nm。如前述实施方式，膜720为键合在一起以限定片的碳原子的单原子层厚度层。单石墨烯片的厚度大约为0.2到0.3纳米(nm)。膜具有暴露于介质的加压流的第一或顶表面722和与表面722相对的第二或底表面723。前述实施方式中描述的石墨烯片的所有特征和属性均提供在本实施方式中。然而，在本实施方式中，孔的尺寸范围可为从0.6纳米的有效直径到1.2纳米的有效直径以适用于过滤或分离所提供的介质。换句话说，孔中的一些可具有0.6纳米的直径，一些可具有0.9纳米的直径，并且其他可具有1.2纳米的直径。不同尺寸的孔的任何组合与比例均可被使用。就脱盐或去离子水的情况来说，孔的这个范围被认为足以不允许大多数钠离子和氯离子通过石墨烯膜，而允许水分子通过。在其他实施方式中，对于错流几何状装置，用于气体分离的穿孔直径范围为从0.2到0.6nm，用于盐分离的穿孔直径范围为从0.6到2nm，以及用于碳氢化合物分子分离的穿孔直径范围为从10到lOOnm。根据介质的配置以及待不允许的成分，可使用0.2nm和10nm之间的其他选定范围。此外，可使用0.2nm到10nm范围内的特定直径范围。
[0034]在一些实施方式中，衬片或结构(如支撑膜724)可设置在石墨烯膜722下方以用于膜的支撑。换句话说，支撑膜724定位成与膜720的表面723相邻。衬垫膜穿设有基本上比孔721大的孔726。支撑膜724可由聚四氟乙烯(有时称为聚四氟乙烷)构成。用于膜724的其他材料可以为穿孔的聚碳酸酯膜、纳米结构碳、其他合适的聚合材料或烧结多孔金属O
[0035]随着石墨膜720通过插入并定位在室710中，上部流动路径730被形成。上部流动路径允许加压的流体以与膜基本平行的方向从进口 712向出口 714流动。因此，介质成切线地流动越过膜并且介质中具有通过多个孔721 (如果设置有支撑膜724则通过支撑膜724)前行的部分进入石墨烯膜下方的下部流动路径732。未流过孔的成分沿着可设置有阀734的管道733引导通过出口 714。未过滤的介质(被拒绝的成分)从阀引导至具体的最终用途。例如，如果水是介质，收集的钠和氯离子被收集以用于能量回收用途，例如，用于蓄电池组或任何其他应用。收集在下部流动路径中的纯化的介质随后被引导至容纳纯化的材料或介质742的收集容器740。
[0036]根据上述描述将理解，介质在与膜基本平行的方向(或换句话说，在与膜成切线指向的方向)上的加压的流动允许了介质流通过孔同时也允许收集的不被允许的材料移向出口。膜的这种“清洁”防止了不被允许的材料在膜上的结块或其他不希望的收集。这被认为有助于被允许的或纯化的材料742的流通从而被收集在容器740中。
[0037]在一些实施方式中，装置700可包括任意数量的下游错流室710，其中，每个室以及相关的部件设置有字母后缀。因此，流过室出口 714的不被允许的流体材料被引导至次级高压栗706a，其中次级高压栗706a将流体引导至通过与室710基本相同的方式构成的室710a中。因此，先前不被允许的成分和介质进一步被纯化以收集在容器740a中，而不被允许的材料经由出口引导至阀734a，阀734a收集不被允许的材料以用于一些其他最终用途。例如，为除去所选特定尺寸的离子、分析物或粒子，第一室710及相关联的石墨烯片第一次暴露于介质，其中，第二室710a及相关联的石墨烯片具有较小的孔径和分布，而第一石墨烯片具有比第二室710及相关联的石墨烯片的孔径和分布更大尺寸的直径孔和分布。如果设置有附加室710b-x，则附加室710b-x将会提供孔尺寸进一步减小的相对应的石墨烯片。换句话说，分阶段的错流室710可布置成使得分阶段的错流室710在第一室处具有较少的离子选择性并在下游室处具有逐步增多的离子选择性。因此，相信在每个增量的阶段需要更少的功或栗送力以获得用于介质过滤的期望水平。这对于使装置每一增加的脱盐梯级用低得多的所需能量提供极大改善的过滤而言是有益的。
[0038]用于使载有不期望的离子的水201去离子方法包括对石墨烯片310穿设选择为允许水分子的通过但不允许不期望的离子中选定的一种离子(例如Na)通过的多个孔(如312)，从而生成穿孔石墨烯212。可选择的，可提供如此穿孔的石墨烯片。对载有不期望的离子的水201加压(216、218)从而生成加压水。加压水施于穿孔石墨烯212的第一表面212u,以使得水分子优先于离子流至穿孔石墨烯片的第二侧212d。水分子202被收集在石墨烯片的第二侧212d处。在本方法的一个模式中，离子中选定的一种离子是氯，用于不允许氯离子的孔具有标称为0.9纳米的直径，并且孔以十五纳米标称地间隔开。在本方法的另一个模式中，离子中选定的一种离子是钠，用于不允许钠离子的孔具有标称为0.6纳米的直径，并且孔以十五纳米标称地间隔开。该方法可包括通过衬垫220加强穿孔石墨烯片212的步骤，其中，衬垫212可为聚四氟乙烯网格520。
[0039]用于使载有不期望的离子的水201去离子的方法包括对第一石墨烯片612a穿设选择为不允许不期望的离子中选定的第一种离子(例如，氯)通过但允许载有不期望的离子中选定的第二离子水分子通过的孔312，其水中载有被选择的无用的离子的第二种离子(例如，钠)，从而生成第一穿孔石墨烯片612a。第二石墨烯片612b穿设有选择为允许水分子通过但不允许不期望的离子中选定的第二种离子通过的多个孔，从而生成第二穿孔石墨烯片612b，其中，孔具有比第一穿孔石墨烯片612a的孔小的直径。第一穿孔石墨烯片612a和第二穿孔石墨烯片612b并列，从而形成具有由第一穿孔石墨烯片612a限定的第一侧和由第二穿孔石墨烯片612b限定的第二侧的并置片、以及供液体在其之间流动的路径。载有不期望的离子的水被施加到并置片的第一侧612a，以使得水分子优先于离子经由并置片612a和路径629流至并置片的第二侧，从而产生名义上的去离子水。从并置片的第二侧612b收集名义上的去离子的水分子。
[0040]水脱离子器包括穿设有定尺寸为允许水分子流但不允许特定类型的离子(例如，钠)流动的孔212的石墨烯片312。载有特定类型的离子的水源被提供。路径210、226、227设置为用于经由穿设有孔212的石墨烯片的载有特定类型的离子的水流。在该脱离子器的特定实施方式中，清除布置220、232联接至流的路径，以将该流从穿设有孔212的石墨烯片转移走。
[0041]分离器600包括穿设有定尺寸为允许水分子流但不允许第一类型的离子流的孔的第一石墨烯片612a，以及穿设有定尺寸为允许水分子流但不允许第二类型的离子流的孔的第二石墨烯片612b，其中第二类型的离子(Na)比第一类型的离子(Cl)小。源210、216、218提供载有第一或第二类型离子的水201。路径210、626a被提供以用于将载有第一和第二类型离子的水201的流施加至穿设有定尺寸为不允许第一类型的离子流的孔的第一石墨烯片612a。因此，(a)第一类型的离子(Cl)积聚在穿设有定尺寸为不允许第一类型的离子流的孔的第一石墨烯片626a的上游侧626a，以及(b)载有第二类型离子(Na)的水经由穿设有定尺寸为不允许第一类型的离子流的孔的第一石墨烯片626a流至穿设有定尺寸为不允许第一类型的离子流的孔的第一石墨烯片612a的下游侧629。分离器600还包括用于将载有第二类型离子的水的流施加至穿设有定尺寸为不允许第一类型的离子流的孔的石墨烯片612b的上游侧。因此，(a)第二类型的离子积聚在穿设有定尺寸为不允许第二类型的离子流的孔的第二石墨烯片612b的上游侧629，以及(b)不含第一和第二类型离子的水流过穿设有定尺寸为不允许第二类型的离子流的孔的第二石墨烯片612b。收集布置222、224被联接以接收不含第一和第二类型离子的水202。进一步收集布置630a、632a、634a ;630b、632b、634b可设置为用于分离地收集离子的积聚。
[0042]用于将载有不期望的离子的流体去离子的方法，包括提供穿设有选择为允许流体通过但不允许不期望的离子中的至少一种离子通过的多个孔的至少一个石墨烯片；将至少一个石墨烯片形成为圆筒形；将圆筒形插入壳体；对载有不期望的离子的流体加压从而生成加压的流体以流过壳体；将加压的流体施加至圆筒形的穿孔石墨烯的第一表面，以使得流体优先于离子流动至圆筒形的至少一个穿孔石墨烯片的第二侧；以及从至少一个石墨烯片的第二侧收集流体。该方法继续，其中至少一种离子为氯，并且用于拒绝氯离子的孔标称地为0.9纳米以及孔间距离标称地为15纳米。该方法进一步继续，其中至少一种离子为钠，并且用于拒绝钠离子的孔标称地为0.6纳米以及孔间距标称地为15纳米。方法也可提供第二套至少一个石墨烯片，其中至少一个石墨烯片具有选择为允许流体通过但不允许不期望的离子中的另一种或另外更多种离子通过的多个穿设孔；将第二套至少一个石墨烯片形成为第二圆筒形；将圆筒形插入第二壳体；对来自壳体的、载有不期望的离子的流体加压从而生成加压的流体以流通过第二壳体；将加压的流体施加至第二圆筒形的第二套穿孔石墨烯片的第一表面，以使得流体优先于离子流动至第二圆筒形的第二套上述至少一个穿孔石墨烯片的第二侧。该方法继续，其中用于拒绝不期望的氯离子的至少一个石墨烯片的穿设孔标称地为0.9纳米，并且用于拒绝不需要的钠离子的第二套上述至少一个石墨烯片的穿设孔标称地为0.6纳米。该方法也可将第一壳体设置成比第二壳体离子排斥的选择性小。
[0043]流体去离子器包括穿设有定尺寸为允许流体流但不允许至少一个特定类型离子流的孔的至少一个石墨烯片的圆筒形、载有特定类型离子的流体源、以及用于载有至少一个特定类型离子的流体流通过穿设有孔的至少一个