[发明专利]用于过滤和选择性分离和回收装置的可调谐分层石墨烯膜配置

权利要求书

1.一种用于过滤或选择性流体分离和回收装置的可调谐膜配置，包括：

外壳，在一端具有入口并且在相对端处具有出口，所述外壳具有从所述入口向所述出口延伸的开口；

内部支撑结构，保持在所述开口中；以及

分层过滤介质，由所述内部支撑结构承载，所述介质将在所述入口处接纳的给水分离成至少三个分离的输出流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤介质包括：

至少三个流通道；以及

至少两个不同的平面膜，与所述至少三个流通道中的两个相邻设置，所述膜具有不同的可调谐选择性，产生有效的孔隙率，以将给水过滤成至少两种排出物/渗透物。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述过滤介质还包括：

膜支撑结构，与每个所述膜相关联并由所述内部支撑结构承载。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少三个通道中的一个为第一通道，所述第一通道在其每侧上具有第一平面膜中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述至少三个通道中的一个为第二通道，所述第二通道在一侧上具有所述膜支撑结构并且在相对侧上具有第二平面膜。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述至少三个通道中的一个为第三通道，所述第三通道在其两侧上都具有所述膜支撑结构。

7.根据权利要求2所述的装置，其中所述平面膜由有孔石墨烯材料构成。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述平面膜能够经由电荷或功能化来调谐以获得增加的选择性通孔尺寸或电荷特性。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述平面膜能够承载电荷并且以这种方式被控制以破坏所述膜表面处的浓差极化效应。

10.根据权利要求7所述的装置，其中所述平面膜中的一个用于通过孔隙控制和电荷的结合使用来选择性分离或回收所述给水中的特定目标。

11.根据权利要求10所述的装置，其中能够将孔隙控制和电荷结合以创建有效的孔隙率以获得阻隔所述给水中的带电粒子的增加的选择性。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤介质包括由有孔石墨烯构成的平面膜，并且其中所述平面膜被配置为用于在单个装置中包括微过滤/超过滤和纳米过滤/反渗透的多个过滤阶段，或者具有更多选择带的一类过滤的多个阶段。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤介质包括由有孔石墨烯构成的平面膜，并且其中所述平面膜被配置为用于反渗透脱盐的多个阶段以在单个装置中使用具有相同选择性的膜实现产物水质量。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤介质包括由有孔石墨烯构成的平面膜，并且其中所述平面膜被配置为用于反渗透脱盐的逐步选择阶段以降低每个递增步骤的压力和所述膜表面处的相应的浓差极化。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述过滤介质包括由有孔石墨烯构成的平面膜，并且其中所述平面膜被配置为用于选择性分离和回收一个或多个渗透流中的目标粒子、溶质或分析物。

16.根据权利要求1所述的装置，其中所述分层过滤介质能够被配置成平面、管状或螺旋缠绕配置。