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【主权项】
1. 一种水萃取系统，所述水萃取系统包括： a) -流动槽（1)，所述流动槽包括薄膜（2);所述薄膜包括一活性层（3)及一支撑层 (4)，所述活性层包括固定的水通道蛋白水道，并且所述薄膜具有一进料侧（6)及一非进料 侧⑶；以及 b) -水性来源溶液（7)，所述水性来源溶液与所述薄膜的进料侧流体连通。2. 根据权利要求1所述的水萃取系统，其中，所述活性层是包含有水通道蛋白囊泡的 交联的芳香族酰胺薄膜，所述囊泡是在水通道蛋白悬浮液存在的情况下通过两亲脂质或嵌 段共聚物的自组合而形成的。3. 根据权利要求1或2所述的水萃取系统，其中，所述活性层是优选通过界面聚合而形 成的交联的芳香族酰胺层，并且所述囊泡是由两亲脂质或三嵌段共聚物溶液形成的，所述 两亲脂质或所述三嵌段共聚物溶液诸如是大豆磷脂或PMOXAa-PDMSb-PMOXAc共聚物，4. 根据权利要求1至3中任一项所述的水萃取系统，其中，所述水通道蛋白选自于植物 水通道蛋白，例如SoPIP2 ;1 ;哺乳动物水通道蛋白，例如Aqpl ;以及细菌的水通道蛋白，例 如水通道蛋白-Z。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的水萃取系统，其中，所述支撑层是一种聚砜或聚 醚砜支撑薄膜。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统使用于高温工艺 中。7. 根据权利要求1至5中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统使用于高pH工艺 中。8. 根据权利要求1至5中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统使用于低pH工艺 中。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统用于前向渗透 (FO)，其中，所述薄膜的非进料侧用作抽吸侧；并且所述系统还包括： c) 一水性抽吸溶液（8)，所述水性抽吸溶液与所述薄膜的抽吸侧流体连通；以及选择 性地 d) 还包含一抽吸溶液浓缩单元。10. 根据权利要求1至9中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统还包含用以所述 薄膜的再生或防污的工具，所述工具包括PH为约2至11的清洁流体，所述清洁流体选自于 有机酸或螯合剂的溶液，所述有机酸诸如为柠檬酸，所述螯合剂诸如为H)TA。11. 根据权利要求1至10中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统使用于灌溉施 肥系统。12. -种灌溉施肥系统，所述灌溉施肥系统包含下列特征（参考图3): i) 一进料流（10); ii) 一栗（16); iii) 一流动槽（1)，所述流动槽优选为交叉流动槽，所述流动槽具有一水通道蛋白薄 膜，所述水通道蛋白薄膜优选为TFC-水通道蛋白薄膜（2); iv) -浓缩的植物营养素抽吸溶液（13); V) -经稀释的抽吸溶液，所述经稀释的抽吸溶液与所述薄膜的抽吸侧（8)流体连通； vi) -选择性淡水源（14)，所述选择性淡水源用于额外稀释所述经稀释的抽吸溶液； 以及 vii) -所产生的准备好使用的经稀释的植物营养溶液（15);并且 其中，所述经稀释的抽吸溶液能再循环通过该流动槽以获得较高的稀释程度。13. 根据权利要求1至10中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统使用于有机溶 质的向上浓缩中，所述有机溶质诸如氨基酸、胜肽及蛋白质。14. 根据权利要求13所述的水萃取系统，所述水萃取系统实质上如图7至10中示出 的。15. 根据权利要求1至8中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统用于逆向渗透， 其中，所述薄膜的非进料侧用作渗透物侧；且所述水萃取系统还包含： e) -渗透物，所述渗透物与所述薄膜的所述渗透物侧流体连通。16. 根据权利要求15所述的水萃取系统，其中，所述来源溶液以约0. 10米/秒至约 0. 30米/秒的交叉流动速度以及在约100镑/平方英寸至约130镑/平方英寸的压力下被 栗送通过所述流动槽，所述交叉流动速度诸如约0. 26米/秒，所述压力例如约125镑/平 方英寸。17. 根据权利要求15和16所述的逆向渗透系统，所述逆向渗透系统包含下列特征（参 考图4): i) 一进料溶液的槽（18); ii) 一栗（16); iii) 一阀（17); iv) -适应于逆向渗透的流动槽（1); V) - TFC-水通道蛋白薄膜（2); vi) -渗透物隔间（19);以及 vii) -渗透物流，所述渗透物流被选择性收集在渗透物槽（20)中18. 根据权利要求17所述的逆向渗透系统，其中，该进料溶液具有呈砷酸形式的约 0. 005毫克/升至约20毫克/升的溶解的As含量，并且所述渗透物具有少于初始含量的约 1 %的溶解的砷含量。19. 根据权利要求17所述的逆向渗透系统，其中，该进料溶液具有约0. 005毫克/升B 至约20毫克/升B的溶解的硼含量，并且该渗透物具有少于初始含量的约50至20%的溶 解的硼含量，诸如少于初始含量的25%。20. 根据权利要求17所述的逆向渗透系统，其中，所述进料溶液是一种来自乳品废水 的RO渗透物，所述进料溶液具约10毫克/升至15克/升N或更少的呈尿素形式的总氮含 量，并且所述渗透物具有少于原始含量的约50%的总溶解的氮含量。21. 根据权利要求9所述的用于前向渗透的水萃取系统，所述水萃取系统还包含所述 经稀释的抽吸溶液的逆向渗透处理，呈抽吸溶液回收系统形式，诸如参照图5的逆向渗透 回收。22. 根据权利要求1至8中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统用于压力延迟渗 透（PR0)，其中，所述薄膜的非进料侧用作抽吸侧；并且所述水萃取系统还包含： f) 用以提供抽吸溶液的工具，其中，所述抽吸溶液与所述薄膜的抽吸侧流体连通，其 中，所述抽吸溶液包含天然海水或湖水渗透物，并且其中，所述工具包括一密闭的体积，所 述密闭的体积允许压力呈势能的形式累积； g) 用以将来源溶液提供至所述薄膜的进料侧的工具，其中，所述来源溶液包括水，所述 水的水活性比所述抽吸溶液的水活性高；以及 h) 用以将所述势能转换成电力的工具，诸如涡轮机。23. 根据权利要求22所述的水萃取系统，其中，所述抽吸溶液选自于盐水源，诸如海 水、咸水、碱湖水、死海水、盐液溶液及盐水。24. 根据权利要求22或23所述的水萃取系统，其中，所述来源溶液通过抽吸溶液的去 盐而获得并且通过过剩的再生能源而产生。25. 根据权利要求1至10中任一项所述的水萃取系统，所述水萃取系统用于血液透析 过程中使用过的超纯水的重复利用，其特征在于，使用过的透析液构成所述来源溶液。26. 根据权利要求25所述的水萃取系统，所述水萃取系统还包括使用浓缩的新鲜透析 液作为抽吸溶液。
【专利摘要】本发明涉及一种水萃取系统，该水萃取系统包含一具有薄膜的流动槽；该薄膜包含一活性层及一支撑层，该活性层包含固定的水通道蛋白水道，并且该薄膜具有一进料侧及一非进料侧；及一水性来源溶液，该水性来源溶液与该薄膜的进料侧流体连通。
【IPC分类】B01D71/56, C02F1/44, B01D67/00, B01D65/02, B01D69/10, B01D61/00, B01D61/02, B01D69/14, B01D61/08, B01D69/12
【公开号】CN105026017
【申请号】CN201480010503
【发明人】瑟伦·门采尔, 马克·爱德华·佩里, 约尔格·福格尔, 西尔维·布拉克费尔特, 奥利弗·格施克, 玛丽安娜·埃莱奥诺拉·斯潘格特·拉森
【申请人】水通道蛋白有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年2月24日
【公告号】CA2901020A1, WO2014128293A1