(57)【要約】デバイス、方法、及びシステムは、逆浸透工程中に半透膜の低圧側に提供される溶質流を使用して、濃縮された供給流、及び希釈された供給流を生成する。この工程は、第一側面及び第二側面を含む半透膜を提供すること、ならびに第一供給溶液流をこの膜の第一側面上に、及び第二供給溶液流を第二側面上に導入することを含み、第一供給溶液流の浸透圧は、第二供給溶液流の浸透圧より高い、またはこれに等しい。工程は、溶媒が第一側面から第二側面へ通過することにより、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するように、静水圧をこの膜の第一側面上に用いることをさらに含む。これらの工程を実行するためのデバイス及びシステムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一供給溶液源、
第二供給溶液源、及び
半透膜、
を備え、
前記半透膜が第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成される第一側面と、第二供給溶液流を前記第二供給溶液源から受容するように構成される第二側面とを含み、
前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
前記第一供給溶液源は透過液の形態で、前記第一供給溶液流から前記第二供給溶液流へ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記半透膜の前記第一側面へ与えるように構成される、
装置。
【請求項２】
前記透過液は、第三浸透圧を有し、前記第二浸透圧が前記第三浸透圧より高い、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第一供給溶液源は、前記第一溶液流を前記半透膜の前記第一側面へ第一静水圧で供給するように構成され、前記第二供給溶液源は、前記第二溶液流を前記半透膜の前記第二側面へ第二静水圧で供給するように構成され、前記第一静水圧は、前記第二静水圧より高い、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第一静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉであり、前記第二静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、溶媒を前記半透膜の前記第一側面から前記第二側面へ通過させるのに十分な前記第一静水圧と前記第二静水圧との間の圧力差を生成するように構成され、前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、前記圧力差を前記第二浸透圧の関数として変えるようにさらに構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度にほぼ等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第二溶質濃度は、約５００ｐｐｍより高い、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第二供給溶液流は、１分毎に約２００グラムの溶質と、１分毎に約２０００グラムの溶質との間の流量を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第一浸透圧は、前記第二浸透圧にほぼ等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第一供給溶液源は、高圧ポンプ、逆浸透システム、正浸透システム、ＯｓＡＲＯモジュール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第二供給溶液源は、ポンプ、逆浸透システム、ＯｓＡＲＯモジュール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一供給溶液流は、汚染された溶液を含み、前記第二供給溶液流が前記汚染された溶液の少なくとも一部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、同一の前記汚染された溶液の部分を前記半透膜の前記第一及び第二側面のうちのそれぞれの１つへ提供するように各々構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第一供給溶液源は、前記濃縮された第一供給溶液流、またはその一部を前記半透膜の前記第一側面へ再循環させるようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第二供給溶液源は、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記半透膜の前記第二側面へ提供するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
溶媒及び溶質を含む、汚染された溶液内に溶質を濃縮する工程であって、
第一供給溶液流を半透膜の第一側面上に導入し、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、
第二供給溶液流を前記半透膜の第二側面上に導入し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
透過液の形態で、前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ溶媒が通過することにより、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いる、
ことを含む、前記工程。
【請求項１７】
前記工程は、前記静水圧を低下させるために前記第二浸透圧を選択することをさらに含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項１８】
前記第二浸透圧は、前記溶媒を前記半透膜の前記第一側面から前記第二側面へ通過させるために必要な前記静水圧を低下させるために選択される、所定の浸透圧である、請求項１６に記載の工程。
【請求項１９】
前記透過液は、第三浸透圧を有し、前記第二浸透圧が前記第三浸透圧より高い、請求項１６に記載の工程。
【請求項２０】
前記静水圧を低下させるために前記透過液の前記浸透圧より高い前記第二浸透圧を選択することをさらに含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項２１】
前記第一供給溶液流及び前記第二供給溶液流の両方は、同一の前記汚染された溶液の少なくとも一部を含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項２２】
前記濃縮された第一供給溶液流、またはその一部を前記半透膜の前記第一側面へ再循環させることをさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記半透膜の前記第二側面へ再循環させることをさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることは、高圧ポンプを介して、前記第一供給溶液を前記半透膜の前記第一側面へ送達し、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることを含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項２５】
前記第二供給溶液を前記半透膜の前記第二側面へ送達することにより、静水圧を前記半透膜の前記第二側面上に用いることをさらに含み、前記半透膜の前記第二側面上に用いられる前記静水圧は前記半透膜の前記第一側面上に用いられる前記静水圧より低い、請求項２４に記載の工程。
【請求項２６】
前記半透膜の前記第一側面上に用いる静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉを有する、請求項２５に記載の工程。
【請求項２７】
前記半透膜の前記第一側面上に用いられる前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉであり、前記半透膜の前記第二側面上に用いられる前記静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉである、請求項２６に記載の工程。
【請求項２８】
前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度にほぼ等しい、請求項１６に記載の工程。
【請求項２９】
前記第二溶質濃度は、約５００ｐｐｍより高い、請求項１６に記載の工程。
【請求項３０】
前記第二供給溶液流は、１分毎に約２００グラムの溶質と、１分毎に約２０００グラムの溶質との間の流量を有する、請求項１６に記載の工程。
【請求項３１】
前記第一浸透圧は、前記第二浸透圧にほぼ等しい、請求項１６に記載の工程。
【請求項３２】
前記第一供給溶液流は、第一溶質及び第一溶媒を含み、前記第二供給溶液流は、第二溶質及び第二溶媒を含み、少なくとも前記第二溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１６に記載の工程。
【請求項３３】
少なくとも前記第二溶媒は、水である、請求項３２に記載の工程。
【請求項３４】
前記第二溶質は、アルコール類、ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項３３に記載の工程。
【請求項３５】
前記第二溶質は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酢酸カリウム（ＫＡｃ）、酢酸カルシウムマグネシウム（ＣａＭｇＡｃ）、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項３３に記載の工程。
【請求項３６】
前記第二溶質は、砂糖、酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）類、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ビニルアルコール）ポリ（エチレンオキサイド）、ポリ（ビニル酸）、ポリ（スチレンスルホン酸塩）、ポリ（アクリルアミド）系高分子電解質、ポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（アルキルアクリレート）、ポリアクリル酸アルキル、ポリ（２−オキサゾリン）及びポリエチレンイミン、それらの共重合体またはブロック共重合体、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される、請求項３３に記載の工程。
【請求項３７】
前記第二供給溶液流を前記半透膜の前記第二側面上に導入することは、前記第二供給溶液流を前記半透膜の前記第二側面上に連続的に流すことを含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項３８】
前記第一供給溶液流を前記半透膜の前記第一側面上に導入することは、前記第一供給溶液流を高圧ポンプから流すことを含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項３９】
正浸透（ＦＯ）構成要素により駆動溶液として使用される、前記濃縮された第一供給溶液を前記ＦＯ構成要素へ供給することをさらに含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項４０】
前記濃縮された第一供給溶液を使用して、前記駆動溶液をＦＯ構成要素において再生することをさらに含む、請求項１６に記載の工程。
【請求項４１】
溶媒及び溶質を含む溶液内に溶質を濃縮する工程であって、
第一供給溶液源及び第二供給溶液源と流体連結される第一モジュールを提供し、前記第一モジュールが、
第一チャンバ及び第二チャンバ、ならびに
前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の界面に配置され、前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含む半透膜、
を含み、
前記第一供給溶液源から、第一供給溶液流を前記第一チャンバへ、及び前記半透膜の前記第一側面上へ導入し、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、
前記第二供給溶液源から、第二供給溶液流を前記第二チャンバへ、及び前記半透膜の前記第二側面上へ導入し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
溶媒が前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第一供給溶液流を前記第一チャンバ内に、及び希釈された第二供給溶液流を前記第二チャンバ内に生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いる、
ことを含む、前記工程。
【請求項４２】
前記第一モジュール及び第四供給溶液源と流体連結される第二モジュールを提供し、前記第二モジュールが、
第一チャンバ及び第二チャンバ、ならびに
前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の界面に配置され、前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含む半透膜、
を備え、
前記第一モジュールの前記第一チャンバから、第三供給溶液流を前記第二モジュールの前記第一チャンバへ導入し、前記第三供給溶液流が前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を含み、第三溶質濃度及び第三浸透圧を有し、
前記第四供給溶液源から、第四供給溶液流を前記第二モジュールの前記第二チャンバへ、及び前記半透膜の前記第二側面上へ導入し、前記第四供給溶液流が第四溶質濃度及び第四浸透圧を有し、前記第三浸透圧は前記第四浸透圧より高い、またはこれに等しく、
溶媒が前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第三供給溶液流を前記第二モジュールの前記第一チャンバ内に、及び希釈された第四供給溶液流を前記第二モジュールの前記第二チャンバ内に生成するように、静水圧を前記第二モジュールの前記半透膜の前記第一側面上に用いる、
ことをさらに含む、請求項４１に記載の工程。
【請求項４３】
前記第四溶質濃度は、前記第二溶質濃度より高い、請求項４２に記載の工程。
【請求項４４】
前記第四供給源は、前記第一モジュールの前記第一チャンバを含み、前記第四供給溶液流は、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を含む、請求項４２に記載の工程。
【請求項４５】
溶媒を精製する工程であって、
逆浸透（ＲＯ）構成要素及びモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素を提供し、前記モジュールが、
前記ＲＯ構成要素及び前記ＦＯ構成要素と流体連結される第一チャンバ、及び前記ＲＯ構成要素と流体連結される第二チャンバ、ならびに
前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の界面に配置され、前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含む半透膜、を備え、
汚染されたＦＯ供給溶液流を前記ＦＯ構成要素へ導入し、前記ＦＯ構成要素が駆動溶液を含み、前記汚染されたＦＯ供給溶液流は１つ以上の溶質により汚染された溶媒を含み、
前記汚染されたＦＯ供給溶液流から、濃縮されたＦＯ供給溶液流、及び希釈された駆動溶液を前記ＦＯ構成要素に生成させ、
ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を形成するように、前記希釈された駆動溶液を前記ＲＯ構成要素へ導入し、
前記ＲＯ供給溶液流から、透過液、及び濃縮されたＲＯ供給溶液流を前記ＲＯ構成要素に生成させ、前記透過液が精製された溶媒を含み、
前記ＲＯ構成要素から、第一供給溶液流を前記モジュールの前記第一チャンバへ、及び前記半透膜の前記第一側面上に導入し、前記第一供給溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含み、第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、
前記ＲＯ構成要素から、第二供給溶液流を前記モジュールの前記第二チャンバへ、及び前記半透膜の前記第二側面上に導入し、前記第二供給溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含み、第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
溶媒が前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第一供給溶液流を前記第一チャンバ内に、及び希釈された第二供給溶液流を前記第二チャンバ内に生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用い、
ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を形成するように、前記モジュールの前記第二チャンバから、前記希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ構成要素へ導入し、
前記駆動溶液の少なくとも一部を形成するように、前記モジュールの前記第一チャンバから、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記ＦＯ構成要素へ導入する、
ことを含む、前記工程。
【請求項４６】
第一供給溶液源、
第二供給溶液源、及び
少なくとも１つのモジュール、
を備え、各モジュールが、
第一チャンバ及び第二チャンバ、
前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の界面に配置され、前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含む半透膜、
を含み、
前記第一チャンバは第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成され、前記第二チャンバは第二供給溶液流を前記第二供給溶液源から受容するように構成され、
前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
前記第一供給溶液源は前記第一チャンバから前記第二チャンバへ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮させた第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記第一チャンバへ与えるように構成される、
システム。
【請求項４７】
複数のモジュールをさらに備え、各モジュールの前記第一チャンバは少なくとも１つの他のモジュールの前記第一チャンバと流体連結される、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
第一モジュール及び第二モジュールをさらに備え、前記第一モジュールの前記第一チャンバが前記第二モジュールの前記第一チャンバと流体連結され、前記第二モジュールの前記第一チャンバは前記濃縮された第一供給溶液流を前記第一モジュールの前記第一チャンバから受容するように構成される、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第一モジュールの前記第一チャンバは、前記第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成される第一流入ポート、及び第一流出ポートを備え、前記第二モジュールの前記第一チャンバは前記第一流出ポートに流体連結される第二流入ポートを備え、前記第二流入ポートが前記濃縮された第一供給溶液流を前記第一モジュールの前記第一チャンバから受容するように構成される、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第二モジュールの前記第二チャンバは、前記第一モジュールの前記第二チャンバと流体連結され、前記第二モジュールの前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液を前記第一モジュールの前記第二チャンバから受容するように構成される、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記第二モジュールの少なくとも前記第二チャンバと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が希釈された駆動溶液、及び濃縮された供給溶液を駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から生成するように構成され、前記第二モジュールの前記第二チャンバは前記希釈された駆動溶液を前記ＦＯ構成要素から受容するように、及び前記希釈された駆動溶液を前記第二供給溶液の少なくとも一部として使用するように構成される、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記第一供給溶液源は、逆浸透（ＲＯ）構成要素を含み、前記ＲＯ構成要素が透過溶液、及び濃縮されたＲＯ供給溶液流をＲＯ供給溶液流から生成し、前記第一供給溶液流は、前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５３】
前記第二供給溶液源は、前記ＲＯ構成要素を含み、前記第二溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記希釈された第二供給溶液流の前記少なくとも一部を前記第二チャンバから受容するように構成され、前記ＲＯ供給溶液流が前記希釈された第二供給溶液流を少なくとも部分的に含む、請求項５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記ＲＯ構成要素及び前記少なくとも１つのモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が希釈された駆動溶液、及び濃縮された供給溶液を駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から生成するように構成され、前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバは前記生成され濃縮された第一供給溶液流を前記ＦＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＦＯ構成要素が前記濃縮された第一供給溶液流を前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバから受容するように、及び前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記駆動溶液として使用するように構成される、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記ＦＯ構成要素は、前記希釈された駆動溶液流を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記希釈された駆動溶液流を前記ＦＯ構成要素から受容するように、及び前記希釈された駆動溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ供給溶液流として使用するように構成される、請求項５５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年２月２日に出願された、「Ｏｓｍｏｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ（ＯｓＡＲＯ）  Ｐｒｏｃｅｓｓ」と題する、米国仮出願第６２／３８８，５６３号、及び２０１６年５月２４日に出願された、「Ｏｓｍｏｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ（ＯｓＡＲＯ）  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」と題する、米国仮出願第６２／３９２，２０３号からの優先権を主張し、これらのそれぞれは、本明細書に、すべての目的のために、その全体を参照により援用される。
【０００２】
［技術分野］
本開示は、浸透圧補助逆浸透工程を使用して、海水、汽水、排水、工業用水、随伴水及び／または汚染水の精製、除染または脱塩を対象とする。本開示は、浸透圧補助逆浸透工程を使用して濃縮された供給原料溶液を形成すること、及び精製水を副産物として生成することをさらに対象とする。
【背景技術】
【０００３】
特定の膜は、溶媒分子が膜を通過することを可能にするが、溶質分子が通過することを不可能にする。これらのような膜は、半透性と称される。半透膜は、脱塩及び水精製技術に利用されることが可能である。
【０００４】
正浸透は、当該技術において既知であり、将来の新鮮な水不足の可能性によって最近の研究対象であり、対応して、費用効果がある脱塩及び水の精製技術に対して需要が増している。海水、汽水またはその他の汚染水は、半透膜を通してこの水（溶媒）を引き抜くことにより精製されることが可能であり、半透膜は、塩類及び他の汚染物質（溶質）を除去する。正浸透工程において、この水は、供給より高い浸透圧を有する駆動溶液を使用して半透膜を介して引き抜かれる。正浸透工程は、この水を精製しない。正浸透は、この水を一方のセットの溶質から他方のセットの溶質へ単純に移動させる。
【０００５】
また逆浸透工程は、水精製技術に適用されている。特に、逆浸透を使用し、この水から塩類を除去することにより海水、汽水またはその他の汚染水を脱塩し、飲むことができる、または工業的に利用可能である、水を作る。正浸透において、溶媒は、希釈溶液から半透膜を介してさらに濃縮された溶液へ流れる。このさらに濃縮された溶液への浸透圧に等しい圧力を加えることにより、浸透工程を停止させることが可能である。さらにより高い圧力を加えることにより、浸透工程は、逆になることが可能である。この例において、溶媒は、濃縮された溶液（海水など）から半透膜を介してさらに希釈溶液へ流れる。逆浸透の静水圧要件は、逆浸透をエネルギー的に高価にする可能性がある。加えて、無排水（ＺＬＤ）システムに伴う蒸発及び結晶化工程は、従来のＲＯのものを越えて溶質を濃縮するために使用され、高価でもある。したがって、エネルギーコストを下げる、または逆浸透システムの効率を上げることが可能である、システム、方法及び技術、ならびに他の水精製システムは、望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本出願の実施形態は、単なる実施例として、添付された図面を参照して記述される。
【０００７】
【図１】本開示の例示的実施形態に従う、単一段階の浸透圧補助逆浸透（ＯｓＡＲＯ）システムの図である。
【０００８】
【図２】本開示の例示的実施形態に従う、多段階のＯｓＡＲＯシステムの図である。
【０００９】
【図３Ａ】本開示の例示的実施形態に従い、逆浸透（ＲＯ）、正浸透（ＦＯ）、圧力遅延浸透（ＰＲＯ）、及び圧力補助ＦＯ（ＰＡＦＯ）システムとＯｓＡＲＯシステムを比較する一連の図である。
【図３Ｂ】本開示の例示的実施形態に従い、逆浸透（ＲＯ）、正浸透（ＦＯ）、圧力遅延浸透（ＰＲＯ）、及び圧力補助ＦＯ（ＰＡＦＯ）システムとＯｓＡＲＯシステムを比較する一連の図である。
【図３Ｃ】本開示の例示的実施形態に従い、逆浸透（ＲＯ）、正浸透（ＦＯ）、圧力遅延浸透（ＰＲＯ）、及び圧力補助ＦＯ（ＰＡＦＯ）システムとＯｓＡＲＯシステムを比較する一連の図である。
【図３Ｄ】本開示の例示的実施形態に従い、逆浸透（ＲＯ）、正浸透（ＦＯ）、圧力遅延浸透（ＰＲＯ）、及び圧力補助ＦＯ（ＰＡＦＯ）システムとＯｓＡＲＯシステムを比較する一連の図である。
【図３Ｅ】本開示の例示的実施形態に従い、逆浸透（ＲＯ）、正浸透（ＦＯ）、圧力遅延浸透（ＰＲＯ）、及び圧力補助ＦＯ（ＰＡＦＯ）システムとＯｓＡＲＯシステムを比較する一連の図である。
【００１０】
【図４】本開示の例示的実施形態に従い、単一段階の浸透圧補助逆浸透（ＯｓＡＲＯ）システムを使用する供給溶液の加えられた低圧に関する濃度変化のグラフィカル表示である。
【００１１】
【図５】本開示の例示的実施形態に従い、単一段階の浸透圧補助逆浸透（ＯｓＡＲＯ）システムを使用する供給溶液の加えられた高圧に関する濃度変化のグラフィカル表示である。
【００１２】
【図６】本開示の例示的実施形態に従う、ＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステムの図である。
【００１３】
【図７】本開示の例示的実施形態に従う、ＯｓＡＲＯ−ＲＯシステムの図である。
【００１４】
【図８】本開示の例示的実施形態に従う、ＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステムの図である。
【００１５】
【図９】本開示の例示的実施形態に従う、別の代替のＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステムの図である。
【００１６】
【図１０Ａ】３．２重量％の海水供給が高圧ポンプによって膜へ送達されるＲＯシステムの図である。
【００１７】
【図１０Ｂ】本開示の例示的実施形態に従い、図１０Ａに描写される同一のＲＯシステムの図であるが、向上したシステム効率をもたらす、ＯｓＡＲＯ段階が高圧ポンプの前に加えられている。
【００１８】
【図１１】本開示の例示的実施形態に従い、２つのＯｓＡＲＯ段階により希釈される希釈海水供給の使用により低下した動作圧力を有するＲＯ−ＯｓＡＲＯシステムの図である。
【００１９】
さまざまな態様が図面に示される配置及び手段に限定されないことを理解するであろう。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
説明の簡潔さ及び明確さのために、適切な参照番号が異なる図面の中で繰り返され、対応するまたは類似の要素を示すことを理解するであろう。加えて、複数の特定の詳細は、本明細書に記述される実施形態の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者は、本明細書に記述される実施形態がこれらの特定の詳細なしで実施されることが可能であることを理解するであろう。他の例において、方法、手順及び構成要素は、記述される関連した関連機能を不明瞭にしないために詳細に記述されていない。また、この説明は、本明細書に記述される実施形態の範囲を限定するとみなされない。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本開示の詳細及び特徴をより良く説明するために、特定の部分の比率を誇張している。
【００２１】
本開示全体に適用するいくつかの定義をここで提示する。用語「ＯｓＡＲＯ」は、浸透補助逆浸透を指し、正浸透前処理逆浸透（ＦＯ−ＰＲＯ）または正浸透浸透回収膜（ＦＯ−ＯＲＭ）と称されることも可能である。用語「連結される」は、直接的に、または介在する構成要素を介して間接的に、であろうとなかろうと、接合される、と定義され、必ずしも物理的な接合に限定されない。用語「流体連結される」は、直接的に、または介在する構成要素を介して間接的に、のいずれか一方で、接合される、と定義され、これらの接合は、必ずしも物理的な接合に限定されないが、いわゆる構成要素間の、溶液、分散液、混合液、または他の流体の移送を収容する接合である。これらの接合は、物体が永続的に接合される、または可逆的に接合されるようなものであることが可能である。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、及び「ｈａｖｉｎｇ（含む）」は、本開示に互いに交換可能に使用される。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、及び「ｈａｖｉｎｇ（含む）」は、含むことを意味するが、必ずしもそのように記述されるものに限定されない。
【００２２】
本明細書に使用されるように、用語「精製する」、「精製される」、または「精製」は、それらのさまざまな形態において、少なくとも純度における漸次上昇、及び／または溶質濃度または汚染濃度の漸次低下を有する水を生成する１つ以上の工程を指す。このようなものとして、用語「精製する」、「精製される」、または「精製」は、特定の純度、または特定の溶質濃度を有する水の生成物を必ずしも指さず、むしろ、これらの用語は、本開示の方法及び技術から生じる、少なくとも純度における漸次上昇、及び／または溶質濃度または汚染濃度における漸次低下を有する水の生成物を指すために使用される。
【００２３】
本明細書に使用されるように、用語「流」は、そのさまざまな形態において、用語「供給流」におけるその使用を含み、本開示の装置またはシステムの一部または構成要素に流す、またはこの内に受容されることができる溶液を指し、連続的な流れの下で、装置若しくはシステム、またはそれらの部分に導入される溶液に限定されないが、むしろ、一連の一括処理に用いられることができるような、期間に装置またはシステムに受容される溶液を含むこともできる。
【００２４】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、装置を提供する。この装置は、第一供給溶液源及び第二供給溶液源を含むことができる。装置は、第一供給溶液源から第一供給溶液流を受容するように構成される第一側面、及び第二供給溶液源から第二供給溶液流を受容するように構成される第二側面を含む、半透膜をさらに備えることができる。第一供給溶液流は、第一溶質濃度及び第一浸透圧を有することができ、第二供給溶液流は、第二溶質濃度及び第二浸透圧を有することができる。第一浸透圧は、第二浸透圧より高い、またはこれに等しい。第一供給溶液源は、透過液の形態で、第一供給溶液流から第二供給溶液流へ半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために静水圧を半透膜の第一側面へ提供するように構成される。
【００２５】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、溶媒及び溶質を含む溶液に溶質を濃縮する工程を提供する。この工程は、第一側面及び第二側面を含む半透膜を提供することを含む。この工程は、第一供給溶液流を半透膜の第一側面上に導入すること、及び第二供給溶液流を半透膜の第二側面上に導入することをさらに含む。第一供給溶液流は、第一溶質濃度及び第一浸透圧を有することができ、第二供給溶液流は、第二溶質濃度及び第二浸透圧を有することができる。第一浸透圧は、第二浸透圧より高い、またはこれに等しい。この工程は、透過液の形態で、半透膜の第一側面から半透膜の第二側面へ溶媒が通過することにより、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するように、静水圧を半透膜の第一側面上に用いることをさらに含む。
【００２６】
図１は、本開示の例示的実施形態に従う装置１００を示す。図１に描写されるように、装置１００は、半透膜１１５を使用して、第一供給溶液１４１を濃縮し、第二供給溶液１４２を希釈するために単一のＯｓＡＲＯモジュール１５０を含む。ＯｓＡＲＯモジュールは、第一チャンバ１３１、及びこの第一チャンバ１３１に対向する第二チャンバ１３２を含む。半透膜１１５は、第一チャンバ１３１と第二チャンバ１３２との間の界面に配置される。半透膜１１５は、第一チャンバ１３１と流体連通する第一側面１２１、及び第二チャンバ１３２と流体連通する第二側面１２２を含む。
【００２７】
動作中に、ＯｓＡＲＯモジュール１５０は、溶質濃度Ｃ１及び浸透圧π（Ｃ１）を有する第一供給溶液流１４１を受容するように構成される。第一供給溶液流１４１は、第一チャンバ１３１、及び半透膜１１５の第一側面１２１へ導入され、静水圧Ｐ１を受ける。少なくともいくつかの例において、第一供給溶液流１４１は、図１に示される流入ポート１８１などの、流入ポートを介して第一チャンバ１３１に入る。
【００２８】
ＯｓＡＲＯモジュール１５０は、第二供給溶液流１４２を第二チャンバ１３２内へ、及び半透膜１１５の第二側面１２２上に受容するようにさらに構成される。第二供給溶液流１４２は、溶質濃度Ｃ２と、半透膜１１５の対向する第一側面１２１上に供給される第一供給溶液流１４１の浸透圧π（Ｃ１）より低い、またはこれに等しい浸透圧π（Ｃ２）とを有する。第二供給溶液流１４２は、第二チャンバ１３２内へ、及び半透膜１１５の第二側面１２２上に、第一供給溶液流１４１の水圧Ｐ１より低い水圧Ｐ２で供給される。いくつかの例において、第一供給溶液流１４１の溶質濃度Ｃ１は、第二供給溶液流１４２の溶質濃度Ｃ２より高い。他の例において、溶質濃度Ｃ１及びＣ２は、同一であることが可能である。少なくともいくつかの例において、第二供給溶液流１４２は、図１に示される流入ポート１８２などの、流入ポートを介して第二チャンバ１３２に入る。
【００２９】
水圧及び浸透圧の均衡の結果として、溶媒は、透過液１１２の形態で、第一チャンバ１３１から第二チャンバ１３２へ半透膜１１５を介して通過することにより、第一供給溶液流１４１（Ｃ１out＞Ｃ１ｉｎ）を濃縮して、濃縮された第一供給溶液流１７１を形成し、第二供給溶液流１４２（Ｃ２＿ｉｎ＞Ｃ２＿out）を希釈して、希釈された第二供給溶液流１７２を形成する。本開示の技術に従い、逆浸透（ＲＯ）工程は、第二供給溶液流１４２により提供される浸透圧で部分的に駆動され、さらにエネルギー的に効率のよい浸透圧補助逆浸透（ＯｓＡＲＯ）工程をもたらす。
【００３０】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、ＯｓＡＲＯモジュール１５０の第一チャンバ１３１は、第一供給溶液流１４１を第一チャンバ１３１へ、及び半透膜１１５の第一側面１２１上に流すように構成される第一供給溶液源１６１と流体連結されることができる。第一供給溶液源１６１は、図１に描写されるような、高圧ポンプであることができる、または少なくともいくつかの例において、別のＯｓＡＲＯモジュールの第一若しくは第二チャンバであることができる。少なくともいくつかの例において、第一供給溶液源１６１は、逆浸透構成要素、または正浸透構成要素であることができる。
【００３１】
同様に、少なくともいくつかの例において、ＯｓＡＲＯモジュール１５０の第二チャンバ１３２は、第二供給溶液流１４２を第二チャンバ１３２へ、及び半透膜１１５の第二側面１２２上に流すように構成される第二供給溶液源１６２と流体連結されることができる。第二供給溶液源１６２は、図１に描写されるような、高圧ポンプであることができる、または少なくともいくつかの例において、別のＯｓＡＲＯモジュールの第一若しくは第二チャンバ、逆浸透構成要素、若しくは正浸透構成要素であることができる。
【００３２】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、第二供給溶液流１４２の浸透圧は、透過液１１２の浸透圧より高い可能性がある。少なくともいくつかの例において、第一供給溶液源１６１及び第二供給溶液源１６２は、半透膜１１５の第一側面１２１から半透膜１１５の第二側面１２２へ、透過液１１２の形態で溶媒を通過させるのに十分な、第一供給溶液流１４１及び第二供給溶液流１４２の静水圧間の圧力差を生成するように構成されることができる。いくつかの事例において、第一供給溶液源１６１及び第二供給溶液源１６２は、第二供給溶液流１４２の浸透圧の関数として圧力差を変えるように構成されることができる。
【００３３】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、濃縮された第一供給溶液流１７１は、図１に描写される流出ポート１９１などの、流出ポートにおいてＯｓＡＲＯモジュール１５０の第一チャンバ１３１を出ることができる。同様に、希釈された第二供給溶液流１７２は、図１に描写される流出ポート１９２などの、流出ポートにおいてＯｓＡＲＯモジュール１５０の第二チャンバ１３２を出ることができる。図１に描写されるＯｓＡＲＯモジュール１５０は、各チャンバについて単一の流入ポート及び流出ポートのみを含むように描写され、複数の流入及び／または流出ポートを含む第一または第二チャンバは、本開示の趣旨及び範囲内にある。
【００３４】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、濃縮された第一供給溶液流１７１、及び／または希釈された第二供給溶液流１７２は、別のＯｓＡＲＯモジュールへ、または逆浸透構成要素若しくは正浸透構成要素へ供給されることができる。少なくともいくつかの例において、第一供給溶液源１６１は、濃縮された第一供給溶液流１７１、またはその一部を、半透膜１１５の第一側面１２１へ再循環させるように構成されることができる。いくつかの事例において、第二供給溶液源１６２は、濃縮された第一供給溶液流１７１の少なくとも一部を半透膜１１５の第二側面１２２へ提供するように構成されることができる。
【００３５】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、第一供給溶液流１４１は、汚染された溶液であることができる。いくつかの事例において、汚染された溶液は、少なくとも２つの部分に分割されることができ、一方の部分が第一供給溶液流１４１を形成し、他方の部分が第二供給溶液流１４２を形成する。これらのような例において、第一供給溶液源１６１及び第二供給溶液源１６２は、同一の汚染された溶液の部分を、それぞれ半透膜１１５の第一側面１２１及び第二側面１２２へ提供するように各々構成される。
【００３６】
第一供給溶液流１４１及び第二供給溶液流１４２は、同一の、または異なる化学組成物を含むことが可能であり、同一の温度、または異なる温度であることが可能である。第一及び第二供給溶液流は、多くの異なる溶液成分を含むことが可能であり、いくつかの溶液成分は、浸透圧へ寄与することができ、他のものは、できない。浸透圧を生成するいかなる溶液を本開示の装置、システム及び方法に使用することが可能である。
【００３７】
少なくともいくつかの例において、第一または第二供給溶液流のいずれか一方の溶媒は、水、無機塩、メタノール若しくはエタノールなどの極性有機溶媒、または任意の他の適切な溶媒であることが可能である。いくつかの例において、たとえば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酢酸カリウム（ＫＡｃ）、または酢酸カルシウムマグネシウム（ＣａＭｇＡｃ）などの、無機塩溶質を含む供給溶液流を使用することが可能である。他の例において、たとえば、遷移金属類、ランタノイド類、及びアクチノイド類などの、イオン種を含む無機塩溶質を含む、供給溶液流を使用することが可能である。さらに他の例において、たとえば、シアン化物類、硝酸塩類、亜硝酸塩類、硫酸塩類、亜硫酸塩類、スルホン酸塩類、水酸化物類、リン酸塩類、亜リン酸塩類、ハロゲン化物類、酢酸塩類、ヒ化物類、アミン類、カルボン酸塩類、及びニトロ類などの種を含む無機塩溶質を含む、供給溶液流を使用することが可能である。いくつかの例において、水が溶媒であるときに、たとえば、アルコール類、ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの、良好な水溶性を有する有機化合物の溶質を使用することが可能である。いくつかの例において、トルエン及びベンゼン、ヘキサンまたはオクタンなどの直鎖アルカン類またはアルケン類、塩化メチレン（ＣＨ２Ｃｌ２）などの塩化溶媒、有機スルホン酸塩類、ならびに有機酸のような、芳香族類などの水溶性を有する、有機化合物の溶質は、供給溶液流内の溶質として使用されることができる。いくつかの例において、限定されないが、砂糖、酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）類、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ビニルアルコール）ポリ（エチレンオキサイド）、ポリ（ビニル酸）、ポリ（スチレンスルホン酸塩）、ポリ（アクリルアミド）系高分子電解質、ポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（アルキルアクリレート）、ポリアクリル酸アルキル、ポリ（２−オキサゾリン）及びポリエチレンイミン、ならびにそれらの共重合体若しくはブロック共重合体、またはそれらの任意の組み合わせなどの、ポリマー溶質を使用することが可能である。
【００３８】
第一供給溶液流の水圧Ｐ１は、５０から５，０００ｐｓｉ、代替に１００から３，０００ｐｓｉ、代替に２００から１，５００ｐｓｉ、または代替に２５０から１，０００ｐｓｉにわたる任意の所定の圧力で加えられることが可能である。第二供給溶液流の水圧Ｐ２は、０から５００ｐｓｉ、代替に２から２００ｐｓｉ、代替に５から１００ｐｓｉ、代替に１０から５０ｐｓｉ、または代替に１４から３０ｐｓｉにわたる任意の所定の圧力で加えられることが可能である。
【００３９】
ＯｓＡＲＯモジュール内で使用される供給溶液流の浸透圧π（Ｃ）は、使用される半透膜の種類に関連する。ＯｓＡＲＯモジュール内に実装されるこの半透膜は、たとえば、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過、正浸透または逆浸透膜などの、任意の種類の膜であることが可能であり、これらの膜は、三酢酸セルロース（ＣＴＡ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、薄膜複合材料（ＴＦＣ）膜、または当業者が使用する任意の他の成分から作製されることが可能である。半透膜は、たとえば、平らなシート、または複数の積層若しくは層状シート、または複数の中空ナノチューブ若しくはナノ繊維などの、任意の適切な幾何学的構成を有することが可能である。さらに、半透膜は、デッドエンド、クロスフロー、並流、向流、または放射状などの任意の適切な構成において動作することが可能である。
【００４０】
図２は、本開示の例示的実施形態に従う、装置２００を示す。図２に描写されるように、装置２００は、最初の第一供給溶液流２４１が高濃度へ次第に濃縮されることが可能である、連続分離ステップまたは段階について一連に互いに流体連結される複数のＯｓＡＲＯモジュール２５０から２５３を含む。各ＯｓＡＲＯモジュール２５０から２５３は、第一チャンバ２３１から２３４、第二チャンバ２３６から２３９、及び第一チャンバ２３１から２３４と、第二チャンバ２３６から２３９との間の界面に配置される半透膜２１５から２１８を含む。各半透膜２１５から２１８は、第一チャンバ２３１から２３４と流体連通する第一側面２２１から２２４、及び第二チャンバ２３６から２３９と流体連通する第二側面２２６から２２９を含む。
【００４１】
動作中に、第一ＯｓＡＲＯモジュール２５０は、最初の第一供給溶液流２４１を受容するように構成される。最初の第一供給溶液流２４１は、水圧を受けながら、半透膜２１５の第一側面２２１と同様に、第一モジュール２５０の第一チャンバ２３１に導入される。図２に描写されるように、最初の第一供給溶液流２４１は、流入ポート２８１を介して第一供給溶液源２６１から第一チャンバ２３１に入る。第一モジュール２５０は、第二供給溶液源２６２から、第二チャンバ２３６内へ、及び半透膜２１５の第二側面２２６上に第二供給溶液流２４６を受容するようにさらに構成される。第一供給溶液源２６１及び第二供給溶液源２６２は、高圧ポンプであることができる、または逆浸透構成要素若しくは正浸透構成要素であることができる。
【００４２】
単なる実施例として、図２は、最初の第一供給溶液流２４１の溶質濃度が第二供給溶液流２４６の溶質濃度と一致する、最初に６５ｇ／ｌのＮａＣｌであることを描写する。第二供給溶液流２４６の浸透圧が最初の第一供給溶液流２４１の浸透圧より低い、またはこれに等しく、第二供給溶液流２４６の溶質濃度が透過液を生成するために必要な、要求された静水圧を低下させることにより逆浸透工程を補助するのに十分である限り、供給溶液流の溶質濃度は、任意の値であることができる。少なくともいくつかの例において、第一供給溶液流の溶質濃度にほぼ等しい溶質濃度を有する第二供給溶液流の使用は、図２に描写されるように、第二供給溶液流が逆浸透工程を促進するために十分な浸透圧を与えるため、有益である。
【００４３】
動作中に、溶媒が半透膜２１５の第一側面２２１から半透膜２１５の第二側面２２６へ通過することにより、第一モジュール２５０の第一チャンバ内に濃縮された第一供給溶液流２４２、及び第二チャンバ２３６内に希釈された第二供給溶液２７１を生成するように、水圧は、半透膜２１５の第一側面２２１上に最初の第一供給溶液流２４１により用いられる。図２に提示される例示的実施形態は、６５ｇ／ｌのＮａＣｌの溶質濃度を有する最初の第一供給溶液流４１が装置２００の、第一モジュール２５０の動作中に、または第一段階中に、１０５ｇ／ｌのＮａＣｌへ濃縮されることを示す。図２に描写されるように、濃縮された第一供給溶液は、第三供給溶液流２４２の形態において、第二ＯｓＡＲＯモジュール２５１の第一チャンバ２３２内へ供給され、そこで第三供給溶液流は、第一モジュール２５０に関して記述される同一の工程により、１４５ｇ／ｌのＮａＣｌに濃縮される。つぎに濃縮された第三供給溶液流は、第五供給溶液流２４３の形態において、第三ＯｓＡＲＯモジュール２５２の第一チャンバ２３３に供給され、そこで第五供給溶液流２４３は、１８５ｇ／ｌのＮａＣｌに濃縮される。つぎに濃縮された第五供給溶液流は、第七供給溶液流２４４の形態において、第四ＯｓＡＲＯモジュール２５３の第一チャンバ２３４に供給され、そこで第七供給溶液流は、流出ポート２９４において２２５ｇ／ｌの標的濃度に濃縮される。各モジュール２５０から２５３において、異なる供給溶液流２４６から２４９は、所定の濃度Ｃ２を各々有し、それぞれの第一チャンバ２３１から２３４において供給溶液流の濃縮を補助する浸透圧駆動力を与えるために、それぞれの第二チャンバ２３６から２３９に導入される。
【００４４】
少なくともいくつかの例において、供給溶液流２４７から２４９は、供給溶液源２６３から２６５から、モジュール２５１から２５３の第二チャンバ２３７から２３９へ供給されることができる。いくつかの事例において、供給溶液源２６３から２６５は、低圧または高圧ポンプであることができる。他の事例において、供給溶液流２４７から２４９は、前のモジュールの濃縮された供給流２４２から２４４の少なくとも一部を含むことができる。これらのような事例において、供給溶液源２６３から２６５は、前のモジュール２５０から２５２の第一チャンバ２３１から２３３であることができる。たとえば、第四供給溶液流２４７は、第一モジュール２５０の第一チャンバ２３１から濃縮された第一供給溶液流２４２の少なくとも一部を含むことができる。
【００４５】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、希釈された供給溶液流２７１から２７４は、以下に提供される追加の例示的な実施形態に関して記述されるように、別のＯｓＡＲＯモジュールへ、または逆浸透構成要素へ供給されることができる。たとえば、第二モジュール２５１の第二チャンバ２３７からの希釈された供給溶液流２７２は、第一モジュール２５０の第二チャンバ２３６へ供給され、第二供給溶液流２４６を少なくとも部分的に形成することができる。
【００４６】
図２に描写されるように、ＯｓＡＲＯモジュール２５０から２５３の第一チャンバ２３１から２３４は、供給溶液流用の流入経路を第一チャンバ２３１から２３４内に提供する流入ポート２８１から２８４を含む。加えて、第一チャンバ２３１から２３４は、第一チャンバ２３１から２３４を離れ、つぎの段階またはモジュールに入る、濃縮された供給溶液流用の流出経路を提供する、流出ポート２９１から２９４を含む。同様に、第二チャンバ２３６から２３９は、流入ポート２８６から２８９、及び流出ポート２９６から２９９を含み、第二チャンバ２３６から２３９へ、及びこれらから供給溶液流の流入及び流出を可能にする。いくつかの例において、ＯｓＡＲＯモジュールは、それぞれの各供給溶液流について複数の流入口、及び複数の流出口を含むように構成されることが可能である。さらに、ＯｓＡＲＯモジュールは、連続、一括、または半一括工程に使用されることが可能である。各モジュール内の各工程において、供給溶液流は、再利用し、再循環させることにより、単一回または複数回、膜を通過することが可能である。加えて、供給溶液流に加えられる水圧は、一定に保持されることが可能である、またはそれぞれの工程ステップ中に変わることが可能である。
【００４７】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、図２に描写される、装置２００を使用して、溶媒及び溶質を含む溶液内に、汚染物質などの溶質を濃縮する工程を実行することができる。この工程は、第一供給溶液源２６１及び第二供給溶液源２６２と流体連結される第一モジュール２５０を提供することを含む。第一モジュール２５０は、第一チャンバ２３１及び第二チャンバ２３６を含むことができる。第一モジュール２５０は、第一チャンバ２３１と第二チャンバ２３６との間の界面に配置される半透膜２１５をさらに備えることができる。半透膜２１５は、第一チャンバ２３１と流体連通する第一側面２２１、及び第二チャンバ２３６と流体連通する第二側面２２６を含むことができる。この工程は、第一供給溶液源２６１から、第一供給溶液流２４１を第一チャンバ２３１へ、及び半透膜２１５の第一側面２２１上へ導入することをさらに含む。
【００４８】
この工程は、第二供給溶液源２６２から、第二供給溶液流２４６を第二チャンバ２３６へ、及び半透膜２１５の第二側面２２６上へ導入することをさらに含む。第一供給溶液流２４１の浸透圧は、第二供給溶液流２４６の浸透圧より高い。この工程は、溶媒が半透膜２１５の第一側面２２１から第二側面２２６へ通過することにより、濃縮された供給溶液流２４２を第一チャンバ２３１内に、及び希釈された第二供給溶液流２７１を第二チャンバ２３６に生成するように、静水圧を半透膜２１５の第一側面２２１上に用いることをさらに含む。
【００４９】
少なくともいくつかの例において、この工程は、溶媒を半透膜２１５の第一側面２２１から第二側面２２６へ通過させることにより、濃縮された供給溶液流２４２、及び希釈された第二供給溶液流２７１を生成するために必要とされる静水圧を低下させるように、第二供給溶液流２４６の浸透圧を選択することをさらに含むことができる。他の事例において、第二供給溶液流２４６の浸透圧は、溶媒を半透膜２１５の第一側面２２１から第二側面２２６へ通過させるために必要な静水圧を低下させるために選択される、所定の浸透圧であることができる。いくつかの事例において、第二供給溶液流２４６の浸透圧は、溶媒を半透膜２１５の第一側面２２１から第二側面２２６へ通過させるために必要とされる静水圧を低下させるために、透過液の浸透圧より高くなるように選択されることができる。
【００５０】
本開示の少なくとも１つの態様に従い、この工程は、濃縮された第一供給溶液流２４２、またはその一部を、半透膜２１５の第一側面２２１へ再循環させることをさらに含むことができる。この工程は、濃縮された第一供給溶液流２４２の少なくとも一部を半透膜２１５の第二側面２２６へ再循環させることをさらに含むことができる。
【００５１】
少なくともいくつかの例において、この工程は、第一モジュール２５０及び第四供給溶液源２６３と流体連結される第二モジュール２５１を提供することをさらに含む。第二モジュール２５１は、第一チャンバ２３２及び第二チャンバ２３７を含む。第二モジュール２５１は、第一チャンバ２３２と第二チャンバ２３７との間の界面に配置される半透膜２１６をさらに含む。半透膜２１６は、第一チャンバ２３２と流体連通する第一側面２２２、及び第二チャンバ２３７と流体連通する第二側面２２７を含む。この工程は、第一モジュール２５０の第一チャンバ２３１から、第三供給溶液流２４２を第二モジュール２５１の第一チャンバ２３２へ導入することをさらに含む。第三供給溶液流２４２は、濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を含むことができる。この工程は、第四供給溶液源２６３から、第四供給溶液流２４７を第二モジュール２５１の第二チャンバ２３７へ、及び半透膜２１６の第二側面２２７上へ導入することをさらに含む。第三供給溶液流２４２の浸透圧は、第四供給溶液流２４７の浸透圧より高い、またはこれに等しい。この工程は、溶媒が半透膜２１６の第一側面２２２から半透膜２１６の第二側面２２７へ通過することにより、第二モジュール２５１の第一チャンバ２３２内に濃縮された第三供給溶液流２４３、及び第二モジュール２５１の第二チャンバ２３７内に希釈された第四供給溶液流２７２を生成するように、静水圧を第二モジュール２５１の半透膜２１６の第一側面２２２上に用いることをさらに含む。
【００５２】
第四供給源２６３は、高圧ポンプであることができる、または第一モジュール２５０の第一チャンバ２３１であることができる。これらのような事例において、第四供給溶液流２４７は、第一モジュール２５０の第一チャンバ２３１からの濃縮された供給溶液流２４２の少なくとも一部を含むことができる。
【００５３】
溶液を濃縮する工程を提供することに加えて、本開示は、溶質溶液から溶媒を精製する工程をさらに提供する。たとえば、図１及び２に描写され、上述されるＯｓＡＲＯモジュールは、逆浸透（ＲＯ）構成要素及び正浸透（ＦＯ）構成要素と結合され、水透過液などの、精製された溶媒生成物を生成することができる。さらに特に、溶媒を精製する工程は、逆浸透（ＲＯ）構成要素及びモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素を提供することを含むことができる。このモジュールは、ＲＯ構成要素及びＦＯ構成要素と流体連結される第一チャンバ、ならびにＲＯ構成要素と流体連結される第二チャンバを含むことができる。モジュールは、第一チャンバと第二チャンバとの間の界面に配置される半透膜をさらに含むことができる。半透膜は、第一チャンバと流体連通する第一側面、及び第二チャンバと流体連通する第二側面を含むことができる。
【００５４】
この工程は、汚染されたＦＯ供給溶液をＦＯ構成要素へ導入することをさらに含む。汚染されたＦＯ供給溶液は、１つ以上の溶質により汚染された溶媒を含む。工程は、汚染されたＦＯ供給溶液流から、濃縮されたＦＯ供給溶液流、及び希釈された駆動溶液をＦＯ構成要素に生成させることをさらに含む。工程は、ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を形成するように、希釈された駆動溶液をＲＯ構成要素へ導入することをさらに含むことができる。工程は、ＲＯ供給溶液流から、透過液、及び濃縮されたＲＯ供給溶液流をＲＯ構成要素に生成させることをさらに含むことが可能である。この透過液は、この工程に従い回収される、精製された溶媒を含む。
【００５５】
この工程は、ＲＯ構成要素から第一供給溶液流をモジュールの第一チャンバへ、及び半透膜の第一側面上へ導入することをさらに含むことができる。第一供給溶液流は、濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む。この工程は、ＲＯ構成要素から、第二供給溶液流をモジュールの第二チャンバへ、及び半透膜の第二側面上へ導入することも含むことができる。また第二供給溶液は、濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む。第一供給溶液流の浸透圧は、第二供給溶液流の浸透圧にほぼ等しいことができる。代替に、第一供給溶液流の浸透圧は、第二供給溶液流の浸透圧より高いことができる。
【００５６】
工程は、溶媒が半透膜の第一側面から半透膜の第二側面へ通過することにより、第一チャンバ内に濃縮された第一供給溶液流、及び第二チャンバ内に希釈された第二供給溶液流を生成するように、静水圧を半透膜の第一側面上に用いることをさらに含むことができる。この工程は、ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部として使用されるように、モジュールの第二チャンバから、希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部をＲＯ構成要素へ導入することも含むことができる。この工程は、駆動溶液の少なくとも一部を形成するように、モジュールの第一チャンバから濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部をＦＯ構成要素へ導入することをさらに含むことができる。
【００５７】
図３ＡからＥは、本開示のＯｓＡＲＯ装置及び技術と、逆浸透（ＲＯ）、正浸透（ＦＯ）、浸透圧発電（ＰＲＯ）及び圧力補助正浸透（ＰＡＦＯ）工程の従来の技術との間の違いを示す。ＯｓＡＲＯ工程は、当該技術に使用される、ＲＯ、ＦＯ、ＰＲＯ及びＰＡＦＯ工程と異なる。図３ＡからＥに示されるように、それぞれのこれらの工程は、溶液から１つ以上の溶質を分離させる半透膜を使用する。
【００５８】
上記に参照された従来の工程は、透過流の方向に従い２つのカテゴリに分割されることが可能である。ＦＯ、ＰＲＯ及びＰＡＦＯにおいて、透過液は、半透膜の、低浸透圧混合液側（π（Ｃ２））から高浸透圧混合液側（π（Ｃ１））へ流れる。一般的に、ＦＯシステムにおいて、膜の両側に加えられる水圧は、等しい。ＰＲＯシステムにおいて、供給１は、水圧Ｐ２より高い水圧Ｐ１及び浸透圧π（Ｃ１）で、供給２の浸透圧π（Ｃ２）を導入され、供給２から供給１への透過流をもたらす。ＰＡＦＯシステムにおいて、供給２の水圧Ｐ２は、供給１の水圧Ｐ１より高い。供給１の浸透圧π（Ｃ１）は、供給２の浸透圧π（Ｃ２）より高く、供給２から供給１へ透過流をもたらす。
【００５９】
透過度は、透過流束Ｊｗとして計算されることが可能である。透過流束は、単位時間あたりの単位面積あたりの膜を流通する体積として定義される。
【００６０】
従来のＲＯ及びＯｓＡＲＯは、ＦＯ、ＰＲＯ及びＰＡＦＯと異なる。ＲＯ工程において、透過液は、より高い水圧Ｐ１を有する供給１から、より低い水圧Ｐ２を有する供給２へ流れる。ＲＯにおいて、供給２は、最初に溶液（ほとんどの事例において水などの純溶媒）を含まないので、最初の溶質濃度Ｃ２、または対応する浸透圧π（Ｃ２）を有さない。ＯｓＡＲＯにおいて、透過液は、より高い浸透圧π（Ｃ１）を有する供給１から、より低い浸透圧π（Ｃ２）を有する供給２へ流れる。いくつかの例において、ＯｓＡＲＯにおいて、それぞれ、供給１及び２の濃度Ｃ１及びＣ２は、同一である。透過液は、供給２の加えられた水圧Ｐ２より高い、供給１の加えられた水圧Ｐ１のために、単独で半透膜の供給１の側面から供給２の側面へ流れる。
【００６１】
従来のＲＯとＯｓＡＲＯとの間の違いは、低浸透圧混合液供給（Ｃ２）の源である。ＲＯ工程において、供給２は、膜全体に導入されず、供給１から流れる透過液だけは、膜の供給２の側面上に存在する。常に、ＯｓＡＲＯにおいて、濃度Ｃ２を有する第二供給は、図１から３に示されるように、独立して段階に導入される。この第二供給は、半透膜にわたる浸透圧での差を減少させるので、溶媒を半透膜にわたり流させるために必要とされる静水圧を低下させることにより、濃縮された供給溶液、及び希釈された供給溶液を生成する。
【００６２】
上記の比較から、本開示のＯｓＡＲＯが以前の既知の工程と異なることを理解することが可能である。本開示のＯｓＡＲＯ装置及び技術を使用して、濃縮された供給１の溶液、及び／または希釈された供給２の溶液は、さまざまな用途のために独立して取得されることが可能である。
【実施例】
【００６３】
以下の実施例は、溶液内の溶質を濃縮することへの、及び／または溶媒を精製することへの、ＯｓＡＲＯモジュールの使用のさまざまな適用及び効果を実証する。これらの実施例において、５０ｍ２の表面積を有する市販の中空糸汽水膜を使用した。このような膜は、４５０ｐｓｉの最高動作水圧を可能にする。水溶性の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液は、実施例１から３に供給１及び２として使用された。ＯｓＡＲＯモジュールは、２セットの流入口及び流出口を備える放射状構成要素内にあり、１つの流入口、及び１つの流出口は、供給１及び供給２についてそれぞれ半透膜の各側面上にあった。
【００６４】
実施例１：低塩分濃度の供給についての濃度差を調整する
５７ｇ／ｌのＮａＣｌ溶液（０．９８Ｍ）は、同時に、供給１及び供給２として半透膜の両側へ導入された。５７ｇ／ｌのＮａＣｌ溶液濃度は、従来のＲＯ脱塩工程により生成されるブライン濃度に一般的に等しい。２００±５ｐｓｉの水圧は、供給１側に加えられ、供給２に加えられる水圧は、５ｐｓｉに、またはこれより下に保持された。供給１及び供給２の供給流量（１分毎のグラム溶液）を調整したときに、供給１と供給２との間の流出口濃度差、及び透過流束は、表１に要約されるように、それに応じて変えることが可能である。
【表１】
2019504763.tif 000003
【００６５】
実施例２：高塩分濃度供給についての濃度差を調整する
１８０ｇ／ｌのＮａＣｌ水溶液（３．０８Ｍ）は、ＯｓＡＲＯモジュール内にそれぞれ供給１及び供給２として導入された。供給２の平均水圧は、２０ｐｓｉ未満に維持され、供給１側上の水圧は、１００ｐｓｉと４００ｐｓｉとの間で変わった。ＯｓＡＲＯモジュールの流出ポートにおけるＣ１とＣ２との間の濃度差は、表２及び図４に要約される。
【表２】
2019504763.tif 000004
【００６６】
表２に提示されるデータに従い、１，０００ｐｓｉの圧力をＣ１供給側に加えるときに、３．２０Ｍの供給１の流出口濃度、及び２．９６Ｍの供給２の流出口濃度に対応する、１４ｇ／ｌの理論上の濃度差を求める。
【００６７】
実施例３：供給１の濃度を調整する
濃縮された供給１が関心のものであるときに、供給１及び供給２の加えられた水圧、供給２の濃度、ならびに供給１及び２の流量比などの、ＯｓＡＲＯモジュールの動作パラメータを変えて、供給１の標的濃度を流出口において達成することが可能である。実施例３において、ＮａＣｌ溶液の供給１及び供給２の両方の流入口濃度は、５３．８ｇ／ｌ（０．９２１Ｍ）であった。供給１へ加えられた水圧は、３００から４００ｐｓｉまで変わり、供給２は、１４．７ｐｓｉ未満の圧力より下に維持された。供給濃度Ｃ１及びＣ２を考慮して、供給１の水圧、ならびに供給１及び２のクロスフロー速度を変え、供給１の標的濃度を流出口にもたらすことが可能である。これらの結果を表３に列挙する。表３に示されるように、標的とされた供給１の流出口濃度は、実験により取得された結果とよく一致する。
【表３】
2019504763.tif 000005
【００６８】
本開示のＯｓＡＲＯモジュールは、無排水（ＺＬＤ）用途を対象とするシステムに使用されることができる。これらのようなシステムは、含塩溶液を従来の逆浸透システムの濃度より高い濃度へ濃縮する能力を有する。開示されたＯｓＡＲＯモジュールを組み込むシステムは、含塩溶液をほぼ飽和状態へ濃縮する可能性を有することも可能である。その後に、濃縮された含塩溶液は、蒸発または結晶化工程によりＺＬＤ用途内でさらに濃縮されることが可能である。以下の実施例４から６は、エネルギー投入量を増加させずに、超高海水脱塩回収を達成する、高圧ＯｓＡＲＯモジュール性能を図示する。これらの実施例において、７５ｍ２の表面積を有する海水ＲＯ型膜を使用した。このような膜は、１２００ｐｓｉの最高動作水圧を可能にする。
実施例４：高圧単一ＯｓＡＲＯモジュール性能
供給１及び供給２は、ＮａＣｌ溶液の同一の流入口濃度を有し、５８ｇ／ｌから１５０ｇ／ｌまで変えた。供給１へ加えられた水圧は、７５０から８００ｐｓｉまで変わり、供給２は、圧力（＜４０ｐｓｉ）より下に維持された。供給濃度Ｃ１及びＣ２、ならびに供給１の水圧を考慮して、供給１及び供給２のクロスフロー速度は、供給１と供給２との間の標的濃度差を流出口にもたらすように変わることが可能である。水流束の結果は、表４及び図５にも列挙される。
【表４】
2019504763.tif 000006
【００６９】
実施例５：超高回収海水脱塩のためのＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステム（図６）
この実施例において、３０，０００ｐｐｍのＮａＣｌにおいて海水は、図６に描写されるシステム６００を使用して、１４０，０００ｐｐｍへ濃縮された。図６は、たとえば、１５０，０００ｐｐｍのＮａＣｌ溶液を駆動溶液流６０７として使用する、正浸透（ＦＯ）構成要素６１０へ海水ＦＯ供給溶液流６０５を供給する、ＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステムを描写する。水は、ＦＯ膜６１５を介して海水側から駆動溶液側へ透過し、海水ＦＯ供給溶液流６０５の総溶解固形分（ＴＤＳ）は、１４０，０００ｐｐｍへ濃縮され、駆動溶液流６０７は、４０，０００ｐｐｍへ希釈される。これは、典型的な海水ＲＯについての５０％回収率よりさらに高い、７８．６％のＦＯ回収率に対応する。つぎに生成された４０，０００ｐｐｍの希釈された駆動溶液流６０９は、ＦＯ構成要素６１０から逆浸透（ＲＯ）構成要素６２０へ移送され、ＲＯ供給溶液流６１２の少なくとも一部を、たとえば、１，０００ｐｓｉで形成し、精製された溶媒透過液６２５の生成物（すなわち、脱イオン水）を生成し、ＲＯ供給溶液流６１２を９０，０００ｐｐｍへ付随して濃縮することにより、濃縮されたＲＯ供給溶液流６２７を形成する。つぎに９０，０００ｐｐｍの濃縮されたＲＯ供給溶液流６２７は、たとえば、１，０００ｐｓｉで動作する、ＯｓＡＲＯモジュール６５０の第一チャンバ６５２及び第二チャンバ６５４の両方に分割され、導入される。ＯｓＡＲＯモジュール６５０は、濃縮されたＲＯ供給溶液流６２７の第一部分を第一チャンバ６５２内へ受容して第一供給溶液流６５３を形成し、濃縮されたＲＯ供給溶液流６２７の第二部分を第二チャンバ６５４内へ受容して第二供給溶液流６５５を形成する。この第一チャンバ６５２において、第一供給溶液流６５３は、１５０，０００ｐｐｍへ濃縮され、濃縮された供給溶液流６５７を形成し、濃縮された供給溶液流は、ＦＯ構成要素６１０へ移送され、１５０，０００ｐｐｍの駆動溶液６０７を再生することができる。第二チャンバ６５４において、第二供給溶液流６５５は、６０，０００ｐｐｍへ希釈され、希釈された第二供給溶液流６５６を形成する。つぎに、この６０，０００ｐｐｍの希釈された第二供給溶液流６５６は、ＲＯ構成要素６２０へ送られ、追加の精製された溶媒生成物６２５を生成する。
【００７０】
実施例６：排出したブラインからの既存の海水脱塩ＲＯプラントの回収率を向上させるＯｓＡＲＯ−ＲＯシステム
この実施例において、海水ＲＯプラントからの６０，０００ｐｐｍブラインは、図７に示されるように、ＯｓＡＲＯ２−ＲＯシステムを使用して、１４０，０００ｐｐｍへ濃縮される。図７に示されるように、ＯｓＡＲＯ２−ＲＯシステム７００は、各ＯｓＡＲＯモジュールの前面に使用される前処理システム７５０、７５５を含む。このシステム７００は、ＵＦろ過モジュール７０５と、シーディングタンク、ボルテックスタンクまたは改質ハイドロサイクロン装置などの固液分離装置７１０と、ＮＦろ過と、を含む。ブラインは、最初にＵＦ膜７０５によりろ過され、沈殿物排出を備える、シーディングタンクまたはボルテックスタンク７１０内に沈殿させ、つぎに硬度は、ＮＦ膜により除去される。つぎに前処理されたブラインは、第一ＯｓＡＲＯモジュール７２０へ分割され、供給され、たとえば、１，０００ｐｓｉで動作する。ＯｓＡＲＯモジュール７２０の一方のチャンバ内の供給流は、９０，０００ｐｐｍの溶液へ濃縮され、ＯｓＡＲＯモジュール７２０の他方のチャンバ内の供給流は、２０，０００ｐｐｍへ希釈される。２０，０００ｐｐｍの溶液流は、ＲＯ構成要素７２５へ送られ、追加の精製された水生成物７３０を生成し、６０，０００ｐｐｍで生成されたＲＯブラインは、第一前処理システム７５０へフィードバックされる。第一ＯｓＡＲＯモジュール７２０により生成される９０，０００ｐｐｍの溶液は、第二前処理システム７５５により処理され、第二ＯｓＡＲＯモジュール７４０へ分割され、供給される。第二ＯｓＡＲＯモジュール７４０の一方のチャンバは、１４０，０００ｐｐｍの排出ブラインを生成し、他方のチャンバ内の供給流は、４５，０００ｐｐｍへ希釈される。この４５，０００ｐｐｍの供給流は、ＲＯ構成要素７２５へも送られ、追加の水を生成する。ＯｓＡＲＯモジュール７２０、７４０からの希釈された２０，０００ｐｐｍ及び４５，０００ｐｐｍの両方の流れは、内部で再利用され、排出された１４０，０００ｐｐｍは、既存の海水ＲＯプラントについて追加の２８．６％の回収率に対応する（３０，０００ｐｐｍで海水から計算される場合に）。
【００７１】
上述される、前処理システム７５０、７５５に加えて、海水、汽水、排水、工業用水及び／または随伴水などの、入ってくる供給流は、スケーリング、有機汚染及び／または生物学的ファウリングを防止するために前処理される必要がある可能性がある。その結果、分離して、または組み合わせて、すべての以下の前処理システムは、本開示の装置及び技術についての前処理の、マルチメディアフィルトレーション、カートリッジろ過凝固作用、化学物質の追加、遠心分離機、精密ろ過（ＭＦ）、限外ろ過（ＵＦ）、ナノろ過（ＵＦ）、化学物質のシーディング、ＵＦ／シーディング、ＮＦ／シーディング、ＵＦ／シーディング／ＮＦ活性炭吸着、ＵＦ／シーディング−ハイドロサイクロン／ＮＦ、イオン交換、容量性脱イオン（ＣＤＩ）、電気脱イオン（ＥＤＩ）、促進酸化処理（ＡＯＰ）、及び任意のそれらの組み合わせ、として利用されることができる。
【００７２】
以下の実施例７から８は、ＦＯ駆動溶液をＺＬＤ用途に再生するために使用される、ＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステムを図示する。
実施例７：海水ＺＬＤ脱塩のためのＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステム
この海水ＺＬＤの実施例において、いくつかのＯｓＡＲＯモジュールは、前の実施例４へ一連に加えられる。図８に描写されるように、システム８００は、ＦＯ構成要素８０５をより強力な駆動溶液によって使用することを可能にする、複数のＯｓＡＲＯモジュールまたは段階を含む。この実施例において、海水は、８７．５％の回収率に対応する、３０，０００ｐｐｍから２４０，０００ｐｐｍまで濃縮される。ＦＯ構成要素８０５は、たとえば、２８０，０００ｐｐｍのＭｇＣｌ２の駆動溶液を使用することが可能である。４０，０００ｐｐｍでＦＯ構成要素８０５から離れる希釈された駆動溶液は、たとえば、１，０００ｐｓｉで、ＲＯ構成要素８１０により８０，０００ｐｐｍへ濃縮される。この８０，０００ｐｐｍの溶液は、つぎに、５つのＯｓＡＲＯモジュール８１５、８２０、８２５、８３０、８３５、または段階を、たとえば、それぞれ１，０００ｐｓｉで順次に通過し、２８０，０００ｐｐｍの駆動溶液を再生する。各ＯｓＡＲＯ段階は、ＦＯの２８０，０００ｐｐｍの駆動溶液を再生するまで、駆動溶液をおおよそ４０，０００ｐｐｍによって濃縮する。ＲＯ構成要素８１０は、先に記述されるように、精製された水生成物（すなわち、脱イオン水）８４０と、第一ＯｓＡＲＯモジュール８１５内のその後の使用のために８０，０００ｐｐｍの溶液とを生成する。水流束をＦＯ工程において増加させるのを援助するために、海水供給（及び／または引き抜き）は、再利用モードにおいて動作することが可能であり、再利用モードにおいて、再利用ポンプを使用して、特に高濃度条件下で、濃度分極を低下させるのを援助することを実現可能な、最高速度によって、ＦＯ流出口溶液をＦＯ膜の流入口へ戻させる。図７に示される前処理システム７５０、７５５に類似する前処理システムは、高濃度でファウリングを除去するためにＦＯ膜の前面に使用されることができる。
【００７３】
実施例８：生成された石油随伴水のＺＬＤ工程のためのＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステム
実施例８は、実施例７に記述され、対応する図８に示されるものと類似したシステムを使用する。図９に示されるように、供給溶液の濃度が１４０，０００ｐｐｍで、より高いため、希釈された駆動溶液は、１６０，０００ｐｐｍ前後のより高濃度でＦＯ構成要素９０５を出る。つぎに、この弱い駆動溶液は、図９に示されるように、１６０，０００ｐｐｍの第三ＯｓＡＲＯモジュール９３０へ直接に送られる。一方の流れは、２８０，０００ｐｐｍへ連続して濃縮され、ＦＯ構成要素９０５についての駆動溶液として再利用され、他方の流れは、４０，０００ｐｐｍへ連続して希釈され、ＲＯ構成要素９１０内へ導入される。ＲＯ構成要素９１０は、先に記述されるように、精製された水生成物（すなわち、脱イオン水）９６０、及び第一ＯｓＡＲＯモジュール９１５におけるその後の使用のための８０，０００ｐｐｍの溶液を生成する。
【００７４】
実施例９：従来のＲＯシステムにおける回収率を向上させるためにＯｓＡＲＯモジュールを追加する
図１０Ａ及び１０Ｂは、ＯｓＡＲＯモジュールを含む、及びこれを含まない、従来のＲＯシステムにおける回収率比較を示す。図１０Ａは、脱塩海水に使用される従来のＲＯシステム１０００についての回収率を示す。図１０Ａに描写されるような、３．２ｗｔ％の海水供給は、ＲＯ構成要素１００５へ高圧ポンプ１０１０により送達され、４７％の回収率に対応する、６ｗｔ％の濃縮された流れをもたらす。対照的に、図１０Ｂ内のシステム１０２５により示されるように、ＯｓＡＲＯモジュール１０５０を高圧ポンプ１０２０の前面に追加するときに、ＯｓＡＲＯモジュール１０５０の低圧側（第二チャンバ）は、海水供給のために使用されることができ、高圧側（第一チャンバ）は、ブラインをＲＯ構成要素１０３０から高圧下で供給されることができる。このような構成において、同一のＲＯ動作圧及び海水供給濃度下でさえ、ＯｓＡＲＯモジュール１０５０の追加は、ＲＯブラインに追加の透過液を提供させ、ＯｓＡＲＯモジュール１０５０内の膜を海水供給へ交わらせる。ブラインは、さらに濃縮され、同時にＲＯステップへの供給濃度は、低下する。結果として、さらなる透過液は、同一のＲＯ構成要素により取得され、回収率は、上昇する。図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、ＯｓＡＲＯモジュールの追加の結果として、供給濃度は、３．２ｗｔ％から２．５ｗｔ％まで低下することが可能であり、ＲＯブラインは、４．５ｗｔ％から８ｗｔ％まで濃縮されることが可能である。したがって、回収率は、６０％になり、供給の前処理の余分なエネルギー消費なしで、追加の１３％回収率を同一のＲＯシステム内で達成することが可能であることを示す。
【００７５】
実施例１０：海水脱塩ＲＯシステム内の動作圧はＯｓＡＲＯモジュールからの希釈供給を使用することにより低下する
図１１は、２つのＯｓＡＲＯモジュールの使用により、３００ｐｓｉのＲＯ動作圧のみで海水脱塩に４７％の回収率を可能なシステム１１００を示す。図１１に描写されるように、３．２ｗｔ％の海水供給は、１．６ｗｔ％へ第一ＯｓＡＲＯモジュール１１１０により希釈されることが可能であり、同一のモジュール１１１０は、海水流を３．２ｗｔ％から６ｗｔ％まで３００ｐｓｉの圧力のみの下で濃縮する。希釈された１．６ｗｔ％の流れは、第二ＯｓＡＲＯモジュール１１１５により０．８ｗｔ％までさらに希釈され、ＲＯ構成要素１１２０へ供給されることが可能である。第二ＯｓＡＲＯモジュールから濃縮された流れは、３．２ｗｔ％へ調整され、元の海水供給タンク１１３０へフィードバックされることが可能である。またＲＯブラインは、１．６ｗｔ％に調整され、中間の１．６ｗｔ％のブレークタンク１１４０へフィードバックされることが可能である。システム１１００が流出口流として６ｗｔ％のブライン、及び脱イオン水を生成する場合に、このシステム１１００は、４７％の回収率を３００ｐｓｉの圧力下で提供する。従来のＲＯシステム内の同一の回収率は、８００ｐｓｉの圧力を通常必要とする。加えて、圧力交換器を使用して、高圧ポンプ１１６０、１１６５を交換し、さらにエネルギーを節約することができる。この実施例は、２つのＯｓＡＲＯモジュールまたは段階に限定されない。いかなる数のＯｓＡＲＯ段階も、本開示の範囲及び趣旨内にある。
【００７６】
上記に示され、記述される実施形態は、例に過ぎない。したがって、多くのこれらのような詳細は、示されず、記述されない。本科学技術の複数の特性及び利点は、本開示の構造及び機能の詳細と共に、前述の説明に記載されているが、本開示は、説明に過ぎず、変更形態は、添付された特許請求の範囲に使用される用語の広範で一般的な意味により示される十分で程度で、特に、本開示の原理内の部品の形状、サイズ、及び配置に関して、詳細に行われることができる。したがって、上述される実施形態が添付された特許請求の範囲内で修正されることができることを理解するであろう。
【００７７】
本開示のステートメント
ステートメント１：第一供給溶液源、第二供給溶液源、及び半透膜を備え、半透膜が前記第一供給溶液源からの第一供給溶液流を受容するように構成される第一側面、及び前記第二供給溶液源からの第二供給溶液流を受容するように構成される第二側面を含み、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、前記第一供給溶液源は透過液の形態で、前記第一供給溶液流から前記第二供給溶液流へ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記半透膜の前記第一側面に与えるように構成される、装置。
【００７８】
ステートメント２：前記第二供給溶液源は、静水圧を前記半透膜の前記第二側面へ与えるように構成され、前記半透膜の前記第二側面に与えられる前記静水圧は、前記第一供給溶液源により前記半透膜の前記第一側面に与えられる前記静水圧より低い、ステートメント１に記載の装置。
【００７９】
ステートメント３：前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにある、ステートメント１に記載の装置。
【００８０】
ステートメント４：前記半透膜の前記第一側面に与えられる前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにあり、前記半透膜の前記第二側面に与えられる前記静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉにある、ステートメント２に記載の装置。
【００８１】
ステートメント５：前記第一供給溶液源は、前記第一溶液流を前記半透膜の前記第一側面へ第一静水圧で供給するように構成され、前記第二供給溶液源は、前記第二溶液流を前記半透膜の前記第二側面へ第二静水圧で供給するように構成され、前記第一静水圧は、前記第二静水圧より高い、ステートメント１に記載の装置。
【００８２】
ステートメント６：前記第一静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにあり、前記第二静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉにある、ステートメント５に記載の装置。
【００８３】
ステートメント７：前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度より高い、またはこれに等しい、先行ステートメント１から６のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００８４】
ステートメント８：前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度にほぼ等しい、先行ステートメント１から６のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００８５】
ステートメント９：前記第二溶質濃度は、約５００ｐｐｍより高い、先行ステートメント１から８のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００８６】
ステートメント１０：前記第二供給溶液流は、１分毎に約２００グラムの溶質と、１分毎に約２０００グラムの溶質との間の流量を有する、先行ステートメント１から９のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００８７】
ステートメント１１：前記第一浸透圧と前記第二浸透圧との比は、約１から約５にある、先行ステートメント１から１０のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００８８】
ステートメント１２：前記第一浸透圧は、前記第二浸透圧にほぼ等しい、先行ステートメント１から１１のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００８９】
ステートメント１３：前記第二浸透圧は、前記第一供給溶液流から前記第二供給溶液流へ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために必要とされる前記静水圧を低下させるのに十分である、先行ステートメント１から１２のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００９０】
ステートメント１４：前記第一供給溶液流は、第一溶質及び第一溶媒を含み、前記第二供給溶液流は、第二溶質及び第二溶媒を含み、少なくとも前記第二溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント１から１３のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００９１】
ステートメント１５：少なくとも前記第二溶媒は、水である、ステートメント１４に記載の装置。
【００９２】
ステートメント１６：前記第二溶質は、アルコール類、ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群から選択される、ステートメント１５に記載の装置。
【００９３】
ステートメント１７：前記第二溶質は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酢酸カリウム（ＫＡｃ）、及び酢酸カルシウムマグネシウム（ＣａＭｇＡｃ）からなる群から選択される、ステートメント１４に記載の装置。
【００９４】
ステートメント１８：前記第二溶質は、砂糖、酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）類、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ビニルアルコール）ポリ（エチレンオキサイド）、ポリ（ビニル酸）、ポリ（スチレンスルホン酸塩）、ポリ（アクリルアミド）系高分子電解質、ポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（アルキルアクリレート）、ポリアクリル酸アルキル、ポリ（２−オキサゾリン）及びポリエチレンイミン、それらの共重合体またはブロック共重合体、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される、ステートメント１４に記載の装置。
【００９５】
ステートメント１９：前記第一供給溶液源は、高圧ポンプ、逆浸透システム、正浸透システム、ＯｓＡＲＯモジュール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント１から１８のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００９６】
ステートメント２０：前記第二供給溶液源は、ポンプ、逆浸透システム、ＯｓＡＲＯモジュール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント１から１９のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００９７】
ステートメント２１：前記第二供給溶液流は、定流量の溶質流である、先行ステートメント１から２０のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００９８】
ステートメント２２：前記透過液は、第三浸透圧を有し、前記第二浸透圧が前記第三浸透圧より高い、先行ステートメント１から２１のうちのいずれか１つに記載の装置。
【００９９】
ステートメント２３：前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、前記半透膜の前記第一側面から前記第二側面へ溶媒を通過させるのに十分な前記第一静水圧と前記第二静水圧との間の圧力差を生成するように構成され、前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、前記第二浸透圧の関数として前記圧力差を変えるようにさらに構成される、先行ステートメント１から２２のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１００】
ステートメント２４：前記第一供給溶液流は、汚染された溶液を含み、前記第二供給溶液流が前記汚染された溶液の少なくとも一部を含む、先行ステートメント１から２３のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１０１】
ステートメント２５：前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、同一の前記汚染された溶液の部分を前記半透膜の前記第一及び第二側面のそれぞれの１つへ提供するように各々構成される、先行ステートメント１から２４のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１０２】
ステートメント２６：前記第一供給溶液源は、前記濃縮された第一供給溶液流を、またはその一部を、前記半透膜の前記第一側面へ再循環させるようにさらに構成される、先行ステートメント１から２５のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１０３】
ステートメント２７：前記第二供給溶液源は、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記半透膜の前記第二側面へ提供するように構成される、先行ステートメント１から２６のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１０４】
ステートメント２８：第一供給溶液源、第二供給溶液源、ならびに前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源と流体連結される少なくとも１つのモジュール、を備え、前記少なくとも１つのモジュールが第一チャンバ及び第二チャンバ、前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の前記界面に配置される半透膜を備え、前記半透膜が前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含み、前記第一チャンバは前記第一供給溶液源から第一供給溶液流を受容するように構成され、前記第二チャンバは前記第二供給溶液源から第二供給溶液流を受容するように構成され、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、前記第一供給溶液源は前記第一チャンバから前記第二チャンバへ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記第一チャンバへ与えるように構成される、装置。
【０１０５】
ステートメント２９：正浸透（ＦＯ）構成要素及び逆浸透（ＲＯ）構成要素をさらに備え、各構成要素が前記少なくとも１つのモジュールと流体連結される、ステートメント２８に記載の装置。
【０１０６】
ステートメント３０：前記第一チャンバは、前記第一供給溶液源から前記第一供給溶液流を受容するように構成される第一流入ポートを備え、前記第二チャンバは、前記第二供給溶液源から前記第二供給溶液流を受容するように構成される第二流入ポートを備える、ステートメント２８またはステートメント２９に記載の装置。
【０１０７】
ステートメント３１：前記第一供給溶液源は、逆浸透（ＲＯ）構成要素を含み、前記ＲＯ構成要素がＲＯ供給溶液流から透過液及び濃縮されたＲＯ供給溶液流を生成し、前記第一供給溶液流は前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む、ステートメント２８から３０のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１０８】
ステートメント３２：前記第二供給溶液源は、前記ＲＯ構成要素を含み、前記第二溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む、ステートメント３１のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１０９】
ステートメント３３：前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記第二チャンバから前記希釈された第二供給溶液流の前記少なくとも一部を受容するように構成され、前記ＲＯ供給溶液流が前記希釈された第二供給溶液流を少なくとも部分的に含む、先行ステートメント２９から３２のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１１０】
ステートメント３４：前記ＲＯ構成要素及び前記少なくとも１つのモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から、希釈された駆動溶液、及び濃縮された供給溶液を生成するように構成され、前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバは前記生成され濃縮された第一供給溶液流を前記ＦＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＦＯ構成要素が前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバから前記濃縮された第一供給溶液流を受容するように、及び前記駆動溶液として前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を使用するように構成される、ステートメント２８に記載の装置。
【０１１１】
ステートメント３５：前記ＦＯ構成要素は、前記希釈された駆動溶液流を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記ＦＯ構成要素から前記希釈された駆動溶液流を受容するように、及び前記ＲＯ供給溶液流として前記希釈された駆動溶液流の少なくとも一部を使用するように構成される、ステートメント３４に記載の装置。
【０１１２】
ステートメント３６：前記第二供給溶液源は、静水圧を前記半透膜の前記第二側面へ与えるように構成され、前記半透膜の前記第二側面へ与えられる前記静水圧は、前記第一供給溶液源により前記半透膜の前記第一側面へ与えられる前記静水圧より低い、先行ステートメント２８から３５のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１１３】
ステートメント３７：前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにある、先行ステートメント２８から３５のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１１４】
ステートメント３８：前記半透膜の前記第一側面に与えられる前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにあり、前記半透膜の前記第二側面に与えられる前記静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉにある、ステートメント３６に記載の装置。
【０１１５】
ステートメント３９：前記第一供給溶液源は、前記第一溶液流を第一静水圧で前記半透膜の前記第一側面に供給するように構成され、前記第二供給溶液源は、前記第二溶液流を第二静水圧で前記半透膜の前記第二側面に供給するように構成され、前記第一静水圧は、前記第二静水圧より高い、先行ステートメント２８から３５のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１１６】
ステートメント４０：前記第一静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにあり、前記第二静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉにある、ステートメント３９に記載の装置。
【０１１７】
ステートメント４１：前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度より高い、またはこれに等しい、先行ステートメント２８から４０のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１１８】
ステートメント４２：前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度にほぼ等しい、先行ステートメント２８から４０のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１１９】
ステートメント４３：前記第二溶質濃度は、約５００ｐｐｍより高い、先行ステートメント２８から４２のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１２０】
ステートメント４４：前記第二供給溶液流は、１分毎に約２００グラムの溶質と、１分毎に約２０００グラムの溶質との間の流量を有する、先行ステートメント２８から４３のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１２１】
ステートメント４５：前記第一浸透圧と前記第二浸透圧との前記比は、約１から約５である、先行ステートメント２８から４４のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１２２】
ステートメント４６：前記第一浸透圧は、前記第二浸透圧にほぼ等しい、先行ステートメント２８から４５のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１２３】
ステートメント４７：前記第二浸透圧は、前記第一供給溶液流から前記第二供給溶液流へ前記半透膜を介して通過する溶媒により濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために必要とされる前記静水圧を低下させるのに十分である、先行ステートメント２８から４６のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１２４】
ステートメント４８：前記第一供給溶液流は、第一溶質及び第一溶媒を含み、前記第二供給溶液流は、第二溶質及び第二溶媒を含み、少なくとも前記第二溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント２８から４７のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１２５】
ステートメント４９：少なくとも前記第二溶媒は、水である、ステートメント４８に記載の装置。
【０１２６】
ステートメント５０：前記第二溶質は、アルコール類、ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群から選択される、ステートメント４９に記載の装置。
【０１２７】
ステートメント５１：前記第二溶質は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酢酸カリウム（ＫＡｃ）、及び酢酸カルシウムマグネシウム（ＣａＭｇＡｃ）からなる群から選択される、ステートメント４８に記載の装置。
【０１２８】
ステートメント５２：前記第二溶質は、砂糖、酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）類、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ビニルアルコール）ポリ（エチレンオキサイド）、ポリ（ビニル酸）、ポリ（スチレンスルホン酸塩）、ポリ（アクリルアミド）系高分子電解質、ポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（アルキルアクリレート）、ポリアクリル酸アルキル、ポリ（２−オキサゾリン）及びポリエチレンイミン、それらの共重合体またはブロック共重合体、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される、ステートメント４８に記載の装置。
【０１２９】
ステートメント５３：前記第一供給溶液源は、高圧ポンプ、逆浸透システム、正浸透システム、ＯｓＡＲＯモジュール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント２８から５２のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１３０】
ステートメント５４：前記第二供給溶液源は、ポンプ、逆浸透システム、ＯｓＡＲＯモジュール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント２８から５３のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１３１】
ステートメント５５：前記第二供給溶液流は、定流量の溶質流である、先行ステートメント２８から５４のうちのいずれか１つに記載の装置。
【０１３２】
ステートメント５６：溶媒及び溶質を含む汚染された溶液内の溶質を濃縮する工程であって、第一側面及び第二側面を含む半透膜を提供することと、第一溶質濃度及び第一浸透圧を有する第一供給溶液流を前記半透膜の前記第一側面上に導入することと、第二溶質濃度及び第二浸透圧を有する第二供給溶液流を前記半透膜の前記第二側面上に導入し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しいことと、溶媒が前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることと、を含む、前記工程。
【０１３３】
ステートメント５７：静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることは、高圧ポンプを介して、前記第一供給溶液を前記半透膜の前記第一側面へ送達し、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることを含む、ステートメント５６に記載の工程。
【０１３４】
ステートメント５８：前記第二供給溶液を前記半透膜の前記第二側面へ送達することにより静水圧を前記半透膜の前記第二側面上に用いることをさらに備え、前記半透膜の前記第二側面上に用いられる前記静水圧は、前記半透膜の前記第一側面上に用いられる前記静水圧より低い、ステートメント５６及びステートメント５７に記載の工程。
【０１３５】
ステートメント５９：前記半透膜の前記第一側面上に用いる静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉを有する、先行ステートメント５６から５８のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１３６】
ステートメント６０：前記半透膜の前記第一側面上に用いられる前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉにあり、前記半透膜の前記第二側面上に用いられる前記静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉにある、ステートメント５８またはステートメント５９に記載の工程。
【０１３７】
ステートメント６１：前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度より高い、またはこれに等しい、先行ステートメント５６から６０のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１３８】
ステートメント６２：前記第一溶質濃度は、前記第二溶質濃度にほぼ等しい、先行ステートメント５６から６１のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１３９】
ステートメント６３：前記第二溶質濃度は、約５００ｐｐｍより高い、先行ステートメント５６から６２のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１４０】
ステートメント６４：前記第二供給溶液流は、１分毎に約２００グラムの溶質と、１分毎に約２０００グラムの溶質との間の流量を有する、先行ステートメント５６から６３のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１４１】
ステートメント６５：前記第一浸透圧と前記第二浸透圧との前記比は、約１から約５にある、先行ステートメント５６から６４のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１４２】
ステートメント６６：前記第一浸透圧は、前記第二浸透圧にほぼ等しい、先行ステートメント５６から６５のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１４３】
ステートメント６７：前記第二浸透圧は、前記第一供給溶液流から前記第二供給溶液流へ前記半透膜を介して通過する溶媒により濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成することを必要とされる前記静水圧を低下させるのに十分である、先行ステートメント５６から６６のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１４４】
ステートメント６８：前記第一供給溶液流は、第一溶質及び第一溶媒を含み、前記第二供給溶液流は、第二溶質及び第二溶媒を含み、少なくとも前記第二溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行ステートメント５６から６７のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１４５】
ステートメント６９：少なくとも前記第二溶媒は、水である、ステートメント６８に記載の工程。
【０１４６】
ステートメント７０：前記第二溶質は、アルコール類、ジオキサン、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、ステートメント６９に記載の工程。
【０１４７】
ステートメント７１：前記第二溶質は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酢酸カリウム（ＫＡｃ）、酢酸カルシウムマグネシウム（ＣａＭｇＡｃ）、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、ステートメント６８に記載の工程。
【０１４８】
ステートメント７２：前記第二溶質は、砂糖、酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）類、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ビニルアルコール）ポリ（エチレンオキサイド）、ポリ（ビニル酸）、ポリ（スチレンスルホン酸塩）、ポリ（アクリルアミド）系高分子電解質、ポリ（塩化ジアリルジメチルアンモニウム）、ポリ（アリルアミン塩酸塩）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（アルキルアクリレート）、ポリアクリル酸アルキル、ポリ（２−オキサゾリン）及びポリエチレンイミン、それらの共重合体またはブロック共重合体、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される、ステートメント６８に記載の工程。
【０１４９】
ステートメント７３：前記第二供給溶液流を前記半透膜の前記第二側面上に導入することは、前記第二供給溶液流を前記半透膜の前記第二側面上に連続的に流すことを含む、先行ステートメント５６から７２のうちのいずれかに記載の工程。
【０１５０】
ステートメント７４：前記第一供給溶液流を前記半透膜の前記第一側面上に導入することは、前記第一供給溶液流を高圧ポンプから流すことを含む、先行ステートメント５６から７３のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５１】
ステートメント７５：正浸透（ＦＯ）構成要素により前記駆動溶液として使用される、前記濃縮された第一供給溶液を前記ＦＯ構成要素へ供給することをさらに含む、先行ステートメント５６から７４のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５２】
ステートメント７６：前記濃縮された第一供給溶液を使用して前記駆動溶液をＦＯ構成要素において再生することをさらに含む、先行ステートメント５６から７５のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５３】
ステートメント７７：前記静水圧を低下させるために、前記第二浸透圧を選択することをさらに含む、先行ステートメント５６から７６のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５４】
ステートメント７８：前記第二浸透圧は、前記溶媒を前記半透膜の前記第一側面から前記第二側面へ通過させるために必要な前記静水圧を低下させるために選択される所定の浸透圧である、先行ステートメント５６から７６のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５５】
ステートメント７９：前記透過液は、第三浸透圧を有し、前記第二浸透圧が前記第三浸透圧より高い、先行ステートメント５６から７８のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５６】
ステートメント８０：前記静水圧を低下させるために前記透過液の前記浸透圧より高い前記第二浸透圧を選択することをさらに含む、先行ステートメント５６から７９のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５７】
ステートメント８１：前記第一供給溶液流及び前記第二供給溶液流の両方は、同一の前記汚染された溶液の少なくとも一部を含む、先行ステートメント５６から８０のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５８】
ステートメント８２：前記濃縮された第一供給溶液流、またはその一部を、前記半透膜の前記第一側面へ再循環させることをさらに含む、先行ステートメント５６から８１のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１５９】
ステートメント８３：前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記半透膜の前記第二側面へ再循環させることをさらに含む、先行ステートメント５６から８２のうちのいずれか１つに記載の工程。
【０１６０】
ステートメント８４：溶媒及び溶質を含む溶液に溶質を濃縮する工程であって、第一供給溶液源及び第二供給溶液源と流体連結される第一モジュールを提供し、前記第一モジュールが第一チャンバ及び第二チャンバ、ならびに前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の前記界面に配置される半透膜を含み、前記半透膜が前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含むことと、前記第一供給溶液源から、第一供給溶液流を前記第一チャンバへ、及び前記半透膜の前記第一側面上に導入し、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有することと、前記第二供給溶液源から、第二供給溶液流を前記第二チャンバへ、及び前記半透膜の前記第二側面上に導入し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しいことと、溶媒が前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第一供給溶液流を前記第一チャンバ内に、及び希釈された第二供給溶液流を前記第二チャンバ内に生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることと、を含む、前記工程。
【０１６１】
ステートメント８５：前記第一モジュール及び第四供給溶液源と流体連結される第二モジュールを提供し、前記第二モジュールが第一チャンバ及び第二チャンバ、ならびに前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の前記界面に配置される半透膜を含み、前記半透膜が前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含むことと、前記第一モジュールの前記第一チャンバから、第三供給溶液流を前記第二モジュールの前記第一チャンバへ導入し、前記第三供給溶液流が前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を含み、第三溶質濃度及び第三浸透圧を有することと、前記第四供給溶液源から、第四供給溶液流を前記第二モジュールの前記第二チャンバへ、及び前記半透膜の前記第二側面上に導入し、前記第四供給溶液流が第四溶質濃度及び第四浸透圧を有し、前記第三浸透圧は前記第四浸透圧より高い、またはこれに等しいことと、溶媒が前記半透膜の前記第一側面から、前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第三供給溶液流を前記第二モジュールの前記第一チャンバ内に、及び希釈された第四供給溶液流を前記第二モジュールの前記第二チャンバ内に生成するように、静水圧を前記第二モジュールの前記半透膜の前記第一側面上に用いることと、をさらに含む、ステートメント８４に記載の工程。
【０１６２】
ステートメント８６：前記第四溶質濃度は、前記第二溶質濃度より高い、ステートメント８５に記載の工程。
【０１６３】
ステートメント８７：前記第四供給源は、前記第一モジュールの前記第一チャンバを備え、前記第四供給溶液流は、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を含む、ステートメント８６に記載の工程。
【０１６４】
ステートメント８８：溶媒を精製する工程であって、逆浸透（ＲＯ）構成要素及びモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素を提供し、前記モジュールが前記ＲＯ構成要素及び前記ＦＯ構成要素と流体連結される第一チャンバ、及び前記ＲＯ構成要素と流体連結される第二チャンバ、ならびに前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の前記界面に配置される半透膜を含み、前記半透膜が前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含むことと、濃縮されたＦＯ供給溶液流を前記ＦＯ構成要素へ導入し、前記ＦＯ構成要素が駆動溶液を含み、前記濃縮されたＦＯ供給溶液流は１つ以上の溶質により汚染された溶媒を含むことと、前記汚染されたＦＯ供給溶液流から、濃縮されたＦＯ供給溶液流、及び希釈された駆動溶液を前記ＦＯ構成要素に生成させることと、ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を形成するように前記希釈された駆動溶液を前記ＲＯ構成要素へ導入することと、前記ＲＯ供給溶液流から、透過液、及び濃縮されたＲＯ供給溶液流を前記ＲＯ構成要素に生成させ、前記透過液が精製された溶媒を含むことと、前記ＲＯ構成要素から、第一供給溶液流を前記モジュールの前記第一チャンバへ、及び前記半透膜の前記第一側面上に導入し、前記第一供給溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含み、第一溶質濃度及び第一浸透圧を有することと、前記ＲＯ構成要素から、第二供給溶液流を前記モジュールの前記第二チャンバへ、及び前記半透膜の前記第二側面上に導入し、前記第二供給溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含み、第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しいことと、溶媒が前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ通過することにより、濃縮された第一供給溶液流を前記第一チャンバ内に、及び希釈された第二供給溶液流を前記第二チャンバ内に生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用いることと、ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を形成するように、前記モジュールの前記第二チャンバから、前記希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ構成要素へ導入することと、前記駆動溶液の少なくとも一部を形成するように、前記モジュールの前記第一チャンバから、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記ＦＯ構成要素へ導入することと、を含む、前記工程。
【０１６５】
ステートメント８９：第一供給溶液源、第二供給溶液源、及び少なくとも１つのモジュールを備え、各モジュールが第一チャンバ及び第二チャンバ、ならびに前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の前記界面に配置される半透膜を含み、前記半透膜が前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含み、前記第一チャンバは第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成され、前記第二チャンバは第二供給溶液流を前記第二供給溶液源から受容するように構成され、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、前記第一供給溶液源は前記第一チャンバから前記第二チャンバへ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記第一チャンバへ与えるように構成される、システム。
【０１６６】
ステートメント９０：複数のモジュールをさらに備え、各モジュールの前記第一チャンバは少なくとも１つの他のモジュールの前記第一チャンバと流体連結される、ステートメント８９に記載のシステム。
【０１６７】
ステートメント９１：第一モジュール及び第二モジュールをさらに備え、前記第一モジュールの前記第一チャンバが前記第二モジュールの前記第一チャンバと流体連結され、前記第二モジュールの前記第一チャンバは前記濃縮された第一供給溶液流を前記第一モジュールの前記第一チャンバから受容するように構成される、ステートメント８９またはステートメント９０に記載のシステム。
【０１６８】
ステートメント９２：前記第一モジュールの前記第一チャンバは、前記第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成される第一流入ポート、及び第一流出ポートを含み、前記第二モジュールの前記第一チャンバは、前記第一流出ポートに流体連結される第二流入ポートを含み、前記第二流入ポートが前記濃縮された第一供給溶液流を前記第一モジュールの前記第一チャンバから受容するように構成される、ステートメント９１に記載のシステム。
【０１６９】
ステートメント９３：前記第二モジュールの前記第二チャンバは、前記第一モジュールの前記第二チャンバと流体連結され、前記第二モジュールの前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液を前記第一モジュールの前記第二チャンバから受容するように構成される、ステートメント９２に記載のシステム。
【０１７０】
ステートメント９４：前記第二モジュールの少なくとも前記第二チャンバと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が希釈された駆動溶液、及び濃縮された供給溶液を駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から生成するように構成され、前記第二モジュールの前記第二チャンバは前記希釈された駆動溶液を前記ＦＯ構成要素から受容するように、及び前記希釈された駆動溶液を前記第二供給溶液の少なくとも一部として使用するように構成される、ステートメント９３に記載のシステム。
【０１７１】
ステートメント９５：前記第一供給溶液源は、逆浸透（ＲＯ）構成要素を備え、前記ＲＯ構成要素が透過液、及び濃縮されたＲＯ供給溶液流をＲＯ供給溶液流から生成し、前記第一供給溶液流は、前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む、ステートメント８９に記載のシステム。
【０１７２】
ステートメント９６：前記第二供給溶液源は、前記ＲＯ構成要素を備え、前記第二溶液流が前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含む、ステートメント９５に記載のシステム。
【０１７３】
ステートメント９７：前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記希釈された第二供給溶液流の前記少なくとも一部を前記第二チャンバから受容するように構成され、前記ＲＯ供給溶液流が前記希釈された第二供給溶液流を少なくとも部分的に含む、ステートメント９６に記載のシステム。
【０１７４】
ステートメント９８：前記ＲＯ構成要素、及び前記少なくとも１つのモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が希釈された駆動溶液、及び濃縮された供給溶液を駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から生成するように構成され、前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバは前記生成され濃縮された第一供給溶液流を前記ＦＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＦＯ構成要素が前記濃縮された第一供給溶液流を前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバから受容するように、及び前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記駆動溶液として使用するように構成される、ステートメント９７に記載のシステム。
【０１７５】
ステートメント９９：前記ＦＯ構成要素は、前記希釈された駆動溶液流を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記希釈された駆動溶液流を前記ＦＯ構成要素から受容するように、及び前記希釈された駆動溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ供給溶液流として使用するように構成される、ステートメント９８に記載のシステム。
【図１】
2019504763.tif 000007
【図２】
2019504763.tif 000008
【図３Ａ】
2019504763.tif 000009
【図３Ｂ】
2019504763.tif 000010
【図３Ｃ】
2019504763.tif 000011
【図３Ｄ】
2019504763.tif 000012
【図３Ｅ】
2019504763.tif 000013
【図４】
2019504763.tif 000014
【図５】
2019504763.tif 000015
【図６】
2019504763.tif 000016
【図７】
2019504763.tif 000017
【図８】
2019504763.tif 000018
【図９】
2019504763.tif 000019
【図１０Ａ】
2019504763.tif 000020
【図１０Ｂ】
2019504763.tif 000021
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月10日(2018.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一供給溶液源、
第二供給溶液源、及び
半透膜、
を備え、
前記半透膜が第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成される第一側面と、第二供給溶液流を前記第二供給溶液源から受容するように構成される第二側面とを含み、
前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
前記第一供給溶液源は透過液の形態で、前記第一供給溶液流から前記第二供給溶液流へ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記半透膜の前記第一側面へ与えるように構成され、
前記透過液は、第三浸透圧を有し、前記第二浸透圧が前記第三浸透圧より高い、装置。
【請求項２】
前記第一供給溶液源は、前記第一溶液流を前記半透膜の前記第一側面へ第一静水圧で供給するように構成され、前記第二供給溶液源は、前記第二溶液流を前記半透膜の前記第二側面へ第二静水圧で供給するように構成され、前記第一静水圧は、前記第二静水圧より高く、前記第一静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉであり、前記第二静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、溶媒を前記半透膜の前記第一側面から前記第二側面へ通過させるのに十分な前記第一静水圧と前記第二静水圧との間の圧力差を生成するように構成され、前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、前記圧力差を前記第二浸透圧の関数として変えるようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第一供給溶液流は、汚染された溶液を含み、前記第二供給溶液流が前記汚染された溶液の少なくとも一部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第一供給溶液源及び前記第二供給溶液源は、同一の汚染された溶液の部分を前記半透膜の前記第一及び第二側面のうちのそれぞれの１つへ提供するように各々構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第一供給溶液源は、前記濃縮された第一供給溶液流、またはその一部を前記半透膜の前記第一側面へ再循環させるようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第二供給溶液源は、前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記半透膜の前記第二側面へ提供するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
溶媒及び溶質を含む、汚染された溶液内に溶質を濃縮する工程であって、
第一供給溶液流を半透膜の第一側面上に導入し、前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、
第二供給溶液流を前記半透膜の第二側面上に導入し、前記第二供給溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
透過液の形態で、前記半透膜の前記第一側面から前記半透膜の前記第二側面へ溶媒が通過することにより、濃縮された第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するように、静水圧を前記半透膜の前記第一側面上に用い、
前記静水圧を低下させるために前記第二浸透圧を選択する、
ことを含み、
前記第二浸透圧は、前記溶媒を前記半透膜の前記第一側面から前記第二側面へ通過させるために必要な前記静水圧を低下させるために選択される、所定の浸透圧である、
前記工程。
【請求項９】
前記透過液は、第三浸透圧を有し、前記第二浸透圧が前記第三浸透圧より高い、請求項８に記載の工程。
【請求項１０】
前記第一供給溶液流及び前記第二供給溶液流の両方は、同一の前記汚染された溶液の少なくとも一部を含む、請求項８に記載の工程。
【請求項１１】
前記半透膜の前記第一側面上に用いられる前記静水圧は、約５０ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉであり、前記半透膜の前記第二側面上に用いられる前記静水圧は、約０ｐｓｉから約５００ｐｓｉである、請求項８に記載の工程。
【請求項１２】
前記第一供給溶液流は、第一溶質及び第一溶媒を含み、前記第二供給溶液流は、第二溶質及び第二溶媒を含み、前記第二溶媒は、水、有機溶媒、またはそれらの任意の組み合わせであり、前記第二溶質は、無機塩溶質、有機化合物溶質、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項８に記載の工程。
【請求項１３】
正浸透（ＦＯ）構成要素により駆動溶液として使用される、前記濃縮された第一供給溶液を前記ＦＯ構成要素へ供給することをさらに含む、請求項８に記載の工程。
【請求項１４】
前記第一供給溶液流または前記第二供給溶液流は、正浸透（ＦＯ）構成要素からの希釈された駆動溶液の少なくとも一部を含む、請求項８に記載の工程。
【請求項１５】
第一供給溶液源、
第二供給溶液源、及び
少なくとも１つのモジュール、
を備え、各モジュールが、
第一チャンバ及び第二チャンバ、
前記第一チャンバと前記第二チャンバとの間の界面に配置され、前記第一チャンバと流体連通する第一側面、及び前記第二チャンバと流体連通する第二側面を含む半透膜、
を含み、
前記第一チャンバは第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成され、前記第二チャンバは第二供給溶液流を前記第二供給溶液源から受容するように構成され、
前記第一供給溶液流が第一溶質濃度及び第一浸透圧を有し、前記第二溶液流が第二溶質濃度及び第二浸透圧を有し、前記第一浸透圧は前記第二浸透圧より高い、またはこれに等しく、
前記第一供給溶液源は前記第一チャンバから前記第二チャンバへ前記半透膜を介して通過する溶媒により、濃縮させた第一供給溶液流、及び希釈された第二供給溶液流を生成するために、静水圧を前記第一チャンバへ与えるように構成される、
システム。
【請求項１６】
複数のモジュールをさらに備え、各モジュールの前記第一チャンバは少なくとも１つの他のモジュールの前記第一チャンバと流体連結される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
第一モジュール及び第二モジュールをさらに備え、前記第一モジュールの前記第一チャンバが前記第二モジュールの前記第一チャンバと流体連結され、前記第二モジュールの前記第一チャンバは前記濃縮された第一供給溶液流を前記第一モジュールの前記第一チャンバから受容するように構成され、前記第一モジュールの前記第一チャンバは、前記第一供給溶液流を前記第一供給溶液源から受容するように構成される第一流入ポート、及び第一流出ポートを備え、前記第二モジュールの前記第一チャンバは前記第一流出ポートに流体連結される第二流入ポートを備え、前記第二流入ポートが前記濃縮された第一供給溶液流を前記第一モジュールの前記第一チャンバから受容するように構成され、前記第二モジュールの前記第二チャンバは、前記第一モジュールの前記第二チャンバと流体連結され、前記第二モジュールの前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液を前記第一モジュールの前記第二チャンバから受容するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第二モジュールの少なくとも前記第一チャンバと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が希釈された駆動溶液、及び濃縮された供給溶液を駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から生成するように構成され、前記第二モジュールの前記第一チャンバは駆動溶液を前記ＦＯ構成要素へ送達するように、及び前記希釈された駆動溶液を前記第一供給溶液または前記第二供給溶液の少なくとも一部として使用するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第一供給溶液源は、逆浸透（ＲＯ）構成要素を含み、前記ＲＯ構成要素が透過溶液、及び濃縮されたＲＯ供給溶液流をＲＯ供給溶液流から生成し、前記第一供給溶液流は、前記濃縮されたＲＯ供給溶液流の少なくとも一部を含み、前記ＲＯ供給溶液流の少なくとも一部は、前記希釈された第二供給溶液流を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第二チャンバは、前記希釈された第二供給溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記希釈された第二供給溶液流の前記少なくとも一部を前記第二チャンバから受容するように構成され、前記ＲＯ供給溶液流が前記希釈された第二供給溶液流を少なくとも部分的に含み、前記システムが前記ＲＯ構成要素及び前記少なくとも１つのモジュールと流体連結される正浸透（ＦＯ）構成要素をさらに備え、前記ＦＯ構成要素が希釈された駆動溶液流、及び濃縮された供給溶液流を駆動溶液及びＦＯ供給溶液流から生成するように構成され、前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバは前記生成され濃縮された第一供給溶液流を前記ＦＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＦＯ構成要素が前記濃縮された第一供給溶液流を前記少なくとも１つのモジュールの前記第一チャンバから受容するように、及び前記濃縮された第一供給溶液流の少なくとも一部を前記駆動溶液として使用するように構成され、前記ＦＯ構成要素は、前記希釈された駆動溶液流を前記ＲＯ構成要素へ移送するように構成され、前記ＲＯ構成要素が前記希釈された駆動溶液流を前記ＦＯ構成要素から受容するように、及び前記希釈された駆動溶液流の少なくとも一部を前記ＲＯ供給溶液流として使用するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
実施例８：生成された石油随伴水のＺＬＤ工程のためのＦＯ−ＲＯ−ＯｓＡＲＯシステム
実施例８は、実施例７に記述され、対応する図８に示されるものと類似したシステムを使用する。図９に示されるように、供給溶液の濃度が１４０，０００ｐｐｍで、より高いため、希釈された駆動溶液は、１６０，０００ｐｐｍ前後のより高濃度でＦＯ構成要素９０５を出る。つぎに、この希釈された駆動溶液は、図９に示されるように、１６０，０００ｐｐｍの第三ＯｓＡＲＯモジュール９３０へ直接に送られる。一方の流れは、２８０，０００ｐｐｍへ連続して濃縮され、ＦＯ構成要素９０５についての駆動溶液として再利用され、他方の流れは、４０，０００ｐｐｍへ連続して希釈され、ＲＯ構成要素９１０内へ導入される。ＲＯ構成要素９１０は、先に記述されるように、精製された水生成物（すなわち、脱イオン水）９６０、及び第一ＯｓＡＲＯモジュール９１５におけるその後の使用のための８０，０００ｐｐｍの溶液を生成する。
【国際調査報告】
2019504763.tif 000023
2019504763.tif 000024
2019504763.tif 000025
2019504763.tif 000026