石墨烯片的圆筒形的路径。去离子器还可包括穿设有定尺寸为允许流体流但不允许另一特定类型的离子的孔的至少一个石墨烯片的第二圆筒形，其中第二圆筒形位于用于流体流的路径中。至少一个石墨烯片的圆筒形为卷曲的或螺旋形的。去离子器还包括与每个圆筒形以及用于流体流的路径相关联的清除阀以允许被圆筒形拒绝的集中的离子流至收集容器。
[0044]流体去离子器也包括穿设有定尺寸为允许流体流但不允许包含于流体流中的至少一种特定类型的离子的孔的至少一个石墨烯片；承载至少一个石墨烯片的支撑室，支撑室具有容纳至少一个石墨烯片的上游部分；载有至少一种特定离子的流体源；用于载有至少一种特定类型离子的流体流通过穿设有孔的至少一个石墨烯片的路径；以及与上游部分相关联的清除阀，清除阀放置于打开位置以收集被至少一个石墨烯片拒绝的至少一种特定类型的离子。流体去离子器可包括支撑穿设有孔的至少一个石墨烯片的多孔介质。介质选自由聚四氟乙烯、聚四氟乙烷、聚碳酸酯、纳米结构碳或烧结多孔金属构成的组。去离子器可提供穿设有定尺寸为允许流体流但不允许包含于流体流中的另一种特定类型的离子孔的第二至少一个石墨烯片，其中支撑室承载第二至少一个石墨烯片以使得在至少一个石墨烯片与第二至少一个石墨烯片之间形成中间室，并且去离子器还提供位于第二至少一个石墨烯片的下方的下游室以使得下游室收集不具有被石墨烯片被拒绝的特定类型离子的流体流。流体去离子器可具有第二清除阀，其中第二清除阀与中间室相关联，并且当被放置于打开位置时，第二清除阀收集被第二至少一个石墨烯片拒绝的另一特定类型的离子。去离子器也可包括与上游部分相关联的错流阀，清除阀和错流阀同时打开和关闭以帮助从支撑室中清除不被允许的类型的离子。
[0045]用于从介质分离成分的方法包括提供具有选择为允许介质通过但不允许介质中的选定成分通过的多个穿设孔的至少一个石墨烯层的初级片；将至少一个石墨烯层的初级片设置在初级室中。初级室包括初级进口、初级出口和初级下部流动路径。该方法通过对介质加压以使得介质在从初级进口到初级出口的、与至少一个石墨烯层的初级片基本平行的路径流动来继续，其中，介质流至至少一个石墨烯层的初级片的第一表面上，以使得介质的一部分经由多个穿设孔流至至少一个石墨烯层的初级片的第二侧而介质的剩余部分和介质中不被允许的选定成分从初级出口流出。该方法通过将多个穿设孔设置成0.6至1.2纳米的范围内以用于钠和氯去离子的目的来继续。该方法也可将多个穿设孔的尺寸设置为选择性地不允许选自由离子、粒子、分析物、气体和碳氢化合物构成的组。该方法也将支撑膜设置在至少一个石墨烯层的初级片中与流动路径相反的一侧，支撑膜选自由聚四氟乙烯、穿孔聚碳酸酯膜和烧结多孔金属构成的组。该方法还进一步提供将初级出口连接至次级分离装置并且提供次级装置，其中，次级装置包括具有选择为允许从出口接收到的介质通过但不允许介质中的选定成分通过的多个穿设孔的至少一个石墨烯层的第二片；将至少一个石墨烯层的第二片设置在第二室中，第二室具有相对应的进口、出口及下部流动路径；以及对从初级出口经由次级进口接收到的介质加压以使得介质在从次级进口到次级出口的、与至少一个石墨烯层的第二片基本平行的路径流动，介质流至至少一个石墨烯层的第二片的第一表面上，以使得介质的一部分经由多个穿设孔流至至少一个石墨烯层的第二片的第二侦牝而介质的剩余部分以及介质中不被允许的选定成分从次级出口流出。
[0046]分离装置包括至少一个室、至少一个石墨烯片以及介质的加压源，其中，至少一个室具有进口、出口和下部流动路径，至少一个石墨烯片穿设有有定尺寸为允许介质通过但不允许介质中的选定成分通过的孔，至少一个石墨稀片定位在至少一个室中，介质的加压源连接至具有进口的至少一个室并且沿着从进口到出口的、与至少一个石墨烯片基本平行的路径引导介质，介质在至少一个石墨烯片的第一表面上流动以使得介质中的一部分经由多个穿设孔流至至少一个石墨烯片的第二侧，而介质的剩余部分以及介质中不被允许的选定成分从出口流出。装置还可包括尺寸在0.6到1.2纳米范围的多个穿设孔。支撑膜可设置在至少一个石墨烯片中与流动路径相反的一侧，其中，支撑膜选自由聚四氟乙烯、穿孔聚碳酸酯膜和烧结多孔金属构成的组。装置可包括串联接至至少一个室的出口的附加室，其中，附加室通过利用对应的至少一个石墨烯片从介质中逐渐移除特定成分，其中该石墨烯片具有比之前的室更小的孔径。装置也可包括串联至至少一个室的出口的附加室，其中，附加室通过利用附加室中利用更多选择的离子排斥的相对应的至少一个石墨烯片允许逐渐降低来自附加加压源的压力。
[0047]因此，可见通过上述结构和方法的使用，发明目的已满足。虽然依照专利法只详细出示和描述最佳方式和最优方案，但是应理解发明不仅限于此。所以，对发明真实范围和宽度的评价，应参考随附的权利要求书来进行。
【主权项】
1.一种从介质分离成分的方法，包括: 提供具有至少一个石墨烯层的初级片，其中，所述具有至少一个石墨烯层的初级片具有选择为允许介质通过但不允许所述介质中的选定成分通过的多个穿设孔； 将所述具有至少一个石墨烯层的初级片设置于初级室中，所述初级室具有初级进口、初级出口和初级下部流动路径；以及 对所述介质加压以使得所述介质以从所述初级进口到所述初级出口的、与所述具有至少一个石墨烯层的初级片基本平行的路径流动，所述介质流至所述具有至少一个石墨烯层的初级片的第一表面上，以使得所述介质的一部分通过所述多个穿设孔流至所述具有至少一个石墨烯层的初级片的第二侧，而所述介质的剩余部分和所述介质中不被允许的所述选定成分从所述初级出口流出。2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将所述多个穿设孔设置在0.6到1.2纳米的范围内以用于钠和氯去离子的目的。3.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将所述多个穿设孔的尺寸设置成选择性地不允许选自由离子、粒子、分析物、气体和碳氢化合物构成的组中的任何选定成分。4.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将支撑膜设置在所述具有至少一个石墨烯层的初级片中与所述流动路径相反的一侧上，所述支撑膜选自由聚四氟乙烯、穿孔聚碳酸酯膜和烧结多孔金属构成的组。5.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将所述初级出口连接至次级分离装置。6.根据权利要求5所述的方法，还包括: 提供所述次级装置，其中，所述第二装置包括具有至少一个石墨烯层的第二片，所述具有至少一个石墨烯层的第二片具有选择为允许来源于所述出口的所述介质通过但不允许所述介质中的选定成分通过的多个穿设孔； 将所述具有至少一个石墨烯层的第二片设置于第二室中，所述第二室具有相应的进口、出口和下部流动路径；以及 对从所述初级出口经由所述次级进口接收到的所述介质加压以使得所述介质以从所述次级进口到所述次级出口的、与所述具有至少一个石墨烯层的第二片基本平行的路径流动，所述介质流至所述具有至少一个石墨烯层的第二片的第一表面上，以使得所述介质的一部分通过所述多个穿设孔流至所述具有至少一个石墨烯层的第二片的第二侧，而所述介质的剩余部分和介质中不被允许的所述选定成分从所述次级出口流出。7.分离装置，包括: 至少一个室，具有进口、出口和下部流动路径； 至少一个石墨烯片，所述石墨烯片穿设有定尺寸为允许介质通过但不允许所述介质中的选定成分通过的孔，所述至少一个石墨稀片定位在所述至少一个室中；以及 所述介质的加压源，所述加压源连接至具有所述进口的所述至少一个室，所述加压源沿着从所述进口到所述出口的、与所述至少一个石墨烯片基本平行的路径引导所述介质，所述介质流至所述至少一个石墨烯片的第一表面上，以使得所述介质的一部分通过所述多个穿设孔流至所述至少一个石墨烯片的第二侧，而所述介质的剩余部分和所述介质中不被允许的所述选定成分从所述出口流出。8.根据权利要求7所述的装置，其中， 所述多个穿设孔定尺寸在0.6到1.2纳米范围内。9.根据权利要求8所述的装置，还包括: 支撑膜，所述支撑膜位于所述至少一个石墨烯片中与所述流动路径相反的一侧上，所述支撑膜选自由聚四氟乙烯、穿孔聚碳酸酯膜和烧结多孔金属构成的组。10.根据权利要求7所述的装置，还包括: 附加室，所述附加室串联接至所述至少一个室的所述出口，其中，所述附加室通过利用具有比所述至少一个室更小的孔径的、相对应的至少一个石墨烯片从所述介质逐渐移除特定成分。11.根据权利要求7所述的装置，还包括: 附加室，所述附加室串联接至所述至少一个室的所述出口，其中，所述附加室通过利用所述附加室中利用更具选择性的离子排斥的、相对应的至少一个石墨烯片而允许逐渐降低来自附加加压源的压力，其中，所述附加加压源连接至所述至少一个室的所述出口。
【专利摘要】分离装置(700)和涉及的方法提供于错流布置中，其中，在错流布置中加压源沿着从进口到出口的、与一个或多个石墨烯片(722)基本平行的路径引导介质。介质(702)流过石墨烯膜中的多个穿设孔(721)，而介质的剩余部分和介质中不被允许的成分从出口流出。衬片或支撑膜(724)可设置在石墨烯膜(722)下方。装置可应用于脱盐。
【IPC分类】C02F1/44, C02F103/08
【公开号】CN105050962
【申请号】CN201380073141
【发明人】小约翰·B·斯泰森, 乔纳森·莫克里奥, 艾伦·罗森温克, 彼得·V·拜德沃斯, 肖恩·P·弗菜明, 亚伦·L·韦斯特曼
【申请人】洛克希德马丁公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2013年12月13日
【公告号】CA2895088A1, EP2935124A1, WO2014099649A1