本发明涉及纳滤系统,具体涉及降低纳滤系统的最终浓缩液中单价离子含量的方法,以及相应的纳滤系统。
背景技术:
1、纳滤(nanofiltration,nf)是一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术。纳滤膜的截留相对分子质量在200-2000之间,膜孔径约为1-2nm左右,适用于分离大小约为1nm的溶解组分,故称为“纳滤”或“纳米过滤”。纳滤膜能有效地截留二价及高价离子和相对分子质量大于200的有机物,而使大部分单价无机盐透过。
2、纳滤膜典型地以膜元件的形式使用,例如卷式膜元件、中空纤维膜元件以及管状膜元件,膜元件是纳滤系统中能实现分离过程的最小单元。一般地,将1到8个膜元件串联地安装在压力容器(或称为壳体)中构成一个膜组件,每一个压力容器带有进液口、浓缩液出口和渗透液出口,一个膜组件或多个膜组件并联地连接在一起形成一段或一级。通常根据需要,纳滤系统分为多段纳滤系统和多级纳滤系统。其中,多段纳滤系统是指每一段产生的浓缩液作为下一段的进液,通常称为“浓水分段”,最后一段产生的浓缩液作为系统最终浓缩液,每一段产生的透过液汇集起来作为系统最终透过液,该系统可达到较高的回收率,其中回收率是指进液转化为渗透液的百分率。而多级纳滤系统是指每一级产生的渗透液作为下一级的进液,通常称为“产水分级”,最后一级产生的渗透液作为系统最终渗透液,每一级产生的浓缩液汇集起来作为系统最终浓缩液,目的是尽可能降低最终渗透液中的待截留物质,提高渗透液质量。
3、纳滤系统经常用于盐水的分盐处理过程,所述分盐处理是指将盐水中的有机物、二价及高价离子与单价离子分开,其中有机物、二价及高价离子被截留在系统最终浓缩液中,大部分单价离子聚集在系统最终渗透液中。然而,纳滤系统处理盐水经常存在分离不完全的问题,具体是,系统最终浓缩液中的单价离子含量仍然较高。
4、目前,渗滤操作被用于降低纳滤系统的最终浓缩液中单价离子含量,即将去离子水输入一段或一级膜组件的进液口,用于稀释该膜组件的进液,例如美国专利申请us20140299546a1中所揭示的方法。但为了降低纳滤系统的最终浓缩液中单价离子含量,降低纳滤系统对单价离子的截留率,仍然需要更有效的方法和纳滤系统设计。
技术实现思路
1、一方面,本发明涉及一种降低纳滤系统的最终浓缩液中单价离子含量的方法,该纳滤系统包括至少三段纳滤膜组件,其中每一段的浓缩液流入下一段,该方法包括:将进液输入其中一段以产生一股浓缩液;回流所述一股浓缩液的第一部分至所述其中一段;以及控制所述进水流的ph值范围为2-7,温度范围为20-60℃,其中,所述进液包括上游浓缩液的至少一部分和所述一股浓缩液的第一部分,所述上游浓缩液是所述其中一段的上一段所产出的浓缩液。
2、另一方面,本发明涉及一种纳滤系统,包括:至少三段纳滤膜组件,其中每一段的浓缩液流入下一段;第一循环泵,与其中一段相连接,用于将所述其中一段产生的一股浓缩液的第一部分回流至所述其中一段;ph值调节单元,用于调节所述其中一段的进液的ph值范围为2-7;以及温度控制单元,用于控制所述其中一段的进液的温度范围为20-60℃,其中,所述进液包括上游浓缩液的至少一部分和所述一股浓缩液的第一部分,所述上游浓缩液是所述其中一段的上一段所产出的浓缩液。
3、本发明能够提高纳滤系统的分离效率,进一步降低纳滤系统的最终浓缩液中单价离子的含量,实现更完全的分离。
1.一种降低纳滤系统的最终浓缩液中单价离子含量的方法,所述纳滤系统包括至少三段纳滤膜组件,其中每一段的浓缩液流入下一段,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述单价离子是na+和cl-。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述一段是所述纳滤系统中的最后一段,和所述上一段是倒数第二段。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述进液的ph值范围被控制在3-7,和温度范围被控制在20-50℃。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述回流率大于5。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述进液还包括去离子水流。
7.根据权利要求6所述的方法,还包括:
8.根据权利要求1所述的方法,还包括:
9.一种纳滤系统,包括:
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述单价离子是na+和cl-。
11.根据权利要求9所述的纳滤系统,其中所述一段是所述纳滤系统中的最后一段,和所述上一段是倒数第二段。
12.根据权利要求9所述的纳滤系统,还包括:
13.根据权利要求9所述的纳滤系统,还包括:
