(57)【要約】【課題】正浸透性能が改善されたメンブレン装置及びそれを用いる溶液分離方法を提供する。【解決手段】メンブレン装置は、ハウジング；ハウジングの内部空間を流入領域及び混合領域に分ける正浸透膜；及びハウジングの内部空間を混合領域及び排出領域に分ける透過蒸発膜；を含み、正浸透膜は、予備透過液を流入領域内に提供された流入液から分離して、混合領域に提供し、予備透過液は、混合領域で正浸透誘導溶液と混合されて混合溶液を生成し、透過蒸発膜は、混合溶液から最終透過液を分離して、排出領域に提供し、最終透過液は、排出領域で蒸発して、蒸気を生成する。【選択図】図１
2020011227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部空間を流入領域及び混合領域に分ける正浸透膜と、
前記ハウジングの前記内部空間を前記混合領域及び排出領域に分ける透過蒸発膜と、を含み、
前記正浸透膜は、予備透過液を前記流入領域内に提供された流入液から分離して、前記混合領域に提供し、
前記予備透過液は、前記混合領域で正浸透誘導溶液と混合されて混合溶液を生成し、
前記透過蒸発膜は、前記混合溶液から最終透過液を分離して、前記排出領域に提供し、
前記最終透過液は、前記排出領域で蒸発して、蒸気を生成するメンブレン装置。
【請求項２】
前記混合溶液の温度及び前記排出領域の真空度のうち少なくとも１つを調節する制御部をさらに含み、
前記蒸気の量は、前記混合溶液の前記温度及び前記排出領域の前記真空度のうち少なくとも１つによって調節される請求項１に記載のメンブレン装置。
【請求項３】
前記正浸透誘導溶液は、無機塩を含むが、
前記無機塩は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液を含む請求項１に記載のメンブレン装置。
【請求項４】
前記排出領域の前記真空度と前記混合溶液の前記温度は、前記混合溶液の溶質濃度に対応して調節される請求項２に記載のメンブレン装置。
【請求項５】
前記流入領域に前記流入液を提供する流入液提供部と、
前記蒸気を凝縮して最終透過液を再生成する凝縮器と、
前記排出領域の前記真空度を調節する真空ポンプと、
をさらに含む請求項２に記載のメンブレン装置。
【請求項６】
前記正浸透膜は、平板状を有し、
前記透過蒸発膜は、前記正浸透膜に平行に配された平板状を有する請求項１に記載のメンブレン装置。
【請求項７】
前記正浸透膜及び前記透過蒸発膜は、チューブ状またはホローファイバー状を有する請求項１に記載のメンブレン装置。
【請求項８】
前記正浸透膜または前記透過蒸発膜は、複数個で提供される請求項７に記載のメンブレン装置。
【請求項９】
前記メンブレンチャンバは、混合領域を第１混合領域及び第２混合領域に分ける逆浸透用メンブレンをさらに含む請求項１に記載のメンブレン装置。
【請求項１０】
ハウジングと、前記ハウジングの内部空間を流入領域及び混合領域に分ける正浸透膜と、及び前記ハウジングの前記内部空間を前記混合領域及び排出領域に分ける透過蒸発膜を 準備すること；
流入液及び正浸透誘導溶液をそれぞれ前記流入領域及び前記混合領域に提供すること；
前記正浸透膜を用いて前記流入液から予備透過液を分離すること;
前記予備透過液を前記正浸透誘導溶液と混合して、混合溶液を生成すること；
前記透過蒸発膜を用いて前記混合溶液から最終透過液を分離すること;
前記最終透過液を前記排出領域に提供して、前記排出領域で前記最終透過液を蒸発させること；を含むメンブレン装置を用いる溶液分離方法。
【請求項１１】
前記混合溶液の前記溶質濃度に対応して、前記混合溶液の温度及び前記排出領域の真空度のうち少なくとも１つを制御することをさらに含むが、
前記最終透過液の前記蒸発量は、前記混合溶液の前記温度及び前記排出領域の前記真空度のうち少なくとも１つによって調節される請求項１０に記載のメンブレン装置を用いる溶液分離方法。
【請求項１２】
前記最終透過液が蒸発して形成された蒸気を凝縮させて、前記最終透過液を再生成することをさらに含む請求項１０に記載のメンブレン装置を用いる溶液分離方法。
【請求項１３】
前記混合溶液の浸透圧は、一定に保持される請求項１０に記載のメンブレン装置を用いる溶液分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、メンブレン分離装置及び溶液分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、石油、精油、化学、精密化学、シェールガス工程、有害ガスの除去や廃水処理、海水淡水化のように化学物質や水の分離に使われているメンブレンは、正浸透、逆浸透、選択的ガス分離、透過蒸発（ＰＥＲＶＡＰＯＲＡＴＩＯＮ）などの機能を有する選択的分離メンブレン（Ｓｅｍｉｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）である。
【０００３】
このようなメンブレンは、それぞれ親水性（ＨＹＤＲＯＰＨＩＬＩＣ）、疎水性（ＨＹＤＲＯＰＨＯＢＩＣ）、親有機性（ＯＲＧＡＮＯＰＨＩＬＩＣ）、疎有機性（ＯＲＧＡＮＯＰＨＯＢＩＣ）などの性質を有しており、各化学物質を濃度差による分子間拡散率、電荷反発力の差、分子のサイズ差のような性質の差によって選択的に分離するのに使われる。
【０００４】
メンブレンを使用して化学物質を分離する方法には、独立した機能を有するメンブレン装置を用いるものがある。例えば、正浸透メンブレンを用いる場合、浸透液と透過液とを分離するために、独立した正浸透メンブレン装置及び逆浸透メンブレン装置が用いられうる。前記のように、独立したメンブレン装置を利用すれば、装置費が高くなり、広い空間が要求されるという問題がある。
【０００５】
正浸透メンブレン装置は、分離しようとする物質が混合された流体が供給される供給側空間（ＦＥＥＤ  ＳＥＣＴＩＯＮ）及び浸透液（ＤＲＡＷ  ＳＯＬＵＴＩＯＮ）が供給されて、正浸透膜を通過した物質が浸透液と混ぜる浸透液側空間（ＤＲＡＷ  ＳＯＬＵＴＩＯＮ  ＳＥＣＴＩＯＮ、あるいはＰＥＲＭＥＡＴＥ  ＳＥＣＴＩＯＮ）を含みうる。この際、正浸透膜を選択的に通過した化学物質（ＰＥＲＭＥＡＴＥ）は、浸透液側溶液内で分子の拡散によって徐々に拡散するが、化学物質が正浸透膜付近で正浸透膜から遠い所に拡散される速度が遅いので、メンブレンに隣接した両側間の浸透圧差が小さくなって、正浸透膜を通じる分離速度が減少する。
【０００６】
それを解消するために、正浸透膜の浸透液側表面に通過物質を排斥する性質を有するメンブレンを接着して拡散速度を増加させようとする場合があるが、拡散速度が顕著に増加するものではないので、正浸透性能の向上に十分な効果がない。また、化学物質の拡散効果を増加させるために、浸透液が浸透液側空間で乱流を形成できるように、浸透液を迅速に通過させる方法が使われる。しかし、このために、浸透液を過度に循環させなければならないという問題があり、浸透液を迅速に通過させても、装置を通過する間に化学物質によって浸透液の濃度が希釈されるしかないために、正浸透性能が低下するという問題が解消されない。
【０００７】
図１７は、正浸透膜装置でＮａＣｌ濃度が０．６ｍｏｌ／Ｌである海水を淡水化するために、ＮａＣｌ溶液を浸透液として使用する場合、浸透液のうち、ＮａＣｌ濃度による淡水能力を示す。理論的には、浸透液のうち、ＮａＣｌ濃度が高いほど淡水能力が増加しなければならないが、実際の運転では、海水から正浸透膜を通過した水が浸透液に混ぜられて浸透膜付近で迅速に拡散されないために、淡水能力が顕著に減少する現象を示す。
【０００８】
このような問題を解決するための方便として、正浸透膜と膜蒸留（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）膜とを複合（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ）して正浸透−膜蒸留（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｏｓｍｏｓｉｓ−Ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）ユニットを構成する。しかし、膜蒸留膜は、気孔（ｐｏｒｅ）を有する膜であって、浸透液を蒸発させて気相の物質を膜蒸留膜にある気孔を通じて排出するために、エネルギー消耗が多いという問題がある。また、膜蒸留膜は、水が気孔を塞いでウェット（ｗｅｔ）状態にすれば、蒸発させて分離しようとする物質が気孔を通じて容易には抜け出ることができず、疎水性膜（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）を使用するに当って、分離膜の親水性の性質を用いて物質を分離しようとする場合、使用上の制限がある。このような理由のために、正浸透膜を通じて通過された透過液によって希釈された正浸透誘導液の濃度を一定に保持するのに難点がある。
【０００９】
このような問題を解決するためのさらに他の方便として、正浸透膜とマイクロフィルター（Ｍｉｃｒｏ  ｆｉｌｔｅｒ）あるいはナノフィルターあるいはウルトラフィルターを複合して、正浸透−フィルター（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｏｓｍｏｓｉｓ−ｆｉｌｔｅｒ）ユニットを構成する。しかし、前記フィルターを使用して水を濾過するためには、分子サイズが小さな物質を誘導溶液として使用すれば、フィルターを通過して誘導溶液が遺失されることができるために、高分子物質溶液を誘導溶液として使用しなければならない制限がある。ところで、高分子物質溶液を誘導溶液として使用すれば、浸透圧差が小さいために、正浸透膜を通過する水の量（Ｗａｔｅｒ  ｆｌｕｘ）が少なくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報第１０−２０１７−００４７０９０号：高分子誘導物質を使用したエネルギー低減型正浸透膜−濾過膜結合水処理と海水淡水化システム及び方法
【特許文献２】米国公開特許公報第２０１０／０２２４４７６号：ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＭＥＭＢＲＡＮＥ−ＤＩＳＴＩＬＬＡＴＩＯＮ−ＦＯＲＷＡＲＤ−ＯＳＭＯＳＩＳ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＵＳＥ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、正浸透性能が改善されたメンブレン装置を提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の課題は、小型化されたメンブレン装置を提供するところにある。
本発明が解決しようとするさらに他の課題は、正浸透性能が向上した溶液分離方法を提供するところにある。
但し、本発明が解決しようとする課題は、前記開示に限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一側面において、ハウジング；前記ハウジングの内部空間を流入領域及び混合領域に分ける正浸透膜；及び前記ハウジングの前記内部空間を前記混合領域及び排出領域に分ける透過蒸発膜；を含み、前記正浸透膜は、予備透過液を前記流入領域内に提供された流入液から分離して、前記混合領域に提供し、前記予備透過液は、前記混合領域で正浸透誘導溶液と混合されて混合溶液を生成し、前記透過蒸発膜は、前記混合溶液から最終透過液を分離して、前記排出領域に提供し、前記最終透過液は、前記排出領域で蒸発して、蒸気を生成するメンブレン装置が提供されうる。
【００１４】
前記混合溶液の温度及び前記排出領域の真空度のうち少なくとも１つを調節する制御部をさらに含み、前記蒸気の量は、前記混合溶液の前記温度及び前記排出領域の前記真空度のうち少なくとも１つによって調節されるメンブレン装置が提供されうる。
【００１５】
前記正浸透誘導溶液は、無機塩を含むが、前記無機塩は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液を含むメンブレン装置が提供されうる。
前記排出領域の前記真空度と前記混合溶液の温度は、前記混合溶液の溶質濃度に対応して調節されるメンブレン装置が提供されうる。
前記流入領域に前記流入液を提供する流入液提供部；前記蒸気を凝縮して最終透過液を再生成する凝縮器；及び前記排出領域の真空度を調節する真空ポンプ；をさらに含むメンブレン装置が提供されうる。
前記正浸透膜は、平板状を有し、前記透過蒸発膜は、前記正浸透膜に平行に配された平板状を有するメンブレン装置が提供されうる。
前記正浸透膜及び前記透過蒸発膜は、チューブ状またはホローファイバー状を有するメンブレン装置が提供されうる。
前記正浸透膜または前記透過蒸発膜は、複数個で提供されるメンブレン装置が提供されうる。
前記メンブレンチャンバは、混合領域を第１混合領域及び第２混合領域に分ける逆浸透用メンブレンをさらに含むメンブレン装置が提供されうる。
【００１６】
一側面において、ハウジング；前記ハウジングの内部空間を流入領域及び混合領域に分ける正浸透膜；及び前記ハウジングの前記内部空間を前記混合領域及び排出領域に分ける透過蒸発膜；を準備すること；流入液及び正浸透誘導溶液をそれぞれ前記流入領域及び前記混合領域に提供すること；前記正浸透膜を用いて前記流入液から予備透過液を分離すること;前記予備透過液を前記正浸透誘導溶液と混合して、混合溶液を生成すること；前記透過蒸発膜を用いて前記混合溶液から最終透過液を分離すること;前記最終透過液を前記排出領域に提供して、前記排出領域で前記最終透過液を蒸発させること；を含むメンブレン装置を用いる溶液分離方法が提供されうる。
【００１７】
前記混合溶液の前記溶質濃度に対応して、前記混合溶液の温度及び前記排出領域の真空度のうち少なくとも１つを制御することをさらに含むが、前記最終透過液の前記蒸発量は、前記混合溶液の前記温度及び前記排出領域の前記真空度のうち少なくとも１つによって調節されるメンブレン装置を用いる溶液分離方法が提供されうる。
【００１８】
前記最終透過液が蒸発して形成された蒸気を凝縮させて、前記最終透過液を再生成することをさらに含むメンブレン装置を用いる溶液分離方法が提供されうる。
前記混合溶液の浸透圧は、一定に保持されるメンブレン装置を用いる溶液分離方法が提供されうる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、正浸透性能が改善されたメンブレン装置が提供されうる。
本発明によれば、小型化されたメンブレン装置が提供されうる。
本発明によれば、正浸透性能が向上した溶液分離方法が提供されうる。
但し、本発明の効果は、前記開示に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図２】図１のメンブレン装置の駆動を説明するフローチャートである。
【図３】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図４】図３のメンブレンチャンバの断面図である。
【図５】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図６】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図７】図６のメンブレンチャンバの断面図である。
【図８】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図９】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図１０】図９のメンブレンチャンバの断面図である。
【図１１】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図１２】例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
【図１３】図１２のメンブレンチャンバの断面図である。
【図１４】例示的な実施形態によるメンブレンチャンバのブロック構成図である。
【図１５】例示的な実施形態によるメンブレンチャンバのブロック構成図である。
【図１６】例示的な実施形態によるメンブレンチャンバのブロック構成図である。
【図１７】正浸透膜装置でＮａＣｌ濃度が０．６ｍｏｌ／Ｌである海水を淡水化するために、ＮａＣｌ溶液を浸透液として使用する場合、浸透液のうち、ＮａＣｌ濃度による淡水能力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。以下の図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を称し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭性と便宜上、誇張されている。一方、後術する実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、このような実施形態から多様な変形が可能である。
以下、「上部」や「上」と記載されたものは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含みうる。
【００２２】
単数の表現は、文脈上、取り立てて明示しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分が、ある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対される記載のない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。
【００２３】
また、明細書に記載の「．．部」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現可能である。
図１は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。
図１を参照すれば、メンブレンチャンバ１０、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００を含むメンブレン装置１が提供されうる。
メンブレンチャンバ１０は、ハウジング１０２、流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、排出領域（ＤＲ）、正浸透メンブレン１１０、及び透過蒸発メンブレン１２０を含みうる。ハウジング１０２は、ハウジング１０２の内部の圧力を耐える材質を含みうる。
流入領域（ＩＲ）は、流入液１４２を収容することができる。流入液１４２は、流入液供給部２１０から流入領域（ＩＲ）に供給されうる。流入液供給部２１０とメンブレンチャンバ１０との間に弁（図示せず）及びポンプ（図示せず）が提供されて、流入液１４２の流れを制御することができる。流入液１４２は、予備透過液（ＰＦＬ）及び残余物が混合された溶液であり得る。予備透過液（ＰＦＬ）は、流入液１４２の溶媒を含みうる。例えば、流入液１４２は、海水（ｓｅａ  ｗａｔｅｒ）または廃水（ｗａｓｔｅ  ｗａｔｅｒ）であり、予備透過液（ＰＦＬ）は、水であり得る。
【００２４】
後述する正浸透現象によって予備透過液（ＰＦＬ）と流入液１４２は、互いに分離される。予備透過液（ＰＦＬ）から分離された流入液１４２は、メンブレンチャンバ１０から残余物処理部２２０に提供されうる。残余物処理部２２０は、予備透過液（ＰＦＬ）から分離された前記流入液１４２を廃棄することができる。
【００２５】
混合領域（ＭＲ）は、混合溶液１４４を収容することができる。混合溶液１４４は、予備透過液（ＰＦＬ）と正浸透誘導溶液とを含みうる。正浸透誘導溶液は、水溶液でイオン状態を有する物質を含みうる。例えば、正浸透誘導溶液は、ＳＯ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ４、ＫＮＯ３、ＮＨ４ＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、硫酸アルミニウムのような無機塩、脂肪族アルコール、グルコース、フルクトース、スクロース（Ｓｕｃｒｏｓｅ）のような高分子化学物質、またはこれらの組合わせを含みうる。正浸透誘導溶液内の溶質濃度は、流入液１４２内の溶質濃度よりも高い。混合溶液１４４内の溶質濃度は、流入液１４２内の溶質濃度よりも高い。混合溶液１４４は、分離対象物質を含みうる。例えば、分離対象物質は、純水であり得る。
【００２６】
混合溶液１４４は、混合ポンプ（ＭＲＰ）によって循環されうる。例えば、混合溶液１４４は、混合ポンプ（ＭＲＰ）によって混合領域（ＭＲ）から排出された後、再び混合領域（ＭＲ）に注入されうる。
【００２７】
混合領域（ＭＲ）から排出された混合溶液１４４は、混合溶液加熱部１４４ｈによって加熱されうる。例えば、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。前記ヒーターは、電気、オイル、及び／または温水を熱源として使用する装置であり得る。望ましくは、約１７０℃以下、さらに望ましくは、約１２０℃以下の廃熱が活用されうる。本開示によるメンブレン装置は、廃熱を活用できるという長所を有しうる。
【００２８】
また、混合溶液加熱部１４４ｈは、メンブレンチャンバ１０の外部に設置する代わりに、混合領域（ＭＲ）の内部に板状あるいは棒状に設けられることもある。
正浸透メンブレン１１０は、流入領域（ＩＲ）と混合領域（ＭＲ）との間に配されて、流入領域（ＩＲ）と混合領域（ＭＲ）とを分離させることができる。例えば、正浸透メンブレン１１０は、一方向に延長する平板状を有しうる。正浸透メンブレン１１０は、正浸透用メンブレンであり得る。例えば、正浸透メンブレン１１０は、流入領域（ＩＲ）内の流入液１４２と混合領域（ＭＲ）内の正浸透誘導溶液との間で正浸透現象（ｆｏｒｗａｒｄ  ｏｓｍｏｓｉｓ）が起こる時、半透過膜の役割を行うことができる。正浸透メンブレン１１０は、高分子、セラミック、炭素、またはこれらの組合わせを含みうる。例えば、正浸透メンブレン１１０は、セルロース系膜、ポリアミド系膜、ポリアリーレン系膜、またはこれらの組合わせを含みうる。
【００２９】
排出領域（ＤＲ）は、蒸気１４６を収容することができる。蒸気１４６は、混合溶液１４４から分離された最終透過液（ＦＦＬ）が蒸発されたものであり得る。最終透過液（ＦＦＬ）は、混合溶液１４４の分離対象物質を含みうる。例えば、最終透過液（ＦＦＬ）は、純水であり、蒸気１４６は、水蒸気であり得る。排出領域（ＤＲ）は、真空状態を有しうる。最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されて排出領域（ＤＲ）で蒸発することは、透過蒸発現象（Ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）と称される。排出領域（ＤＲ）は、蒸気１４６をメンブレンチャンバ１０の外部に排出することができる。蒸気１４６は、メンブレンチャンバ１０から凝縮器２３０に移動することができる。
【００３０】
透過蒸発メンブレン１２０は、混合領域（ＭＲ）と排出領域（ＤＲ）との間に配されて、混合領域（ＭＲ）と排出領域（ＤＲ）とを分離させることができる。例えば、透過蒸発メンブレン１２０は、一方向に延長する平板状を有しうる。透過蒸発メンブレン１２０は、正浸透メンブレン１１０と対向することができる。透過蒸発メンブレン１２０は、混合溶液１４４から最終透過液（ＦＦＬ）を分離させることができる。例えば、分離膜は、親水性膜を含みうる。他の例示的な実施形態において、最終透過液（ＦＦＬ）が水ではない場合、分離膜は、疎水性膜を含みうる。
【００３１】
凝縮器２３０は、蒸気１４６を凝縮して、最終透過液（ＦＦＬ）を再生成することができる。例えば、凝縮器２３０は、冷媒を用いるコンデンサー（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）を含みうる。前記冷媒は、例えば、水、ブライン（ｂｒｉｎｅ）、またはオイル（ｏｉｌ）を含みうる。凝縮器２３０は、再生成された最終透過液（ＦＦＬ）を集液チャンバ３００に提供することができる。
【００３２】
集液チャンバ３００は、凝縮器２３０から提供された最終透過液（ＦＦＬ）を収容することができる。集液チャンバ３００は、最終透過液（ＦＦＬ）を透過液貯蔵部２５０に提供することができる。
【００３３】
集液チャンバ３００の一側に真空ポンプ２４０が提供されうる。真空ポンプ２４０は、多様な形態の真空ポンプであるか、バロメトリックコンデンサーであり、集液チャンバ３００の内部の気圧を減少させることができる。集液チャンバ３００の内部と排出領域（ＤＲ）の内部は、互いに連結されうる。排出領域（ＤＲ）内の気圧は、真空ポンプ２４０によって減少しうる。例えば、集液チャンバ３００の内部及び排出領域（ＤＲ）は、実質的に真空状態を有しうる。真空ポンプ２４０は、混合溶液１４４の溶質濃度に対応して排出領域（ＤＲ）の真空度を調節することができる。例えば、真空ポンプ２４０は、混合溶液１４４の溶質濃度が低くなれば、排出領域（ＤＲ）の真空度を高めることにより、最終透過液（ＦＦＬ）の量を増加させて混合溶液１４４の溶質の濃度を高めて、混合溶液の溶質の濃度を一定に保持することができる。排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【００３４】
制御部１４４ｃが提供されうる。制御部１４４ｃは、真空ポンプ２４０及び混合溶液加熱部１４４ｈを制御して、混合溶液１４４の濃度を調節することができる。例えば、制御部１４４ｃは、排出領域（ＤＲ）が要求される真空度を有するように真空ポンプ２４０を制御し、混合溶液１４４が要求される温度を有するように混合溶液加熱部１４４ｈを制御することができる。混合溶液１４４の濃度は、制御部１４４ｃによって測定されうる。例示的な実施形態において、排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが、制御部１４４ｃによって制御されて、混合溶液１４４の濃度を一定に保持することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。
【００３５】
一般的に、正浸透工程が行われることによって、正浸透誘導溶液の濃度が低くなる。正浸透誘導溶液の濃度が低くなる場合、正浸透現象が円滑に発生しないことがある。本開示によれば、混合溶液１４４に予備透過液（ＰＦＬ）が流入されると共に最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されるので、混合溶液１４４の濃度が一定に保持されうる。これにより、正浸透現象が円滑に発生しうる。結果的に、正浸透性能が改善されたメンブレン装置１が提供されうる。
【００３６】
透過液貯蔵部２５０は、最終透過液（ＦＦＬ）を貯蔵することができる。透過液貯蔵部２５０と集液チャンバ３００との間に弁（図示せず）及びポンプ（図示せず）が提供されて、最終透過液（ＦＦＬ）の流れを制御することができる。
【００３７】
図２は、図１のメンブレン装置の駆動を説明するフローチャートである。説明の便宜上、図１の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００３８】
図１及び図２を参照すれば、流入液１４２が流入領域（ＩＲ）に提供されうる（ステップＳ１０）。流入液１４２は、流入液供給部２１０から流入領域（ＩＲ）内に提供されうる。例えば、流入液１４２は、海水または廃水であり得る。
流入液１４２が流入領域（ＩＲ）に提供される前、混合領域（ＭＲ）は、正浸透誘導溶液（未表記）で満たされうる。正浸透誘導溶液は、水溶液でイオン状態を有する物質を含みうる。例えば、正浸透誘導溶液は、ＳＯ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ４、ＫＮＯ３、ＮＨ４ＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、硫酸アルミニウムのような無機塩、脂肪族アルコール、グルコース、フルクトース、スクロースのような高分子化学物質、またはこれらの組合わせを含みうる。正浸透誘導溶液内の溶質濃度は、流入液１４２内の溶質濃度よりも高い。これにより、流入液１４２と正浸透誘導溶液との間に浸透圧差が発生することができる。
【００３９】
浸透圧は、下記式として表現される。
π＝ｉｃＲＴ
（π：浸透圧（ｏｓｍｏｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、ｉ：溶液内の浸透性活性粒子の数（ｔｈｅ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｏｓｍｏｔｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）、ｃ：ｍｏｌ濃度（ｔｈｅ  ｍｏｌａｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）、Ｒ：気体定数（ｔｈｅ  ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｇａｓ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）、Ｔ：絶対温度（ｔｈｅ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ））
前記ｉは、下記のように表現される。
ｉ＝１＋α（ｖ−１）
（α：解離度（ｔｈｅ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、ｖ：解離反応の化学量論的係数（ｔｈｅ  ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ））
予備透過液（ＰＦＬ）が純水である場合、正浸透現象による予備透過液（ＰＦＬ）の透過フラックス（ｗａｔｅｒ  ｆｌｕｘ）は、下記のように表現される。
ＪＷ＝Ａ（πＤ−πＦ）
（ＪＷ：予備透過液の透過フラックス、Ａ：透水性（ｗａｔｅｒ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）、πＤ：正浸透誘導溶液の浸透圧、πＦ：流入液の浸透圧）
流入液１４２は、正浸透誘導溶液よりも低い溶質濃度を有しうる。これにより、流入液１４２の浸透圧は、正浸透誘導溶液の浸透圧よりも小さい。流入液１４２と正浸透誘導溶液との間の浸透圧差によって正浸透現象が発生することができる。すなわち、流入液１４２内の予備透過液（ＰＦＬ）は、流入液１４２から分離されて、正浸透誘導溶液に移動することができる（ステップＳ２０）。予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透メンブレン１１０を通過して混合領域（ＭＲ）に提供されうる。予備透過液（ＰＦＬ）は、流入液１４２の溶媒を含みうる。例えば、予備透過液（ＰＦＬ）は、水であり得る。予備透過液（ＰＦＬ）と正浸透誘導溶液とが混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。
【００４０】
混合溶液１４４の温度は、１５℃〜１５０℃であり得る。混合溶液１４４の温度が１５０℃よりも高い場合、利用されるメンブレンが制限されうる。混合溶液１４４の温度が１５℃よりも低い場合、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
予備透過液（ＰＦＬ）が混合領域（ＭＲ）に提供されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度は低くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が小さくなる。流入液１４２の浸透圧は、一定なので、流入液１４２と混合溶液１４４との間の浸透圧差が減少する。一般的に、流入液１４２と混合溶液１４４との間の浸透圧差が減少する場合、予備透過液（ＰＦＬ）が流入領域（ＩＲ）から混合領域（ＭＲ）に移動する速度が減らしうる。
【００４１】
透過蒸発メンブレン１２０で透過蒸発現象が発生して、混合溶液１４４から最終透過液（ＦＦＬ）が分離される。最終透過液（ＦＦＬ）は、混合溶液１４４の溶媒を含みうる。例えば、最終透過液（ＦＦＬ）は、純水であり得る。最終透過液（ＦＦＬ）は、排出領域（ＤＲ）で蒸発して、蒸気１４６に変換されうる（ステップＳ３０）。例えば、蒸気１４６は、水蒸気であり得る。蒸気１４６は、排出領域（ＤＲ）からメンブレンチャンバ１０の外部に排出されうる。
【００４２】
排出領域（ＤＲ）は、真空ポンプ２４０によって真空状態を有しうる。排出領域（ＤＲ）の真空度によって最終透過液（ＦＦＬ）の蒸発量が決定されうる。例えば、排出領域（ＤＲ）の真空度が低い時の最終透過液（ＦＦＬ）の蒸発量よりも排出領域（ＤＲ）の真空度が高い時の最終透過液（ＦＦＬ）の蒸発量がさらに多い。混合溶液１４４から最終透過液（ＦＦＬ）が分離される量は、最終透過液（ＦＦＬ）の蒸発量に比例することができる。最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離される量は、最終透過液（ＦＦＬ）の蒸発量に比例することができる。したがって、排出領域（ＤＲ）の真空度が制御されて、最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離される量を調節することができる。排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【００４３】
最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度は高くなる。最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離される量は、排出領域（ＤＲ）の真空度によって調節されるので、排出領域（ＤＲ）の真空度が制御されて、混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。混合溶液１４４内の溶質濃度は、混合溶液１４４が要求される浸透圧を有するように調節される。混合溶液１４４の浸透圧を一定に保持させる場合、予備透過液（ＰＦＬ）の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスは、一定に保持されうる。
【００４４】
蒸気１４６は、凝縮器２３０に移動することができる。蒸気１４６は、凝縮器２３０によって凝縮されて、最終透過液（ＦＦＬ）を再生成することができる（ステップＳ４０）。再生成された最終透過液（ＦＦＬ）は、凝縮器２３０から集液チャンバ３００内に提供されうる。最終透過液（ＦＦＬ）は、集液チャンバ３００から透過液貯蔵部２５０に提供されて、透過液貯蔵部２５０内に収容されうる。
【００４５】
前記開示によれば、互いに異なる機能を有するメンブレン１１０、１２０が１つのメンブレンチャンバ１０内に提供されうる。これにより、メンブレン装置１を小型化させることができる。
【００４６】
前記開示によれば、排出領域（ＤＲ）の真空度と混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが、制御部１４４ｃによって制御されて、混合溶液１４４の浸透圧を一定に保持させることができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。これにより、予備透過液（ＰＦＬ）の透過フラックスは、一定に保持されうる。
【００４７】
図３は、例示的な実施形態による複合メンブレン装置のブロック構成図である。図４は、図３のメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図１及び図２の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００４８】
図３及び図４を参照すれば、メンブレンチャンバ１１、混合ポンプ（ＭＲＰ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００を含むメンブレン装置２が提供されうる。混合ポンプ（ＭＲＰ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００は、図１の説明と実質的に同一である。メンブレンチャンバ１１は、その形状を除けば、図１を参照して説明されたメンブレンチャンバ１０と実質的に同一である。以下、メンブレンチャンバ１１の形状について説明される。
【００４９】
メンブレンチャンバ１１は、ハウジング１０２、流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、排出領域（ＤＲ）、正浸透メンブレン110、及び透過蒸発メンブレン120を含みうる。ハウジング１０２は、メンブレンチャンバ１０内の圧力を耐える材質を含みうる。ハウジング１０２は、円筒状であると示されているが、これは、例示的なものである。
図１に示されたものとは異なって、正浸透メンブレン110と透過蒸発メンブレン120は、チューブ（ｔｕｂｅ）状またはホローファイバー（ｈｏｌｌｏｗ  ｆｉｂｅｒ）状を有しうる。正浸透メンブレン110は、透過蒸発メンブレン120によって取り囲まれる。すなわち、正浸透メンブレン110の直径は、透過蒸発メンブレン120の直径よりも小さい。正浸透メンブレン110と透過蒸発メンブレン120は、互いに離隔する。
【００５０】
流入領域（ＩＲ）は、正浸透メンブレン110の内側面によって定義される。混合領域は、正浸透メンブレン110の外側面と透過蒸発メンブレン120の内側面とによって定義される。排出領域（ＤＲ）は、透過蒸発メンブレン120の外側面とハウジング１０２の内側面とによって定義される。
【００５１】
予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透メンブレン110によって流入液１４２から分離されて、混合領域（ＭＲ）に提供されうる。例えば、予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透メンブレン110の直径方向に沿って放射状に流動することができる。混合領域（ＭＲ）で予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。混合溶液１４４に予備透過液（ＰＦＬ）が混合されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度が低くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が低くなる。
【００５２】
例示的な実施形態において、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【００５３】
最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発メンブレン120によって混合溶液１４４から分離される。最終透過液（ＦＦＬ）は、排出領域（ＤＲ）内で蒸発して、蒸気１４６を生成することができる。蒸気１４６は、排出領域（ＤＲ）からメンブレンチャンバ１１の外部に排出されて、凝縮器２３０に移動することができる。最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度が高くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が高くなる。
【００５４】
図２を参照して説明されたように、前記メンブレン装置２は、排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つを制御して、混合溶液１４４が要求される浸透圧を有するように混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。これにより、予備透過液（ＰＦＬ）の正浸透メンブレン110に対する透過フラックスは、一定に保持されうる。排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【００５５】
図５は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。説明の便宜上、図１及び図２の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００５６】
図５を参照すれば、メンブレンチャンバ１２、混合ポンプ（ＭＲＰ）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、ポンプ２６０、及び透過液貯蔵部２５０を含むメンブレン装置３が提供されうる。混合ポンプ（ＭＲＰ）、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０及び残余物処理部２２０は、図１の説明と実質的に同一である。
【００５７】
メンブレンチャンバ１２は、ハウジング１０２、流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、排出領域（ＤＲ）、正浸透メンブレン１１０、及び逆浸透メンブレン１３０を含みうる。図１の説明とは異なって、排出領域（ＤＲ）は、最終透過液（ＦＦＬ）が提供されうる。例示的な実施形態において、最終透過液（ＦＦＬ）は、排出領域（ＤＲ）の一部に提供されうる。すなわち、排出領域（ＤＲ）に図１及び図２を参照して説明された蒸気が提供されないこともある。逆浸透メンブレン１３０は、逆浸透用メンブレンであり得る。例えば、逆浸透メンブレン１３０は、混合領域（ＭＲ）と排出領域（ＤＲ）との間で逆浸透現象（Ｒｅｖｅｒｓｅ  ｏｓｍｏｓｉｓ）が起こる時、半透過膜の役割を行うことができる。逆浸透メンブレン１３０は、高分子、セラミック、炭素、またはこれらの組合わせを含みうる。例えば、逆浸透メンブレン１３０は、セルロースアセテート（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ａｃｅｔａｔｅ、ＣＡ）膜、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ）膜、ポリスルホン酸塩（Ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎａｔｅ）膜、またはこれらの組合わせを含みうる。
【００５８】
予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透メンブレン１１０によって流入液１４２から分離される。予備透過液（ＰＦＬ）は、混合領域（ＭＲ）で正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。例えば、混合溶液１４４に予備透過液（ＰＦＬ）が混合されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度が低くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が低くなる。
【００５９】
最終透過液（ＦＦＬ）は、逆浸透メンブレン１３０によって混合溶液１４４から分離される。混合溶液１４４から最終透過液（ＦＦＬ）が分離されるように、混合溶液１４４は、圧力を有しうる。例えば、混合溶液１４４の圧力は、２０ｂａｒ〜８０ｂａｒであり得る。この際、流入液１４２の圧力は、混合溶液１４４の圧力と実質的に同一である。混合溶液１４４の圧力が２０ｂａｒよりも小さな場合、最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液から円滑に分離されないこともある。混合溶液の圧力を８０ｂａｒ以上にすることは、エネルギー消耗が多いので、望ましくない。
【００６０】
例えば、最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度が高くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が大きくなる。
最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離される量は、混合溶液１４４の圧力が増加するにつれて増加する。したがって、前記混合溶液１４４の圧力が制御されて、混合溶液１４４が要求される浸透圧を有するように混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。混合溶液１４４が一定の浸透圧を有するように混合溶液１４４の圧力を調節する場合、予備透過液（ＰＦＬ）の正浸透メンブレン110に対する透過フラックスは、一定に保持されうる。
【００６１】
最終透過液（ＦＦＬ）は、ポンプ２６０によって排出領域（ＤＲ）から透過液貯蔵部２５０に移動することができる。
【００６２】
図１の説明とは異なって、制御部１４４ｃは、混合ポンプ（ＭＲＰ）及び圧力調節弁（ＭＲＶ）を制御して、混合溶液１４４の濃度を調節することができる。例えば、制御部１４４ｃは、混合溶液１４４が要求される圧力を有するように混合ポンプ（ＭＲＰ）及び圧力調節弁（ＭＲＶ）を制御することができる。例示的な実施形態において、混合溶液１４４の圧力が制御部１４４ｃによって制御されて、混合溶液１４４の濃度を一定に保持することができる。混合ポンプ（ＭＲＰ）と混合領域（ＭＲ）との間に混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）が提供されうる。すなわち、混合ポンプ（ＭＲＰ）から排出された混合溶液１４４は、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）を経て混合領域（ＭＲ）に提供されうる。
【００６３】
図６は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。図７は、図６のメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図５の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
図６及び図７を参照すれば、メンブレンチャンバ１３、混合ポンプ（ＭＲＰ）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、ポンプ２６０、及び透過液貯蔵部２５０を含むメンブレン装置４が提供されうる。混合ポンプ（ＭＲＰ）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、ポンプ２６０、及び透過液貯蔵部２５０は、図５の説明と実質的に同一である。メンブレンチャンバ１３は、その形状を除けば、図５を参照して説明されたメンブレンチャンバ１２と実質的に同一である。以下、メンブレンチャンバ１３の形状について説明される。
【００６４】
メンブレンチャンバ１３は、ハウジング１０２、流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、排出領域（ＤＲ）、正浸透メンブレン110、及び逆浸透メンブレン130を含みうる。ハウジング１０２は、円筒状であると示されているが、これは、例示的なものである。
図５に示されたものとは異なって、正浸透メンブレン110と逆浸透メンブレン130は、チューブ状またはホローファイバー状を有しうる。正浸透メンブレン110は、逆浸透メンブレン130によって取り囲まれる。すなわち、正浸透メンブレン110の直径は、逆浸透メンブレン130の直径よりも小さい。正浸透メンブレン110と逆浸透メンブレン130は、互いに離隔する。
【００６５】
流入領域（ＩＲ）は、正浸透メンブレン110の内側面によって定義される。混合領域は、正浸透メンブレン110の外側面と逆浸透メンブレン130の内側面とによって定義される。排出領域（ＤＲ）は、逆浸透メンブレン130の外側面とハウジング１０２の内側面とによって定義される。
【００６６】
予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透メンブレン110によって流入液１４２から分離されて、混合領域（ＭＲ）に提供されうる。例えば、予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透メンブレン110の直径方向に沿って放射形に移動することができる。混合領域（ＭＲ）で予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。例えば、混合溶液１４４に予備透過液（ＰＦＬ）が混合されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度が低くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が小さくなる。
最終透過液（ＦＦＬ）は、逆浸透メンブレン130によって混合溶液１４４から分離される。混合溶液１４４から分離された最終透過液（ＦＦＬ）は、排出領域（ＤＲ）内に満たされた最終透過液（ＦＦＬ）と混合されうる。例えば、最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されることによって、混合溶液１４４内の溶質濃度が高くなる。これにより、混合溶液１４４の浸透圧が大きくなる。
【００６７】
前記メンブレン装置４は、混合溶液１４４の圧力を制御して、混合溶液１４４が要求される浸透圧を有するように混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。混合溶液１４４が一定の浸透圧を有するように混合溶液１４４の圧力を調節する場合、予備透過液（ＰＦＬ）の正浸透メンブレン110に対する透過フラックスは、一定に保持されうる。例えば、混合溶液１４４の圧力は、２０ｂａｒ〜８０ｂａｒであり得る。混合溶液１４４の圧力が２０ｂａｒよりも小さな場合、最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液から円滑に分離されないこともある。混合溶液の圧力を８０ｂａｒ以上にすることは、エネルギー消耗が多いので、望ましくない。
【００６８】
図８は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。説明の便宜上、図１、図２、及び図５の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００６９】
図８を参照すれば、メンブレンチャンバ１４、第１及び第２混合ポンプ（ＭＲＰ１、ＭＲＰ２）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００を含むメンブレン装置５が提供されうる。流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００は、図１の説明と実質的に同一である。第１混合ポンプ（ＭＰＲ１）、混合溶液加熱部１４４ｈ、及び制御部１４４ｃは、図１の説明と実質的に同一である。第２混合ポンプ（ＭＲＰ２）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、及び混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）は、図５の説明と実質的に同一である。制御部１４４ｃは、後述する第１混合溶液１４４ａの濃度を調節することができる。
【００７０】
メンブレンチャンバ１４は、図１の説明とは異なって、正浸透メンブレン１１０と透過蒸発メンブレン１２０との間に逆浸透メンブレン１３０をさらに含みうる。逆浸透メンブレン１３０は、図５を参照して説明された逆浸透メンブレン１３０と実質的に同一である。
【００７１】
混合領域は、逆浸透メンブレン１３０によって互いに分離された第１混合領域（ＭＲ１）及び第２混合領域（ＭＲ２）を含みうる。第１混合領域（ＭＲ１）は、正浸透メンブレン１１０と逆浸透メンブレン１３０との間に配され、第２混合領域（ＭＲ２）は、逆浸透メンブレン１３０と透過蒸発メンブレン１２０との間に配置される。
【００７２】
正浸透誘導溶液が第１混合領域（ＭＲ１）に提供されうる。正浸透誘導溶液は、流入液１４２よりも高い溶質濃度を有しうる。正浸透現象によって流入液１４２から第１透過液（ＦＬ１）が分離されて、第１混合領域（ＭＲ１）に提供されうる。第１透過液（ＦＬ１）は、図３を参照して説明された予備透過液（ＰＦＬ）と実質的に同一である。
【００７３】
第１混合領域（ＭＲ１）で第１透過液（ＦＬ１）は、正浸透誘導溶液と混合されて、第１混合溶液１４４ａを生成することができる。第１混合溶液１４４ａは、図１を参照して説明された混合溶液１４４と実質的に同一である。第１混合溶液１４４ａの圧力は、流入液１４２の圧力と実質的に同一である。例えば、第１混合溶液１４４ａの圧力及び流入液１４２の圧力は、２０ｂａｒ〜８０ｂａｒであり得る。これにより、流入液１４２と第１混合溶液１４４ａとの間で逆浸透現象が発生することが防止されうる。すなわち、第１透過液（ＦＬ１）が、第１混合溶液１４４ａで再び流入液１４２に移動することが防止されうる。第１混合溶液１４４ａに第１透過液（ＦＬ１）が混合されることによって、第１混合溶液１４４ａ内の溶質濃度が低くなる。これにより、第１混合溶液１４４ａの浸透圧が小さくなる。
【００７４】
第１混合溶液１４４ａから第２透過液（ＦＬ２）が分離される。第２透過液（ＦＬ２）は、第１混合溶液１４４ａの透過対象物質を含みうる。例えば、第２透過液（ＦＬ２）は、純水と第１混合溶液１４４ａとの一部が逆浸透膜１３０を通過したものであり得る。第２透過液（ＦＬ２）は、第２混合領域（ＭＲ２）で集液されて、第２混合溶液１４４ｂを生成することができる。第１混合溶液１４４ａの圧力は、第２透過液（ＦＬ２）が第１混合溶液１４４ａから分離されるように十分に大きい。例えば、第１混合溶液１４４ａの圧力は、２０ｂａｒ〜８０ｂａｒであり得る。第１混合溶液１４４ａの圧力が２０ｂａｒよりも小さな場合、第２透過液（ＦＬ２）が第１混合溶液１４４ａから円滑に分離されないこともある。第１混合溶液１４４ａの圧力を８０ｂａｒ以上にすることは、エネルギー消耗が多いので、望ましくない。例えば、第２透過液（ＦＬ２）が第１混合溶液１４４ａから分離されることによって、第１混合溶液１４４ａ内の溶質濃度が高くなる。これにより、第１混合溶液１４４ａの浸透圧が大きくなる。
【００７５】
第２混合溶液１４４ｂから最終透過液（ＦＦＬ）が分離される。最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発メンブレン１３０によって蒸気１４６に変換されうる。例示的な実施形態において、第２混合溶液１４４ｂの温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。第２混合溶液１４４ｂの温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。第２混合溶液１４４ｂの温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【００７６】
排出領域（ＤＲ）は、真空状態を有しうる。例えば、排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。排出領域（ＤＲ）は、蒸気１４６を収容することができる。透過蒸発メンブレン１３０、排出領域（ＤＲ）、及び最終透過液（ＦＦＬ）は、図１の説明と実質的に同一である。
【００７７】
第１混合溶液１４４ａの圧力、第２混合溶液１４４ｂの温度、及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つが制御されて、第１混合溶液１４４ａ内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、第１混合溶液１４４ａの圧力、第２混合溶液１４４ｂの温度、及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。このような方法で第１透過液（ＦＬ１）の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスが一定に保持されうる。
【００７８】
図９は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。図１０は、図９のメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図３、図４、及び図５の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００７９】
図９及び図１０を参照すれば、メンブレンチャンバ１５、第１及び第２混合ポンプ（ＭＲＰ１、ＭＲＰ２）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００を含むメンブレン装置６が提供されうる。第１及び第２混合ポンプ（ＭＲＰ１、ＭＲＰ２）、圧力調節弁（ＭＲＶ）、混合溶液貯蔵部（ＭＲＴ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００は、図８の説明と実質的に同一である。
【００８０】
メンブレンチャンバ１５は、図３及び図４の説明とは異なって、正浸透メンブレン１１０と透過蒸発メンブレン１２０との間に逆浸透メンブレン１３０をさらに含みうる。逆浸透メンブレン１３０は、図８を参照して説明された逆浸透メンブレン１３０と実質的に同一である。
【００８１】
混合領域（ＭＲ）は、逆浸透メンブレン１３０によって互いに分離された第１混合領域（ＭＲ１）及び第２混合領域（ＭＲ２）を含みうる。第１混合領域（ＭＲ１）は、正浸透メンブレン１１０と逆浸透メンブレン１３０との間に配され、第２混合領域（ＭＲ２）は、逆浸透メンブレン１３０と透過蒸発メンブレン１２０との間に配置される。
【００８２】
正浸透誘導溶液が第１混合領域（ＭＲ１）に提供されうる。正浸透誘導溶液は、流入液１４２よりも高い溶質濃度を有しうる。正浸透現象によって流入液１４２から第１透過液（ＦＬ１）が分離されて、第１混合領域（ＭＲ１）に移動することができる。第１透過液（ＦＬ１）は、図３を参照して説明された予備透過液（ＰＦＬ）と実質的に同一である。
【００８３】
第１混合領域（ＭＲ１）で第１透過液（ＦＬ１）は、正浸透誘導溶液と混合されて、第１混合溶液１４４ａを生成することができる。第１混合溶液１４４ａは、図１を参照して説明された混合溶液１４４と実質的に同一である。第１混合溶液１４４ａの圧力は、流入液１４２の圧力と実質的に同一である。例えば、第１混合溶液１４４ａの圧力及び流入液１４２の圧力は、２０ｂａｒ〜８０ｂａｒであり得る。これにより、流入液１４２と第１混合溶液１４４ａとの間で逆浸透現象が発生することが防止されうる。すなわち、第１透過液（ＦＬ１）が第１混合溶液１４４ａで再び流入液１４２に移動することが防止されうる。例えば、第１混合溶液１４４ａに第１透過液（ＦＬ１）が混合されることによって、第１混合溶液１４４ａ内の溶質濃度が低くなる。これにより、第１混合溶液１４４ａの浸透圧が低くなる。
【００８４】
第１混合溶液１４４ａの圧力を８０ｂａｒ以上にすることは、エネルギー消耗が多いので、望ましくない。第１混合溶液１４４ａから第２透過液（ＦＬ２）が分離されて、第２混合領域（ＭＲ２）に移動することができる。例えば、第２透過液（ＦＬ２）は、第１混合溶液１４４ａの溶媒を含みうる。例えば、第２透過液（ＦＬ２）は、純水と第１混合溶液１４４ａとの一部が逆浸透膜１３０を通過したものであり得る。第２透過液（ＦＬ２）は、第２混合領域（ＭＲ２）で集液されて、第２混合溶液１４４ｂを生成することができる。第１混合溶液１４４ａの圧力は、第２透過液（ＦＬ２）が第１混合溶液１４４ａから分離されるように十分に大きい。例えば、第１混合溶液１４４ａの圧力及び流入液１４２の圧力は、２０ｂａｒ〜８０ｂａｒであり得る。第１混合溶液１４４ａの圧力が２０ｂａｒよりも小さな場合、第２透過液（ＦＬ２）が第１混合溶液１４４ａから円滑に分離されないこともある。
【００８５】
例えば、第２透過液（ＦＬ２）が第１混合溶液１４４ａから分離されることによって、第１混合溶液１４４ａ内の溶質濃度が高くなる。これにより、第１混合溶液１４４ａの浸透圧が高くなる。
【００８６】
第２混合溶液１４４ｂから最終透過液（ＦＦＬ）が分離される。例示的な実施形態において、第２混合溶液１４４ｂの温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。第２混合溶液１４４ｂの温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。第２混合溶液１４４ｂの温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【００８７】
最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発メンブレン１３０によって蒸気１４６に変換されうる。排出領域（ＤＲ）は、蒸気１４６を収容することができる。透過蒸発メンブレン１３０、排出領域（ＤＲ）、及び最終透過液（ＦＦＬ）は、図３の説明と実質的に同一である。排出領域（ＤＲ）は、真空状態を有しうる。例えば、排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【００８８】
第１混合溶液１４４ａの圧力、第２混合溶液１４４ｂの温度、及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つが制御されて、第１混合溶液１４４ａ内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、第１混合溶液１４４ａの圧力、第２混合溶液１４４ｂの温度、及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。このような方法で第１透過液（ＦＬ１）の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスが一定に保持されうる。
【００８９】
図１１は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。説明の便宜上、図１、図２、及び図５の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００９０】
図１１を参照すれば、メンブレンチャンバ１６、混合ポンプ（ＭＲＰ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００を含むメンブレン装置７が提供されうる。混合ポンプ（ＭＲＰ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００は、図１の説明と実質的に同一である。
【００９１】
メンブレンチャンバ１６は、図１の説明とは異なって、排出領域（ＤＲ）を中心に一対の混合領域（ＭＲ）及び一対の流入領域（ＩＲ）が配置される。一対の混合領域（ＭＲ）は、排出領域（ＤＲ）を挟んで互いに離隔する。一対の流入領域（ＩＲ）は、一対の混合領域（ＭＲ）を挟んで流入領域（ＤＲ）からそれぞれ離隔する。
【００９２】
一対の流入領域（ＩＲ）と一対の混合領域（ＭＲ）との間に一対の正浸透メンブレン１１０がそれぞれ提供されうる。一対の混合領域（ＭＲ）と排出領域（ＤＲ）との間に一対の透過蒸発メンブレン１２０がそれぞれ提供されうる。一対の流入領域（ＩＲ）、一対の混合領域（ＭＲ）、排出領域（ＤＲ）、一対の正浸透メンブレン１１０、及び一対の透過蒸発メンブレン１２０のそれぞれは、図１の説明と実質的に同一である。
【００９３】
一対の流入領域（ＩＲ）内に流入液１４２がそれぞれ提供されうる。予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透現象によって流入液１４２から分離されて一対の混合領域（ＭＲ）にそれぞれ移動することができる。予備透過液（ＰＦＬ）は、一対の混合領域（ＭＲ）で正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発現象によって混合溶液１４４から分離されて、排出領域（ＤＲ）で蒸気１４６に変換されうる。蒸気１４６は、図１及び図２を参照して説明されたように、再び最終透過液（ＦＦＬ）に変換されて、透過液貯蔵部２５０に収容されうる。
【００９４】
最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離される量は、排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つによって調節されるので、排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが制御されて、混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。混合溶液１４４の浸透圧を一定に保持させる場合、予備透過液（ＰＦＬ）の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスは、一定に保持されうる。
【００９５】
排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【００９６】
例示的な実施形態において、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【００９７】
他の例示的な実施形態において、正浸透メンブレン１１０と透過蒸発メンブレン１２０との位置が変わりうる。これにより、排出領域（ＤＲ）と流入領域（ＩＲ）との位置が変わりうる。
【００９８】
図１２は、例示的な実施形態によるメンブレン装置のブロック構成図である。図１３は、図１２のメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図３、図４、及び図５の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【００９９】
図１２及び図１３を参照すれば、メンブレンチャンバ１７、混合ポンプ（ＭＲＰ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００を含むメンブレン装置８が提供されうる。混合ポンプ（ＭＲＰ）、混合溶液加熱部１４４ｈ、制御部１４４ｃ、流入液供給部２１０、残余物処理部２２０、凝縮器２３０、真空ポンプ２４０、透過液貯蔵部２５０、及び集液チャンバ３００は、図３の説明と実質的に同一である。
【０１００】
メンブレンチャンバ１７は、図３の説明とは異なって、一対の流入領域（ＩＲ）、一対の混合領域（ＭＲ）、及び排出領域（ＤＲ）を含みうる。一対の流入領域（ＩＲ）は、メンブレンチャンバ１７の最も内側及び最も外側にそれぞれ提供されうる。排出領域（ＤＲ）は、一対の流入領域（ＩＲ）の間に配置される。一対の混合領域（ＭＲ）は、一対の流入領域（ＩＲ）と排出領域（ＤＲ）との間にそれぞれ配置される。
【０１０１】
一対の流入領域（ＩＲ）と一対の混合領域（ＭＲ）との間に一対の正浸透メンブレン１１０がそれぞれ提供されうる。一対の混合領域（ＭＲ）と排出領域（ＤＲ）との間に一対の透過蒸発メンブレン１２０がそれぞれ提供されうる。一対の流入領域（ＩＲ）、一対の混合領域（ＭＲ）、排出領域（ＤＲ）、一対の正浸透メンブレン１１０、及び一対の透過蒸発メンブレン１２０のそれぞれは、図１の説明と実質的に同一である。
【０１０２】
一対の流入領域（ＩＲ）内に流入液１４２がそれぞれ提供されうる。予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透現象によって流入液１４２から分離されて一対の混合領域（ＭＲ）にそれぞれ移動することができる。予備透過液（ＰＦＬ）は、一対の混合領域（ＭＲ）で正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発現象によって混合溶液１４４から分離されて、排出領域（ＤＲ）で蒸気１４６に変換されうる。蒸気１４６は、図１及び図２を参照して説明されたように、再び最終透過液（ＦＦＬ）に変換されて、透過液貯蔵部２５０に収容されうる。
【０１０３】
最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離される量は、排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つによって調節されるので、排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが制御されて、混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。混合溶液１４４内の溶質濃度は、混合溶液１４４が要求される浸透圧を有するように調節される。混合溶液１４４の浸透圧を一定に保持させる場合、予備透過液（ＰＦＬ）の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスは、一定に保持されうる。
【０１０４】
排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【０１０５】
例示的な実施形態において、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【０１０６】
他の例示的な実施形態において、正浸透メンブレン１１０と透過蒸発メンブレン１２０との位置が変わりうる。これにより、排出領域（ＤＲ）と流入領域（ＩＲ）との位置が変わりうる。一般的に、正浸透工程が行われることによって、正浸透誘導溶液の濃度が低くなる。正浸透誘導溶液の濃度が低くなる場合、正浸透現象が円滑に発生しないことがある。本開示によれば、混合溶液１４４に予備透過液（ＰＦＬ）が流入されると共に最終透過液（ＦＦＬ）が混合溶液１４４から分離されるので、混合溶液１４４の濃度が一定に保持されうる。これにより、正浸透現象が円滑に発生しうる。結果的に、正浸透性能が改善されたメンブレン装置８が提供されうる。
【０１０７】
図１４は、例示的な実施形態によるメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図３及び図４の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
図１４を参照すれば、メンブレンチャンバ１８は、ハウジング１０２、複数の正浸透メンブレン１１０、透過蒸発メンブレン１２０、複数の流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、及び排出領域（ＤＲ）を含みうる。ハウジング１０２は、図３及び図４の説明と実質的に同一である。
【０１０８】
透過蒸発メンブレン１２０は、ハウジング１０２の内側面によって定義される領域に提供されうる。透過蒸発メンブレン１２０は、チューブ状またはホローファイバー状を有しうる。透過蒸発メンブレン１２０の外径は、ハウジング１０２の内径よりも小さい。透過蒸発メンブレン１２０の外側面とハウジング１０２の内側面は、互いに対向することができる。
【０１０９】
排出領域（ＤＲ）は、透過蒸発メンブレン１２０とハウジング１０２との間に提供されうる。すなわち、排出領域（ＤＲ）は、透過蒸発メンブレン１２０の外側面とハウジング１０２の内側面とによって定義される。
複数の正浸透メンブレン１１０は、透過蒸発メンブレン１２０の内側面によって定義される領域に提供されうる。
【０１１０】
混合領域（ＭＲ）は、複数の正浸透メンブレン１１０と透過蒸発メンブレン１２０との間に提供されうる。すなわち、混合領域（ＭＲ）は、複数の正浸透メンブレン１１０の外側面と透過蒸発メンブレン１２０の内側面とによって定義される。
【０１１１】
複数の流入領域（ＩＲ）は、複数の正浸透メンブレン１１０の内側面によってそれぞれ定義される。
【０１１２】
複数の流入領域（ＩＲ）内に流入液１４２がそれぞれ提供されうる。予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透現象によって流入液１４２から分離されて混合領域（ＭＲ）に移動することができる。予備透過液（ＰＦＬ）は、混合領域（ＭＲ）で正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。
【０１１３】
例示的な実施形態において、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【０１１４】
最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発現象によって混合溶液１４４から分離されて、排出領域（ＤＲ）で蒸気１４６に変換されうる。排出領域（ＤＲ）は、真空状態を有しうる。排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【０１１５】
前記開示によれば、予備透過液（ＰＦＬ）の複数の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスが一定に保持されるメンブレンチャンバ１８が提供されうる。
排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが制御されて、混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。
【０１１６】
図１５は、例示的な実施形態によるメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図３及び図４の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【０１１７】
図１５を参照すれば、メンブレンチャンバ１９は、ハウジング１０２、複数の正浸透メンブレン１１０、一対の透過蒸発メンブレン１２０、複数の流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、及び一対の排出領域（ＤＲ）を含みうる。ハウジング１０２は、図３及び図４の説明と実質的に同一である。
【０１１８】
一対の透過蒸発メンブレン１２０は、ハウジング１０２の内側面によって定義される領域に提供されうる。透過蒸発メンブレン１２０は、チューブ状またはホローファイバー状を有しうる。透過蒸発メンブレン１２０の外径は、ハウジング１０２の内径よりも小さい。透過蒸発メンブレン１２０の外側面とハウジング１０２の内側面は、互いに対向することができる。
【０１１９】
排出領域（ＤＲ）は、透過蒸発メンブレン１２０とハウジング１０２との間に提供されうる。すなわち、排出領域（ＤＲ）は、透過蒸発メンブレン１２０の外側面とハウジング１０２の内側面とによって定義される。
【０１２０】
複数の正浸透メンブレン１１０は、チューブ状あるいはホローファイバー状に透過蒸発メンブレン１２０の内側面によって定義される領域に提供されうる。
【０１２１】
混合領域（ＭＲ）は、複数の正浸透メンブレン１１０と透過蒸発メンブレン１２０との間に提供されうる。すなわち、混合領域（ＭＲ）は、複数の正浸透メンブレン１１０の外側面と透過蒸発メンブレン１２０の内側面とによって定義される。
【０１２２】
複数の流入領域（ＩＲ）は、複数の正浸透メンブレン１１０の内側面によってそれぞれ定義される。
【０１２３】
複数の流入領域（ＩＲ）内に流入液１４２がそれぞれ提供されうる。予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透現象によって流入液１４２から分離されて混合領域（ＭＲ）に移動することができる。予備透過液（ＰＦＬ）は、混合領域（ＭＲ）で正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。
【０１２４】
例示的な実施形態において、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【０１２５】
最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発現象によって混合溶液１４４から分離されて、排出領域（ＤＲ）で蒸気１４６に変換されうる。排出領域（ＤＲ）は、真空状態を有しうる。排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【０１２６】
前記開示によれば、予備透過液（ＰＦＬ）の複数の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスが一定に保持されるメンブレンチャンバ１８が提供されうる。
【０１２７】
排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが制御されて、混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。
【０１２８】
図１６は、例示的な実施形態によるメンブレンチャンバの断面図である。説明の便宜上、図３及び図４の説明と実質的に同じ内容の説明は省略される。
【０１２９】
図１６を参照すれば、メンブレンチャンバ２０は、ハウジング１０２、複数の正浸透メンブレン１１０、複数の透過蒸発メンブレン１２０、複数の流入領域（ＩＲ）、混合領域（ＭＲ）、及び複数の排出領域（ＤＲ）を含みうる。ハウジング１０２は、図３及び図４の説明と実質的に同一である。
【０１３０】
複数の正浸透メンブレン１１０及び複数の透過蒸発メンブレン１２０は、ハウジング１０２の内側面によって定義される領域に提供されうる。複数の正浸透メンブレン１１０及び複数の透過蒸発メンブレン１２０は、ホローファイバーあるいはチューブ状を有しうる。ハウジング１０２の内側面によって定義される領域のうち、複数の正浸透メンブレン１１０及び複数の透過蒸発メンブレン１２０以外の領域は、混合領域（ＭＲ）であり得る。
【０１３１】
複数の流入領域（ＩＲ）内に流入液１４２がそれぞれ提供されうる。予備透過液（ＰＦＬ）は、正浸透現象によって流入液１４２から分離されて混合領域（ＭＲ）に移動することができる。予備透過液（ＰＦＬ）は、混合領域（ＭＲ）で正浸透誘導溶液と混合されて、混合溶液１４４を生成することができる。混合溶液１４４は、混合ポンプ（ＭＲＰ）によって循環されうる。他の例示的な実施形態において、加熱チューブまたは加熱板がハウジング１０２の内部に設けられて、混合溶液１４４は循環されないこともある。
【０１３２】
例示的な実施形態において、混合溶液１４４の温度は、混合溶液加熱部１４４ｈによって１５℃〜１５０℃に保持されうる。混合溶液１４４の温度が１５０℃以上である場合、メンブレンの選択が制限され、エネルギー消費が増加する。混合溶液１４４の温度が１５℃以下であれば、透過蒸発現象が円滑に発生しないこともある。
【０１３３】
最終透過液（ＦＦＬ）は、透過蒸発現象によって混合溶液１４４から分離されて、排出領域（ＤＲ）で蒸気１４６に変換されうる。排出領域（ＤＲ）は、真空状態を有しうる。排出領域（ＤＲ）の真空度は、絶対圧１Ｔｏｒｒ〜６６０Ｔｏｒｒであることが望ましい。真空度が絶対圧６６１Ｔｏｒｒ〜７５９Ｔｏｒｒに低ければ、混合溶液の温度を１５０℃以上過度に高めると最終透過液（ＦＦＬ）を蒸気に排出させうる。
【０１３４】
前記開示によれば、予備透過液（ＰＦＬ）の複数の正浸透メンブレン１１０に対する透過フラックスが一定に保持されるメンブレンチャンバ１８が提供されうる。
他の例示的な実施形態において、透過蒸発メンブレン１２０の代わりに、図５を参照して説明された逆浸透メンブレン１３０が提供されうる。排出領域（ＤＲ）に蒸気１４６の代わりに、透過対象物質が提供されうる。混合溶液１４４は、混合ポンプ（ＭＲＰ）によって循環されうる。他の例示的な実施形態において、正浸透圧によって混合溶液１４４は加圧されるか、ポンプなどの加圧装置によって加圧されるので、循環されないこともある。
【０１３５】
また、正浸透膜の性能をさらに向上するために、正浸透膜と正浸透膜との間に正浸透誘導溶液として第１混合溶液を使用し、正浸透膜と透過蒸発膜あるいは正浸透膜と逆浸透膜との間に第２混合溶液を用いるが、第１混合溶液の溶質の濃度は、第２混合溶液の溶質の濃度よりも低くすることもできる。
【０１３６】
排出領域（ＤＲ）の真空度及び混合溶液１４４の温度のうち少なくとも１つが制御されて、混合溶液１４４内の溶質濃度を調節することができる。蒸気１４６の量は、混合溶液１４４の濃度及び排出領域（ＤＲ）の真空度のうち少なくとも１つによって調節される。
【０１３７】
本発明の技術的思想の実施形態についての以上の説明は、本発明の技術的思想の説明のための例示を提供する。したがって、本発明の技術的思想は、以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によって、前記実施形態を組み合わせて実施するなどさまざまな多くの修正及び変更が可能であることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、正浸透性能が改善されたメンブレン装置及びそれを用いる溶液分離方法関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１、２、３、４、５、６、７、８：メンブレン装置
１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０：メンブレンチャンバ
１０２ : ハウジング
１１０ : 正浸透メンブレン
１２０ : 透過蒸発メンブレン
１３０ : 逆浸透メンブレン
ＩＲ  : 流入領域
ＭＲ : 混合領域
ＤＲ  : 排出領域
２１０：流入液供給部
２２０：残余物処理部
２３０：凝縮器
２４０：真空ポンプ
２５０：透過液貯蔵部
２６０：ポンプ
３００：集液チャンバ
【図１】
2020011227.tif 000003
【図２】
2020011227.tif 000004
【図３】
2020011227.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020011227.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020011227.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2020011227.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2020011227.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2020011227.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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