[发明专利]多程超滤系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及多程超滤(multi-pass hyperfiltration)系统，其包括互连的多个操作单元(列(train))，使得来自上游单元的渗透物在下游单元中用作进料。

背景技术

超滤中使用的螺旋卷组件包括缠绕渗透物收集管的至少一个膜封套(envelop)和进料隔片。利用较薄的进料隔片允许更多的活性膜面积包装在螺旋卷组件内，同时保持给定的直径。虽然在所述组件内引入额外的活性膜通常提高分离效率，但利用较薄的进料隔片可导致结垢增加——特别是总有机物含量(TOC)值大于1ppm(通过ASTMD4839-03测量)的进料液。结垢进而导致通量降低和压力损失增加。

发明内容

多程超滤系统包括沿着流体路径串联布置的至少两程螺旋卷组件。所述系统包括沿着所述流体路径相对于第二程位于上游的第一程，使得来自所述第一程的渗透物沿着所述流体路径被引导到所述第二程。每程包括容纳至少一个螺旋卷组件的压力容器，而每个组件包含缠绕渗透物收集管的至少一个超滤膜封套和进料隔片。所述系统特征在于所述第一程包含螺旋卷组件，所述螺旋卷组件包括厚度大于0.65mm的进料隔片，以及所述第二程包含螺旋卷组件，所述螺旋卷组件包括厚度小于0.65mm的进料隔片。包括这种特征组合的系统可实现与较薄的进料隔片相关的益处，同时减少许多通常与之相关的结垢。

附图说明

图1是螺旋卷过滤组件的透视性部分剖视图。

图2是多程过滤系统的示意图。

具体实施方式

本发明包括适合用于反渗透(RO)和纳滤(NF)的螺旋卷元件(“组件”)。这样的组件包括缠绕渗透物收集管的一个或多个RO或NF膜封套和进料隔片。用于形成封套的RO膜相对不可渗透几乎所有的溶解盐，并通常阻隔超过约95％的单价离子盐，例如氯化钠。RO膜还通常阻隔超过约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF膜比RO膜更可渗透，并通常阻隔小于约95％的单价离子盐，同时取决于二价离子的种类，阻隔超过约50％(并经常超过90％)的二价离子盐。NF膜还通常阻隔纳米范围的粒子以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。对于本说明书而言，术语“超滤”总的描述RO和NF。

代表性的螺旋卷过滤组件总的显示在图1的2中。所述组件(2)由一个或多个膜封套(4)和进料隔片(6)同心缠绕渗透物收集管(8)而形成。每个膜封套(4)优选包含两个基本上长方形的膜片部分(10，10’)。每个膜片部分(10，10’)具有膜或正面(34)和载体或背面(36)。膜封套(4)通过重叠膜片(10，10’)并对齐它们的边缘而形成。在优选实施方式中，所述膜片的部分(10，10’)围绕渗透物通道隔片(“渗透物隔片”)(12)。这种夹心型结构通过例如密封剂(14)沿着三个边缘(16，18，20)固定在一起形成封套(4)，同时第四个边缘，即“近边”(22)邻接所述渗透物收集管(8)，使得所述封套(4)的内部部分(和任选的渗透物隔片(12))与沿着渗透物收集管(8)的长度延伸的多个开口(24)流体连通。组件(2)优选包含通过多个进料隔片(6)隔开的多个膜封套(4)。在所示出的实施方式中，膜封套(4)通过接合相邻布置的膜叶包(membrane leaf packet)的背面(36)表面而形成。膜叶包包含基本上长方形的膜片(10)通过自身折叠以限定两个膜“叶”，其中各叶的正面(34)彼此面对并且所述折叠与膜封套(4)的近边(22)轴向对齐，即与渗透物收集管(8)平行。进料隔片(6)显示位于所述折叠膜片(10)的面对的正面(34)之间。进料隔片(6)促进进料流体以轴向(即与渗透物收集管(8)平行)流过组件(2)。虽然未显示，但在所述组合件中也可以包含其它中间层。膜叶包的代表性例子以及它们的制造在Haynes等的US 7875177中进一步描述。