱动力的作用下，第一种溶液中的至少一部分溶剂透过正渗透膜从第一侧面流向第二侧面并溶入第二种溶液中。第一种溶液由于失去至少一部分溶液而被浓缩形成第三种溶液(浓缩液)；第二种溶液由于增加了至少一部分溶剂使得第二种溶液的溶质浓度降低，形成第四种溶液(稀释的汲取液)。B)压力膜分离工艺方法过程:将正渗透膜分离工艺方法分离得到的所述第四种溶液(稀释的汲取液)收集起来并被作为一种中间产物引入到压力膜单元的压力膜的第一侧面；向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力驱使所述第四种溶液中的溶剂(包括第一溶剂和第二溶剂)透过流入所述压力膜的第二侧面，得到压力膜的第一侧面的第五种溶液(再浓缩的汲取液)，和在压力膜的第二侧面的第六种溶液。较佳地，本发明实施例的溶液的膜分离工艺方法，还包括至少再一级的压力膜分离工艺方法过程；所述再一级的压力膜分离工艺方法过程，包括:将上一级压力膜工艺方法分离得到的所述第六种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到下一级压力膜单元的压力膜的第一侧面；向引入到下一级压力膜单元中的所述第六种溶液施加压力驱使所述第六种溶液中的溶剂透过所述下一级压力膜单元的压力膜的第一侧面流入所述压力膜的第二侧面，得到压力膜的第一侧面的第七种溶液，和在压力膜的第二侧面的第八种溶液；将所述第八种溶液作为第六种溶液，重复上述过程直到得到分离要求的最终产品溶液。较佳地，作为一种可实施方式，进一步地，在压力膜分离工艺方法过程中，还包括如下工艺方法过程:所述第五种溶液(再浓缩的汲取液)被引入到正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面上，重新作为第二种溶液使用。第五种溶液(再浓缩的汲取液)可以重新用在正渗透工艺中作为汲取液引入到正渗透膜的第二侧面上再利用，从而减少制备第二种溶液(汲取液)的第二溶质的添加量；较佳地，第五种溶液(再浓缩的汲取液)被引入到正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面上之前，还包括如下工艺方法过程:在所述第五种溶液(再浓缩的汲取液)可以加入第二溶质，使其与第二种溶液(汲取液)浓度相同。较佳地，作为一种可实施方式，所述引入为连续地引入；所述流向为连续地流向。
较佳地，作为一种可实施方式，所述将第一种溶液引入正渗透膜第一侧面，为将所述正渗透膜的第一侧面浸入所述第一种溶液中；或者将所述第一种溶液流过所述正渗透膜的第一侧面。较佳地，作为一种可实施方式，所述压力膜为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜中的一种。较佳地，作为一种可实施方式，所述步骤B中，向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力，为:使用压力泵把第四种溶液输送到压力膜表面；所述压力泵提供的压力足够大，使第四种溶液中的溶剂能够克服阻力透过所述压力膜。所述压力泵为柱塞泵、离心泵或隔膜泵中的一种。下面进一步说明本发明实施例的溶液膜分离工艺方法过程:正渗透是指水或者其他溶剂通过半透膜从高水化学势溶液向低水化学势溶液的传递过程，正渗透原理的提出为膜分离工艺的发展指出了新的方向。正渗透是指水或者其他溶剂从较高水化学势(或较低渗透压)一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)一侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别引入两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液(Feedsolution),另一种为具有较高渗透压的驱动液(Draw solution),正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，使得水或者其他溶剂能从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液一侧。为了本发明的技术能产生渗透压使目标溶剂能够从溶液中提取出来，作为一种可实施方式，第一种溶液，本发明实施例中，称为原液或者供料液，被引入与正渗透膜或者其他类似膜的一面(第一侧面)接触；第二种溶液一本发明实施例中，称为汲取液，其浓度总是高于第一种溶液——被引入与正渗透膜或者其他类似膜的另外一面(第二侧面)接触。在这种由供料液、正渗透膜和汲取液组成的系统中，两种溶液的盐浓度差异产生的渗透压差就会成为系统的驱动力。在这种驱动力的作用下，供料液中的溶剂就会透过正渗透膜进入汲取液中，这样汲取液中的溶剂增加而溶质浓度降低。随着汲取液中的溶剂量增加，汲取液被稀释，成为稀释的汲取液。作为一种可实施方式，第一种溶液(原液或者供料液)可以是由不同类型的溶质和溶剂组成。当第一种溶液被引入与正渗透膜的一面接触而汲取液被引入到正渗透膜的另一面时，供料液中的溶剂就会因为正渗透而被提取出来。这样，供料液就会被浓缩形成较高溶质浓度的盐水。较佳地，根据供料液的不同，所述较高溶质浓度的盐水可以被收集然后作为输送到下游工艺使用；也可以进一步处理后生产出单一溶质或者含多种溶质的盐水或沉淀，重新利用作为矿物质或者副产品；也可以通过适当的处理后排放。较佳地，本发明实施例中，作为一种可实施方式，所述正渗透膜可以是任何类型的半透膜，只要它们可以允许溶剂如水等通过，但是控制各种类型的溶解溶质通过。较佳地,作为一种可实施方式,所述第一种溶液是海水、盐水、苦咸水、灰水或者工业用水，其浓度范围为0-50g/L ；较佳地，作为一种可实施方式，所述第一溶质包括但不限于包含如下成分的溶质:钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐以及其他盐类，糖、蛋白质和其他化合物。或者是，作为另一种可实施方式，所述第一溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、锂离子、砷离子、硼离子、锶离子、钥离子、锰离子、铝离子、镉离子、铬离子、钴离子、铜离子、铁离子、铅离子、镍离子、硒离子、银离子、锌离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碘离子、溴离子、氟离子、碳酸根离子、磷酸根离子、硅酸根离子。所述第一溶剂是纯水。较佳地，所述第二种溶液浓度范围为0.01-6M(摩尔);所述第二溶质包括但不限于包含如下成分的溶质:以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子和碳酸根离子；所述第二溶剂为纯水。作为一种可实施方式，所述正渗透膜可以组装制作成各种结构的组件的膜件，包括但不局限于中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜和卷式膜。作为一种可实施方式，所述正渗透膜的材质可以是有机材料也可以是无机材料；这些材料包括但不局限于醋酸纤维素，三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料。作为一种可实施方式，所述正渗透膜结构可以是不对称结构也可以是复合结构，包括支撑膜和复合膜。较佳地，本发明实施例中，所述正渗透工艺方法可以在不同的工艺条件下运行；所述供料液和汲取液在正渗透膜表面上作用的方式既可以是静态的也可以是错流式的；所述温度对工艺影响不大，较佳地，所述工艺方法温度为4°C _50°C的温度范围运行。 所述供料液和/或汲取液的PH值一根据正渗透膜材质的不同，可以选择在2-11之间。较佳地，所述供料液和/或汲取液的PH值为在6-8之间或者是中性的。较佳地，为了保持正渗透膜的结构完整性，供料液和/或汲取液做在正渗透膜的膜面上流动产生的水压低于正渗透膜的机械强度。随着供料液中的溶剂通过正渗透膜进入汲取液，汲取液会被稀释从而形成稀释的汲取液。作为一种可实施方式，在某些应用中，这种稀释的汲取液会被收集并作为中间产物输送到第二级分离工艺中去提取大部分溶剂，从而生产出最终产品——纯化溶剂。然后，进入工艺步骤B)，所述的稀释的汲取液被收集起来并被作为一种中间产物(第四种溶液)输送到压力膜的第一侧面，通过第二级分离工艺(压力膜分离工艺方法)把稀释的汲取液中的大部分溶剂提取出来成为最终纯化溶剂产品。较佳地，作为一种可实施方式，第二级分离工艺同时会产生另外一个液体(第五种溶液)，即浓缩液。所述浓缩液可以重新用在正渗透分离工艺方法中作为汲取液，从而减少制备汲取液的溶质的添加量。较佳地，作为一种可实施方式，所述稀释的汲取液如果稀释倍数足够大并且不用输送去第二级分离工艺(压力膜分离工艺方法)，就可以直接作为产品溶液，即不用进行工艺方法步骤B)的过程。
在本发明实施中，以压力膜分离工艺方法被用作第二级分离工艺方法。较佳地，作为一种可实施方式，所述压力膜分离工艺方法是包括但不限于反渗透、纳滤或超滤等压力膜分离工艺方法。所述压力膜分离工艺方法的选择取决于很多因素，包括但不局限于正渗透工艺中使用的溶质种类、稀释的汲取液中提取的溶剂的品质等等。在利用压力膜分离工艺方法进行分离时，在一定的压力下，稀释的汲取液被压力引入与一种分离膜表面接触，例如纳滤膜。在与纳滤膜表面接触的过程中，稀释的汲取液通过压力泵获得持续的压力。这样，在水压的驱动下，稀释的汲取液中的溶剂通过纳滤膜进入溶剂收集器，或者称为出水收集器，成为第一种产品(第六种溶液)。因为纳滤膜能够只允许稀释的汲取液中溶剂通过而截留住溶质，所以出水收集器中的第一种产品被纯化了。同时，通过压力膜分离工艺方法分离后，汲取液和一些剩余的溶剂一起被收集作为第二种产品(第五种溶液)。较佳地，作为一种可实施方式，在许多应用中，第二种产品(第五种溶液)可以被重新用作正渗透工艺中的汲取液(第二种溶液)，从而减少配置汲取液所需的溶质用量。作为另一种可实施方式，在其他一些应用中，第二种产品(第五种溶液)会被进一步处理，生产出含有溶质的盐水或者将汲取液溶质沉淀出来留给下游工艺使用。较佳地，所述压力膜可以是任何类型的半透膜，只要它们可以允许溶剂如水等通过，但是控制各种类型的溶解溶质通过，所述溶质为包括但不限定如下成分的溶质:钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐以及其他盐类，糖、蛋白质和其他化合物。所述压力膜可以为组装制作成各种结构的组件，包括但不局限于中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜或卷式膜。所述压力膜包括但不局限于反渗透膜、纳滤膜、超滤膜。所述压力膜的选择取决于但不局限于正渗透工艺方法中使用的溶质种类、第一种产品(第六种溶液)中溶剂的品质等等。作为一种可实施方式，I)当超滤膜被用于压力膜分离工艺方法时，配置汲取液的溶质包括但不局限于糖、蛋白质、其他具有较高分子量的化合物或者盐类；作为另一种可实施方式，2)当纳滤膜被用于压力膜分离工艺方法时，配置第二溶液(汲取液)的第二溶质包括但不局限于镁盐、钙盐、硫酸盐、碳酸盐和其他两价离子盐类；作为再一种可实施方式，3)当反渗透膜被用于压力膜分离工艺时，配置第二溶液(汲取液)的第二溶质包括但不局限于钠盐、钾盐、氯盐、硝酸盐、其他多价盐类，和其他所有不能被超滤和纳滤膜有效截留的其他盐类。较佳地，所述压力膜的材质可以是有机材料也可以是无机材料。这些材料包括但不局限于醋酸纤维素，三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料。较佳地，所述压力膜结构可以是不对称结构也可以是包括支撑膜和复合膜的复合结构。所述压力膜分离工艺方法可以在不同的工艺条件下运行。较佳地，所述第四种溶液(稀释的汲取液)在压力膜表面上作用的方式是错流式的。
作为一种可实施方式，使用压力泵把稀释的汲取液输送到压力膜表面。较佳地，所述压力泵可以是但不局限于柱塞泵、离心泵和隔膜泵。泵材质可以是是任何材料，只有这种材料不会与稀释的汲取液中的溶质和溶剂发生反应，而且，这种材料还必须能够承受足够的压力，所述压力泵提供的压力必须足够大，使溶剂能够克服阻力透过分离膜。所述压力膜分离工艺方法中，较佳地，作为一种可实施方式，其工艺温度在4°C_50°C的温度范围运行。其工艺方法中第四种溶液(稀释的汲取液)的PH值——根据分离膜材质的不同，可以选择在2-11之间。较佳地,作为一种可实施方式,在一些具体应用中，PH值范围可以在6-8之间或者是中性的。如图1所示，本发明实施例还提供一种溶液的膜分离系统，包括:正渗透分离单元100 ；所述正渗透分离单元100包括正渗透膜101，容纳第一种溶液的第一室102和容纳第二种溶液的第二室103，所述第一室102和第二室103被正渗透膜101隔开；在正渗透分离单元100的第一室102引入由一种或者多种第一溶质溶解在第一溶剂中构成的第一种溶液；在正渗透分离单元100的第二室103引入由一种或者多种第二溶质溶解在第二溶剂中构成的第二种溶液；其中，所述第二种溶液用作汲取液，其浓度高于第一种溶液，驱使所述第一种溶液中的至少一部分溶剂透过所述正渗透膜101流向第二种溶液；所述第一种溶液由于失去至少一部分溶剂而被浓缩形成第三种溶液；所述第二种溶液由于增加了至少一部分溶剂使得第二种溶液的溶质浓度降低，形成第四种溶液。较佳地，作为一种可实施方式，所述的溶液的膜分离系统，还包括压力膜单元110 ；所述压力膜单元110包括压力膜111，容纳第四种溶液的第三室112和容纳第六种溶液的第四室113，所述第三室112和第四室113被所述压力膜111隔开；将正渗透分离单元分离得到的所述第四种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到压力膜单元110的第三室112 ；向引入第三室112中的所述第四种溶液施加压力驱使所述第四种溶液中的溶剂透过压力膜111流入所述第四室113，得到第三室112中的第五种溶液，和在第四室113中的第六种溶液。较优的，所述溶液的膜分离系统还包括至少一级的下一级压力膜单元120 ；下一级压力膜单元120包括下一级压力膜121，容纳第六种溶液的第五室122和容纳第八种溶液的第六室123 ；将所述第六种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到下一级压力膜单元120的第五室122 ；向引入第五室122中的所述第六种溶液施加压力驱使所述第六种溶液中的溶剂透过下一级压力膜121流入所述第六室123，得到第五室122中的第七种溶液，和在第六室123中的第八种溶液；将所述第八种溶液作为第六种溶液，重复在下一级压力膜单元120中进行分离，直至得到符合要求的最终产品。
下面进一步详细描述本发明实施例的溶液的膜分离系统。如图1所示，所述供料液输送到第一室102，第一室102直接与正渗透膜101的第一侧面接触，如箭头方向所示；作为一种可实施方式，所述第一种溶液供料液，可以是海水、苦咸水、污水、污染水、果汁、低溶质含量液体或其他溶液。同时，将第二种溶液(汲取液)引入到第二室103，与正渗透膜101的第二侧面接触，使汲取液直接与正渗透膜的第二侧面接触；所述第二种溶液产生足够大的渗透压来驱使第一溶液中的溶剂从正渗透膜101的第一侧面渗透到第二侧面。第二种溶液称为汲取液，由第二溶质溶于第二溶剂中形成，它具有很高的溶质含量，可以产生足够大的渗透压来驱使第一种溶液(供料液)中的第一溶剂透过正渗透膜101进入第二种溶液(汲取液)。作为一种可实施方式，在很多应用中，水作为第二种溶液(汲取液)的第二溶剂，同时也是需要从第一溶液(供料液)中提取的目标溶剂(第一溶剂)。第一种溶液(供料液)中第一溶剂的提取量取决于第一种溶液(供料液)与第二种溶液(汲取液)之间的溶质浓度差，溶质浓度差越大，也就是说第二种溶液(汲取液)的溶质浓度越高，正渗透工艺方法提取的溶剂越多。第一种溶液(供料液)失去大部分第一溶剂后变成第三种溶液，称为第三种溶液(浓缩液)，作为一种可实施方式，所述第三种溶液(浓缩液)如果被视为无用物则会被进一步处理或者排放；作为另一种可实施方式，在另外一些应用中，所述第三种溶液(浓缩液)被视为有用的产品，因此会被收集起来进行进一步加工或者在下游工艺方法使用。第二种溶液(汲取液)因为从第一种溶液(供料液)汲取了第一溶剂而被稀释，形成第四种溶液(稀释的汲取液)，被输送到第三室(汲取液室)112中收集起来。第四种溶液(稀释的汲取液)然后引入到第三室(汲取液室)112并在压力膜单元110的压力膜111第一侧面，通过压力膜分离工艺方法从中提取出第一溶剂和第二溶剂，产生第六种溶液(产品流体)，进入到第四室113中。压力膜分离工艺方法还产生第五种溶液(再浓缩的汲取液)，可以被回收利用作为第二种溶液(汲取液)使用。较佳地，作为一种可实施方式，在回收利用之前，第五种溶液(再浓缩的汲取液)在第三室(汲取液室)112，通过添加高浓度溶液或者固体溶质的方法来调节其浓度，使其具有了和初始第二种溶液(汲取液)相同的浓度。下面进一步详细说明本发明实施例的溶液的膜分离系统。第一种溶液(供料液)被收集在第一室102中。第一种溶液(供料液)可以是不同类型的水溶液，包括并不局限于海水、盐水、苦咸水、灰水和工业水溶液；可以获得的第六种溶液(产品水)是饮用水或者高品质工业水。作为一种可实施方式，所述第一种溶液(供料液)可以是包含钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、锂盐、砷盐、硼盐、锶盐、钥盐、锰盐、铝盐、镉盐、铬盐、钴盐、铜盐、铁盐、铅盐、镍盐、硒盐、银盐、锌盐、氯盐、硝酸根盐、硫酸根盐、碘盐、溴盐、氟盐、碳酸根盐、磷酸根盐、硅酸根盐中的一种或者多种作为第一溶质，与第一溶剂(水)组合的水溶液。作为另一种可实施方式，在一些应用中，所述第一种溶液(供料液)可以是废水，包括工业废水、市政废水、含有离子和各种类型有机化合物(第一溶质)的被污染的水溶液(第一溶剂为水)。作为再一种可实施方式，在另外一些情况下，所述第一种溶液(供料液)可能含有一种或多种第一溶质，目标是浓缩和回用，例如果汁、药物、蛋白质、其他有机化合物、甚至是微生物的水溶液(第一溶剂为水)。第一种溶液(供料液)被输送到第一室102与正渗透膜101的第一侧面接触。然后，引入第二种溶液(汲取液)到第二室103中。所述第二种溶液(汲取液)是通过添加和溶解一种或多种盐、有机化合物与水中形成的。作为一种可实施方式，所述第二种溶液中的盐可以是包含钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、氯离子、硝酸根离子和碳酸根离子中的一种或者多种(第二溶质)的组合的盐类(第二溶剂为水)。作为另一种可实施方式，在一些应用中，所述第二种溶液(汲取液)可以含有有机化合物(第二溶质)，这些有机化合物与水(第二溶剂)有很强的亲和力，可以完全溶解于水中形成高浓度溶液。所述第二种溶液(汲取液)被引入与正渗透膜101的第二侧面接触，这样，第一种溶液(供料液)和第二种溶液(汲取液)之间的浓度差就会产生渗透压差，驱使第一溶剂(水)从第一种溶液(供料液)透过正渗透膜101进入第二种溶液(汲取液)。在正渗透工艺方法中失去大部分第一溶剂(水)后，浓缩的第一种溶液(供料液)被收集为第三种溶液(浓缩液)。作为一种可实施方式，在一些情况下，第三种溶液(浓缩液)被进一步处理后排放或者直接排放。作为另一种可实施方式，在另外一些情况下，第三种溶液(浓缩液)可以提供最终产品，可以是第三种溶液(浓缩液)也可以是经过进一步加工后形成的沉淀物。作为再一种可实施方式，第二种溶液(汲取液)在正渗透工艺方法中汲取第一溶剂(水)后稀释，收集起来为第四种溶液(稀释的汲取液)。为了提纯从第一种溶液(供液料)中汲取的第一溶剂(水)，本发明实施例中，进一步采用压力膜分离工艺方法进行分离。作为一种可实施方式，第四种溶液(稀释的汲取液)被引入输送至高压泵(未示出)，高压泵将第四种溶液压入装有作为压力膜的半透膜的第三室(高压容器)112中。在足够高的压力下，第一溶剂和第二溶剂(纯水)透过作为压力膜111的半透膜成为第六种溶液(产品水)。第三室(高压容器)112可以装填反渗透膜、纳滤膜或者超滤膜作为压力膜111。作为一种可实施方式，在一些情况下，一级压力膜分离工艺方法获得的第六种溶液(产品水)就可以达到饮用水或者工业水标准。作为另一种可实施方式，较佳地，在有些情况下，如果第六种溶液(产品水)中含有少量溶质，水质无法达到产品要求，则需要使用二级压力膜分离工艺方法进一步提纯第六种溶液(产品水)使之达到饮用水或者工业水标准。作为一种可实施方式，第四种溶液(稀释的汲取液)在通过压力膜分离工艺方法分离后，由于大部分溶剂(水)通过了压力膜因此被浓缩，成为第五种溶液(再浓缩的汲取液)，输送到能量回收装置(未示出)回收能量后，第五种溶液(再浓缩的汲取液)输送回第二室，回收利用做正渗透工艺方法的第二种溶液(汲取液)。较佳地，作为一种可实施方式，在有些情况下，在第五种溶液(再浓缩的汲取液)可能与第二种溶液(初始汲取液)的浓度不同，因此需要加入浓溶液或者固体溶质使其与初始的第二种溶液浓度相同。下面通过一实施例采用硫酸钠作为第二种溶液(汲取液)的第二溶质进行海水淡化，说明本发明实施例的溶液膜分离工艺方法和系统。在本发明实施例溶液膜分离工艺方法应用进行海水淡化工艺方法中，第一种溶液——海水的典型盐浓度是35000mg/L，被输送到第一室102中。海水成分
权利要求
1.一种溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，包括: A)正渗透膜分离工艺方法过程: 在正渗透分离单元的正渗透膜的第一侧面上引入由一种或者多种第一溶质溶解在第一溶剂中构成的第一种溶液； 在正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面上引入由一种或者多种第二溶质溶解在第二溶剂中构成的第二种溶液；其中，所述第二种溶液用作汲取液，其浓度高于第一种溶液，驱使所述第一种溶液中的至少一部分第一溶剂透过所述正渗透膜流向第二种溶液，所述第一种溶液由于失去至少一部分第一溶剂而被浓缩形成第三种溶液；所述第二种溶液由于增加了至少一部分第一溶剂使得第二种溶液的第二溶质浓度降低，形成第四种溶液。
2.根据权利要求1所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，还包括: B)所述压力膜分离工艺方法过程: 将步骤A)正渗透膜分离工艺方法分离得到的所述第四种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到压力膜单元的压力膜的第一侧面； 向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力驱使所述第四种溶液中的溶剂透过所述压力膜的第一侧面流入所述压力膜的第二侧面，得到压力膜的第一侧面的第五种溶液，和在压力膜的第二侧面的第六种溶液。
3.根据权利要求2所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述步骤B)还包括至少再一级的压力膜分离工艺方法过程； 所述再一级的压力膜分离工艺方法过程，包括: 将上一级压力膜工艺方法分离 得到的所述第六种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到下一级压力膜单元的压力膜的第一侧面； 向引入到下一级压力膜单元中的所述第六种溶液施加压力驱使所述第六种溶液中的溶剂透过所述下一级压力膜单元的压力膜的第一侧面流入所述压力膜的第二侧面，得到压力膜的第一侧面的第七种溶液，和在压力膜的第二侧面的第八种溶液； 将所述第八种溶液作为第六种溶液，重复上述过程直到得到分离要求的最终产品溶液。
4.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述步骤B)压力膜分离工艺方法过程还包括: 第五种溶液被引入到正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面，重新作为第二种溶液使用。
5.根据权利要求4所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述步骤B)中，在所述第五种溶液被引入到正渗透分离单元的正渗透膜的第二侧面之前，还包括: 在所述第五种溶液加入第二溶质，使其与第二种溶液浓度相同。
6.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于: 所述引入为连续地引入； 所述流向为连续地流向。
7.根据权利要求1所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述供料液和/或汲取液做在正渗透膜的膜面上流动产生的水压低于正渗透膜的机械强度。
8.根据权利要求1所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述将第一种溶液引入正渗透膜第一侧面，包括: 将所述正渗透膜的第一侧面浸入所述第一种溶液中； 或者 将所述第一种溶液流过所述正渗透膜的第一侧面。
9.根据权利要求2或3所述的溶液膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜分离工艺方法的温度为4°C -50°C。
10.根据权利要求9所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述供料液和/或汲取液的PH值在2-11之间。
11.根据权利要求10所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述供料液和/或汲取液的PH值为在6-8之间或者是中性。
12.根据权利要求1所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜的材质是有机材料或者无机材料。
13.根据权利要求12所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜的材质为醋酸纤维素，三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种或者一种以上的组合。
14.根据权利要求12或13所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜为组装成如下组件的膜件: 中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜和/或卷式膜。
15.根据权利要求12或13所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜结构是不对称结构或者是复合结构，包括支撑膜和复合膜。
16.根据权利要求12所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜的成分为三醋酸纤维素，其结构为不对称膜结构，由皮层和孔隙度高的支撑层构成；其中，所述皮层的厚度为1-20 μ m。
17.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述压力膜分离工艺方法为反渗透、纳滤或者超滤压力膜分离工艺方法中的一种；所述压力膜为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜中的一种。
18.根据权利要求17所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述压力膜为组装制作成中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜或卷式膜的组件。
19.根据权利要求18所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述压力膜的结构是不对称结构或者是包括支撑膜和复合膜的复合结构。
20.根据权利要求19所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述压力膜的材质是有机材料或者是无机材料。
21.根据权利要求20所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述材料为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种。
22.根据权利要求17所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，当所述超滤膜被用于压力膜分离工艺方法时，配置所述第二溶液的第二溶质为糖、蛋白质、其他具有较高分子量的化合物或者盐类的溶质。
23.根据权利要求17所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，当所述纳滤膜被用于压力膜分离工艺方法时，配置所述第二溶液的第二溶质为镁盐、钙盐、硫酸盐、碳酸盐和其他两价离子盐类。
24.根据权利要求17所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，当所述反渗透膜被用于压力膜分离工艺时，配置第二溶液的第二溶质为钠盐、钾盐、氯盐、硝酸盐、其他多价盐类，和其他所有不能被超滤和纳滤膜有效截留的其他盐类。
25.根据权利要求17所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述纳滤膜为美国科式纳滤膜，为复合膜结构，由皮层和多空的聚砜支撑层组成；其中，所述皮层的厚度为1-20 u m。
26.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述步骤B中，向弓丨入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力，包括: 使用压力泵把第四种溶液输送到压力膜表面； 所述压力泵提供的压力足够大，使第四种溶液中的溶剂能够克服阻力透过所述压力膜。
27.根据权利要求26所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述压力泵为柱塞泵、离心泵或隔膜泵中的一种。
28.根据权利要求27所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述高压泵提供的压力为40-60bar。
29.根据权利要求27所述 的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述高压泵提供的压力为高于80bar。
30.根据权利要求27所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述高压泵提供的压力为 7.5-20bar。
31.根据权利要求27所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述所述高压泵提供的压力高于30bar。
32.根据权利要求26所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第四种溶液在压力膜表面的作用的方法是错流式的。
33.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述压力膜分离工艺方法的工艺温度为4°C -50°C。
34.根据权利要求33所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第四种溶液的PH值在2-11之间。
35.根据权利要求33所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第四种溶液的PH值在6-8之间或者是中性的。
36.根据权利要求1至3任一项所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第一种溶液浓度范围为0-50g/L ； 所述第一种溶液的第一溶剂是纯水； 所述第一溶质为包含如下成分的溶质:钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐以及其他盐类，糖、蛋白质和其他化合物。
37.根据权利要求36所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第一种溶液是海水、盐水、苦咸水、灰水或者工业用水中的一种。
38.根据权利要求1至3任一项所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第一种溶液浓度范围为0-50g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂是纯水； 所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、锂离子、砷离子、硼离子、锶离子、钥离子、锰离子、铝离子、镉离子、铬离子、钴离子、铜离子、铁离子、铅离子、镍离子、硒离子、银离子、锌离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碘离子、溴离子、氟离子、碳酸根离子、磷酸根离子、硅酸根离子。
39.根据权利要求1至3任一项所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第一种溶液是医药或者食品相关的流体，其浓度为0-100g/L ； 所述第一种溶液的第一溶剂为水； 所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种成分:盐、糖、酶、蛋白质、维生素或者微生物的一种或多种。
40.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第二种溶液的浓度范围为0.01-6M; 所述第二种溶液的第二溶剂是水； 所述第二种溶液的第二溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子和碳酸根离子。
41.根据权利要求40所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.7-3.0M范围。
42.根据权利要求40所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第一种溶液为海水，所述第一种溶液的浓度为35000mg/L。
43.根据权利要求42所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第四种溶液的浓度为0.6-0.8M。
44.根据权利要求40所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.1-0.5M范围。
45.根据权利要求44所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第一种溶液为二级出水。
46.根据权利要求45所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述第四种溶液的浓度为 0.05-0.4M。
47.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述膜分离工艺方法应用于污水处理。
48.根据权利要求2或3所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述膜分离工艺方法应用于液态食品加工。
49.一种溶液的膜分离系统，其特征在于，包括:正渗透分离单元； 所述正渗透分离单元包括正渗透膜，容纳第一种溶液的第一室和容纳第二种溶液的第二室，所述第一室和第二室被正渗透膜隔开； 在正渗透分离单元的第一室引入由一种或者多种第一溶质溶解在第一溶剂中构成的第一种溶液； 在正渗透分离单元的第二室引入由一种或者多种第二溶质溶解在第二溶剂中构成的第二种溶液；其中，所述第二种溶液用作汲取液，其浓度高于第一种溶液，驱使所述第一种溶液中的至少一部分溶剂透过所述正渗透膜流向第二种溶液；所述第一种溶液由于失去至少一部分溶剂而被浓缩形成第三种溶液；所述第二种溶液由于增加了至少一部分溶剂使得第二种溶液的溶质浓度降低，形成第四种溶液。
50.根据权利要求49所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，还包括压力膜单元； 所述压力膜单元包括压力膜，容纳第四种溶液的第三室和容纳第六种溶液的第四室，所述第三室和第四室被压力膜隔开； 将正渗透分离单元分离得到的所述第四种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到压力膜单元的第三室； 向引入第三室中的所述第四种溶液施加压力驱使所述第四种溶液中的溶剂透过压力膜流入所述第四室，得到第三室中的第五种溶液，和在第四室中的第六种溶液。
51.根据权利要求50所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，还包括至少一级的下一级压力膜单元； 所述下一级压力膜单元包括下一级压力膜，容纳第六种溶液的第五室和容纳第八种溶液的第六室，所述第五室和第六室被下一级压力膜隔开；将所述第六种溶液收集起来并被作为一种中间产物引入到下一级压力膜单元的第五室; 向引入第五室中的所述第六种溶液施加压力驱使所述第六种溶液中的溶剂透过下一级压力膜流入所述第六室，得到第五室中的第七种溶液，和在第六室中的第八种溶液；将所述第八种溶液作为第六种溶液，重复在下一级压力膜单元中进行分离，直至得到符合要求的最终产品。
52.根据权利要 求49所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述正渗透膜的材质是有机材料或者无机材料。
53.根据权利要求52所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述正渗透膜的材质为醋酸纤维素，三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种或者一种以上的组合。
54.根据权利要求52或53所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述正渗透膜为组装成如下组件的膜件: 中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜和/或卷式膜。
55.根据权利要求52或53所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述正渗透膜结构是不对称结构或者是复合结构，包括支撑膜和复合膜。
56.根据权利要求52所述的溶液的膜分离工艺方法，其特征在于，所述正渗透膜的成分为三醋酸纤维素，其结构为不对称膜结构，由皮层和孔隙度高的支撑层构成；其中，所述皮层的厚度为1-20 μ m。
57.根据权利要求50或51所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述压力膜为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜中的一种。
58.根据权利要求57所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述压力膜为组装制作成中空纤维膜、管式膜、毛细管膜、平板膜或卷式膜的组件。
59.根据权利要求58所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述压力膜的结构是不对称结构或者是包括支撑膜和复合膜的复合结构。
60.根据权利要求59所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述压力膜的材质是有机材料或者是无机材料。
61.根据权利要求60所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述材料为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚砜、聚四氟乙烯、聚酰胺、其他复合类型的材料、陶瓷材料中的一种。
62.根据权利要求60所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，当所述超滤膜被用于压力膜分离时，配置所述第二溶液的第二溶质为糖、蛋白质、其他具有较高分子量的化合物或者盐类的溶质。
63.根据权利要求60所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，当所述纳滤膜被用于压力膜分离时，配置所述第二溶液的第二溶质为镁盐、钙盐、硫酸盐、碳酸盐和其他两价离子盐类。
64.根据权利要求60所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，当所述反渗透膜被用于压力膜分离时，配置第二溶液的第二溶质为钠盐、钾盐、氯盐、硝酸盐、其他多价盐类，和其他所有不能被超滤和纳滤膜有效截留的其他盐类。
65.根据权利要求60所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述纳滤膜为美国科式纳滤膜，为复合膜结构，由皮层和多空的聚砜支撑层组成；其中，所述皮层的厚度为1-20 μm
66.根据权利要求50或51所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述向引入到压力膜单元中的所述第四种溶液施加压力，为: 使用压力泵把第四种溶液输送到压力膜表面； 所述压力泵提供的压力足够大，使第四种溶液中的溶剂能够克服阻力透过所述压力膜。
67.根据权利要求66所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述压力泵为柱塞泵、离心泵或隔膜泵中的一种。
68.根据权利要求67所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述高压泵提供的压力为 40-60bar。
69.根据权利要求67所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述高压泵提供的压力为高于80bar。
70.根据权利要求67所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述高压泵提供的压力为 7.5_20bar。
71.根据权利要求67所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述所述高压泵提供的压力高于30bar。
72.根据权利要求49至51任一项所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第一种溶液浓度范围为0-50g/L ； 所述第一种溶液的第一溶剂是纯水； 所述第一溶质为包含如下成分的溶质:钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、氯盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐以及其他盐类，糖、蛋白质和其他化合物。
73.根据权利要求72所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第一种溶液是海水、盐水、苦咸水、灰水或者工业用水中的一种。
74.根据权利要求49至51任一项所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第一种溶液浓度范围为0-50g/L ；所述第一种溶液的第一溶剂是纯水； 所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、锂离子、砷离子、硼离子、锶离子、钥离子、锰离子、铝离子、镉离子、铬离子、钴离子、铜离子、铁离子、铅离子、镍离子、硒离子、银离子、锌离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碘离子、溴离子、氟离子、碳酸根离子、磷酸根离子、硅酸根离子。
75.根据权利要求49至51任一项所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第一种溶液是医药或者食品相关的流体，其浓度为0-100g/L ； 所述第一种溶液的第一溶剂为水； 所述第一种溶液的第一溶质包含以下一种或者多种成分:盐、糖、酶、蛋白质、维生素或者微生物的一种或多种。
76.根据权利要求50或51所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第二种溶液的浓度范围为0.01-6M; 所述第二种溶液的第二溶剂是水； 所述第二种溶液的第二溶质包含以下一种或者多种离子:钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、铝离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子和碳酸根离子。
77.根据权利要求76所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.7-3.0M范围。
78.根据权利要求73所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第一种溶液为海水，所述第一种溶液的浓度为35000mg/L。
79.根据权利要求78所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第四种溶液的浓度为 0.6-0.8M。
80.根据权利要求79所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第二种溶液为硫酸钠水溶液，浓度在0.1-0.5M范围。
81.根据权利要求73所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第一种溶液为二级出水。
82.根据权利要求81所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述第四种溶液的浓度为 0.05-0.4M。
83.根据权利要求50或51所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述膜分离系统应用于污水处理。
84.根据权利要求50或51所述的溶液的膜分离系统，其特征在于，所述膜分离系统应用于液态食品加工。
全文摘要
本发明涉及一种溶液的膜分离工艺方法及系统，其结合正渗透膜工艺和压力膜分离工艺，使用海水、各种污水、果汁、药物溶液等作为供料液，使用一种浓盐水作为汲取液，在正渗透工艺中渗透压驱使供料液中的水透过正渗透膜进入汲取液；稀释的汲取液进入压力膜分离工艺，在外压的驱使下，汲取液从供料液中汲取的水透过压力膜，成为产品水，而稀释的汲取液则再浓缩成为高浓度的汲取液，重新送回到正渗透工艺作为汲取液使用。本发明可以用于海水淡化、市政污水和工业废水的回用、食品和药物加工行业的浓缩、提纯等。工艺简单，能耗较低，大大降低了工程造价和运行成本，具有显著的社会效益和经济效益。
文档编号B01D61/00GK103182246SQ20111044883
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者蔡军刚, 黄浩勇, 陈建翔, 罗灼彪, 段伟 申请人:新加坡三泰水技术有限公司