專利名稱：溶液中物質(zhì)的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶液中物質(zhì)的分離方法，尤其是涉及利用陰陽兩離子膜的組合應(yīng)用，使在水中可解離成為陰陽離子的化合物連同水本身，透過離子膜析出或滲透出，實現(xiàn)水及在水中可解離成為陰陽離子的化合物(電解質(zhì))與原混合物中不能解離成為陰陽離子的化合物(非電解質(zhì))的相互分離，或者溶液中離子的選擇性析出或滲透出，實現(xiàn)物質(zhì)的分離或復(fù)分解反應(yīng)。
背景技術(shù)：
在各種生活、餐飲行業(yè)、各種工業(yè)污水(造紙制漿、石化、生化、農(nóng)藥、紡織、電鍍、皮革、染料、涂料等)治理領(lǐng)域或相應(yīng)的生產(chǎn)領(lǐng)域，均涉及油或其它有機物與水、酸、堿、鹽的分離或脫水濃縮問題；在酸水解纖維素、半纖維素或酸水解生物質(zhì)原料生產(chǎn)水解糖、糠醛等有機化工產(chǎn)品時；發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)酒精、飲料、藥品或各種醇、酮、各種維生素等有機化工產(chǎn)品時；在化學合成、生化合成領(lǐng)域；果汁生產(chǎn)，牛奶制品的生產(chǎn)，中藥提取、中藥湯汁濃縮、天然香精、天然物質(zhì)提取、菌體濃縮等領(lǐng)域，海水咸水的淡化，均涉及到不同種類物質(zhì)的分離、脫水、脫鹽、提純和濃縮問題。在現(xiàn)有的膜技術(shù)領(lǐng)域，鑲嵌膜具有使陽、陰離子各自獨立透過膜的通道，故其對電解質(zhì)有較高的透過性；這種膜也可用于分離非電解質(zhì)與電解質(zhì)混合溶液中的電解質(zhì)。但為了使陰、陽離子不互相接觸而造成電中和，需在陰、陽離子層中間加一中性區(qū)域的介電層。當鹽水(NaCl)在壓力下通過鑲嵌膜時，NaCl從膜一側(cè)壓向另一側(cè)，從而一側(cè)鹽水變淡；研究表明，用鑲嵌膜脫鹽淡化的能耗低于現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用的電滲析膜、反滲透膜脫鹽淡化的能耗。鑲嵌膜主要用于新型壓滲析設(shè)備的主要部件，壓滲析具有超過電滲析和反滲透的潛力，但因鑲嵌膜系特性膜，制造工藝復(fù)雜，至今尚未研制出具有實用價值的商品膜。本發(fā)明的主要目的之一即是解決 鑲嵌膜難以制造的問題，實現(xiàn)鑲嵌膜技術(shù)的實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的溶液中物質(zhì)的分離方法，涉及膜分離技術(shù)的各種應(yīng)用領(lǐng)域，以低成本的方式、工藝上也簡單方便地替代或增加現(xiàn)有膜技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域，降低了現(xiàn)有膜分離技術(shù)運行的經(jīng)濟成本，通過陰、陽兩離子膜的組合應(yīng)用，低成本地使含有水、溶解于水中的無機物及有機物的混合物中的水以及在水中可解離成為陰陽離子的化合物，在陰、陽離子膜的接觸界面處透過離子膜重新結(jié)合后析出和排出，實現(xiàn)水及在水中可解離成為陰陽離子的化合物(電解質(zhì))與原混合物中不能解離成為陰陽離子的化合物(非電解質(zhì))，主要是有機物的相互分離，或者，使溶液中離子的選擇性析出或滲透出，實現(xiàn)物質(zhì)的分離或復(fù)分解。本發(fā)明的另一個目的是使不能透過離子膜的大分子物質(zhì)，不論其是否電離成為陰陽離子，被離子膜所截留，實現(xiàn)與混合物中的水、電解質(zhì)的相互分離或部分分離。本發(fā)明的還一個目的是使不能透過離子膜的大分子有機酸鹽水解轉(zhuǎn)化為有機酸及游離堿，而游離堿及水分通過離子膜排出或部分排出，最終實現(xiàn)有機酸類物質(zhì)的濃縮提取。本發(fā)明的目的還有，通過不同結(jié)構(gòu)特征的離子膜的組合應(yīng)用，實現(xiàn)鹽水淡化處理，含堿(酸)水溶液的脫水分離；以及實現(xiàn)含鹽水溶液制取含酸、含堿溶液，進一步地使含堿溶液脫水。本發(fā)明的目的還包括本發(fā)明的膜組合使用方法的擴展應(yīng)用，應(yīng)用于加壓過濾，氣體分離領(lǐng)域。進一步地，類似上述或改進的分離方法，將一組或多組陰離子和陽離子膜塊交替緊密接觸排列，組合形成一個仿荷電鑲嵌膜的復(fù)合膜或組合膜，使混合溶液通過濃差或加壓驅(qū)動經(jīng)該復(fù)合膜析出水分、可解離成為離子的化合物，截留非電解質(zhì)的有機化合物。通過使用具有不同特性和功能的陰、陽離子膜的組合，該方法可以廣泛地應(yīng)用于污水處理，工業(yè)生產(chǎn)過程中的脫水、濃縮、脫酸、脫堿、脫鹽、鹽水淡化過程中。所述的溶液中物質(zhì)的分離方法，將一組或多組陰離子膜和陽離子膜交替接觸或通過多孔的隔層間接接觸，形成一個具有縫隙開口的隔板或組合膜，其周邊與盛裝溶液的容器密封接觸，隔板兩側(cè)的溶液以鹽橋方式連通(以便始終保持兩部分溶液中的離子可以自由流動，維持兩部分溶液的電中性)，或所形成的隔板的上方或側(cè)面密封后或組合膜的膜與膜之間壓緊后(防止溶液直接進入縫隙)完全浸沒在混合物溶液中，或在隔板上開出通孔實現(xiàn)溶液的連通，其縫隙開口伸出在容器外部，使混合溶液中的電解質(zhì)類化合物的陰、陽離子分別通過陰、陽離子膜后析出，析出后再還原為化合物，實現(xiàn)電解質(zhì)類化合物與非電解質(zhì)類化合物的相互分離。對于含有大分子有機酸鹽的混合物溶液，通過不斷添加水分，促使所述大分子有機酸鹽的水解，水解產(chǎn)物中的堿性物質(zhì)與混合物溶液中的水分通過上述陰陽離子膜隔板或組合膜的縫隙開口析出；最終可得到濃縮了的大分子的有機酸產(chǎn)品，如可以用于通過維生素鈉鹽生產(chǎn)維生素C，堿木質(zhì)素脫堿等類似的工藝過程中?？傊鲜龇椒梢詰?yīng)用于分離各種含有溶解于水溶液中的有機物和無機物的污水或混合物中的有機物與無機物的分離以及脫水濃縮提純工藝過程中。在實際生產(chǎn)應(yīng)用時，上述結(jié)構(gòu)作為一個單元，可以有多個單元串通連接，并通過液體加壓或氣體加壓方式以增加單位時間內(nèi)的處理量，類似于壓滲析的工作條件。為了使陰陽離子膜之間所形成的縫隙(出口處)更便于所析出的水分和離子化合物流出，縫隙最好是 倒楔形，但楔形最大寬度處最好仍然能使陰陽膜中的陰離子與陽離子互相發(fā)生電吸引并結(jié)合，最好是采用一個楔形物(如海綿體)置放于兩個離子膜之間，且該楔形物須具有親水性和毛細管的作用；或者按滲析電池原理，不限間隔距離，只要兩個離子膜之間能始終保持潤濕以維持離子的自由流動即可(如通過多孔的具有毛細功能的隔層間接接觸)。因為出口處出水出料速度受縫隙截面積的影響，為了節(jié)省膜材料，膜在溶液中的浸沒高度盡量低，只要通過陰陽離子膜的面積進入的水分及溶質(zhì)足夠出口處的流速即可?？紤]到溶液中有各種污染物，為了減少對陰陽離子組合膜的清洗負荷，在陰陽雙層離子膜前方一段距離處(如1-5厘米處)分別置陰、陽離子膜，使混合溶液中的有機污染物不會污染雙層膜。


圖1為實施例6提供的陰、陽離子膜傾斜交替排列的組合膜結(jié)構(gòu)橫截面示意圖，其中，陰陽離子膜分別用暗色或白色標示，組合膜由帶網(wǎng)眼的板框裝置壓緊，組合膜的上方為容器。
圖2為實施例6提供的另一種陰、陽離子膜交替排列的組合膜結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。圖3為實施例6提供的陰、陽離子膜交替直立排列的組合膜結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。
具體實施例方式實施例1:常溫常壓下，用北京廷潤膜技術(shù)開發(fā)有限公司提供的陽離子膜及陰離子膜，分別裁剪出直徑10厘米的相對應(yīng)疊放的膜片，在兩膜片之間夾有或接近開口部分夾有400目濾布，形成一個隔板滲析裝置，濾布上隨機剪出大小不同的孔洞(使兩膜片之間有所直接接觸)，用側(cè)面剪開有開孔的塑料瓶兩只，且塑料瓶的開口處平整，將疊放在一起的膜片夾在兩個瓶口之間(瓶口直徑8厘米)，并使塑料瓶的側(cè)面開口一致朝上，用膠帶沿塑料瓶的前后左右側(cè)面纏繞，使兩個塑料瓶壓緊膜片，避免溶液從膜片與瓶口之間的接觸面之間泄漏。為了始終保持由膜片隔板所分割的兩部分溶液中的離子自由流動，維持兩部分溶液的電中性，兩部分溶液通過細塑料皮管(內(nèi)直徑0.5-1厘米)內(nèi)充滿的溶液以“鹽橋”方式連接。注:工業(yè)化應(yīng)用時可以預(yù)先將兩種離子膜緊密接觸組合在一起，形成一個具有縫隙開口的隔板，以平板膜的方式插入待分離的混合溶液內(nèi)，其周邊與盛裝水溶液的容器(壓力罐)密封接觸；或者，將其上方的縫隙或一個或兩個側(cè)邊的縫隙均密封后(防止溶液直接進入縫隙)完全浸沒在混合物的溶液中，且使隔板開口在下方并在混合溶液罐的外部作為滲出液的出口 ；或者整個由雙層膜組成的隔板四周均作為滲出液的出口而露出在罐外，但雙層膜的中心或任意一個位置留出一個開口，如圓形通孔，作為隔板兩側(cè)溶液內(nèi)離子互相自由流動的通道，但該開口的周邊密封或壓緊密封避免溶液從此開口直接流入兩離子膜之間的縫隙。以此雙層膜形成的隔板及兩側(cè)容器空間作為一個單元，多個這樣的單元密封串聯(lián)在一起作為一個膜組件，以一個空心軸管作為待分離的混合溶液的輸送管穿過各個單元，并在每個單元空間內(nèi)的位置在管徑上留有開口以便送入加壓的或未加壓的混合溶液?；蛘邔㈦p層膜(雙層膜之間可夾有毛細 管網(wǎng)方便析出物流出膜之間的縫隙，或安裝一個多孔的具有毛細功能的隔層間接接觸)夾在兩層多孔間隔器或間隔網(wǎng)之間，卷繞成一個卷繞式膜組件，混合溶液從間隔器內(nèi)進入膜組件，滲透物從雙層膜之間的縫隙中析出。以溶解配制的含有白糖(質(zhì)量含量10% )，食鹽(質(zhì)量含量10% )的模擬混合溶液為例，單獨利用陰離子膜或陽離子膜彎曲攏成盛裝的容器時，未見明顯的水分可透過離子膜而流出；當該混合溶液放入上述陰陽離子膜組合成的容器內(nèi)時，當鹽橋連通時，一般5分鐘后，在陰陽離子膜組合形成的縫隙開口處可見含鹽味(味覺咸，但不含糖的甜味)的水分持續(xù)析出。取消鹽橋，搽干縫隙開口處的水分后，3小時后仍然未見水分的析出，但重新接上鹽橋后，5分鐘內(nèi)又可見咸味的水分析出，6小時后匯聚形成細小的水滴并流淌出來；說明了解離成為陰離子的氫氧根離子和氯離子以及解離成為陽離子的氫離子和鈉離子分別通過陰離子膜和陽離子膜并在陰陽離子膜的接觸面處相互吸引重新反應(yīng)成為水(或水分通過與離子形成水合離子方式隨離子析出)和氯化鈉而得以排出混合溶液，而不能解離成為離子的糖分(有機物)則被截留在原溶液中，實現(xiàn)了通過陰陽離子膜組合析出水分、可解離成為離子的化合物物質(zhì)，以重力作用和水壓作為驅(qū)動力(或利用抽真空方法加速析出液從縫隙中的流出)提供分離所需的能量，不斷地流出混合物溶液，使原混合溶液中的非電解質(zhì)濃度不斷增加，實現(xiàn)電解質(zhì)和非電解質(zhì)兩種不同物質(zhì)的相互分離或脫水濃縮。顯然，增加混合溶液的壓力，例如通過壓縮空氣提供靜壓力方式，將能夠提供額外的驅(qū)動力加速水分及電解質(zhì)的析出，即壓滲析。同樣的原理，并作為一種壓滲析或滲析裝置，以陰和陽離子膜作為隔墻形成一個中間室，兩離子膜外部形成互相連通或以毛細管或毛細絨布或鹽橋互相連通(以保持離子的自由流動)的兩個外部室，當將待分離的混合溶液置于中間室內(nèi)并加壓時，混合溶液中的電解質(zhì)將被優(yōu)先析出進入未加壓的外部的兩個室內(nèi)排出，反之，若將待分離的混合溶液置于外部的兩個室內(nèi)并加壓時，電解質(zhì)將進入未加壓的中間室內(nèi)分離出。當對含鹽或其它電解質(zhì)(酸、堿)進行壓滲析時，由于溶液中電解質(zhì)溶質(zhì)離子的濃度高，電解質(zhì)將比水分更多的析出，達到脫鹽脫電解質(zhì)部分淡化稀釋含鹽或其它電解質(zhì)溶液的目的。同理，如以稀或濃硫酸水解生物質(zhì)所得到的混合溶液作為被處理的混合溶液，則可濃縮有機物(糖分、氨基酸等)，硫酸、鹽分及水分將被析出，并可以回用于下一步的酸水解工序。但若析出的電解質(zhì)溶液中的溶質(zhì)濃度大于其在混合溶液中的濃度，該反向濃差將阻礙該電解質(zhì)溶質(zhì)的析出，為解決此問題，可以通過將組合膜出口處利用水進行稀釋或連續(xù)沖洗，或者，在混合溶液中添加一種無害的電解質(zhì)而促進有害的或需要析出的電解質(zhì)的析出，如在硫酸水解纖維素生物質(zhì)時，可將硫酸鈉或硫酸鈣加入酸水解液中，促進硫酸的析出，使水解液容易適合酵母菌的發(fā)酵。為便于所析出的水分及所含有的電解質(zhì)物質(zhì)流出兩種離子膜組合形成的縫隙開口，陰陽離子膜之間最好置放具有毛細功能的薄層或厚隔層，薄層的厚度以不影響陰陽離子從各自的離子膜析出后的再化學結(jié)合為準，即間隔不大于兩側(cè)離子膜上電動勢對對方離子的作用距離內(nèi)；或者按滲析電池原理，不限間隔距離，只要兩個離子膜之間能始終保持潤濕以維持離子的自由流動即可。上述的雙層膜隔板或者直接利用陰陽離子的雙極膜替代，雙極膜之間起到縫隙作用，代替上述由單個陰或陽離子膜組合形成的隔板，此時雙極膜的中間成為水分、電解質(zhì)析出的通道。實施例2:以市售堿木質(zhì)素粉 末100克，配制溶液2000毫升，其pH值約為11。將此混合溶液放入實施例1中的滲析裝置中，可見含堿的水分的析出。當水分析出約一半體積時，補充水份至原來體積，經(jīng)數(shù)次滲析，堿木質(zhì)素溶液中堿含量降低，pH值至9。由此例可知，對于含有大分子有機酸鹽的混合物溶液，通過不斷添加水分，促使所述大分子有機酸鹽的水解，水解產(chǎn)物中的堿性物質(zhì)與混合物溶液中的水分通過上述陰陽離子膜隔板形成的滲析裝置析出，而有機大分子或有機大分子離子被離子膜截留，最終得到濃縮了的大分子有機酸產(chǎn)品，如可以用于通過維生素C的鈉鹽生產(chǎn)維生素C，堿木質(zhì)素脫堿等類似的工藝過程中。實施例3:將陰陽離子膜均分別采用只能或主要透過氫氧根離子或氫離子選擇透過的陰離子膜或陽離子膜，則析出的主要是淡化了的水分(由于重力造成的離子分布，增加鹽橋的高度將有利于輕質(zhì)離子的析出，偏析重離子在下方，使重離子截留在混合溶液中)，和濃縮了的混合溶液(酸、堿、鹽或它們的混合物)溶液。若將上述陰離子膜采用只能或主要選擇透過氫氧根離子的膜，則只能或主要的從含酸、含鹽溶液中析出水分，從含堿溶液中析出含堿的溶液；當自由能條件合適時，則可使含鹽溶液析出含堿的溶液，截留的為含酸的溶液。
若其中的陽離子膜只選擇透過氫離子，則只能或主要的從含堿、含鹽溶液中析出水分，從含酸溶液中析出含酸的溶液；當自由能條件合適時，則可使含鹽溶液析出含酸的溶液，截留的為含堿的溶液。繼續(xù)利用其中的陽離子膜只選擇透過氫離子的膜，對所得到的含堿的溶液進行滲析，則析出純水，而截留堿性物質(zhì)，實現(xiàn)兩步法的含鹽水的淡化。當特別地處理含有高價陰離子酸根的鹽溶液(如硫酸鈉)時，上述陰離子膜采用只選擇性透過一價陰離子(此時溶液中陰離子只有氫氧根離子可透過)的陰離子膜，而對應(yīng)的陽離子膜如采用只選擇透過氫離子的膜，則析出的是水分，起到濃縮含鹽溶液的作用；但如對應(yīng)的陽離子膜采用也可透過金屬陽離子的膜，則析出的可能是水分或含堿的水溶液，由于后者引起系統(tǒng)自由能的增加，因此，除非條件合適，后者析出含堿水溶液的過程難以進行。實施例4:利用陰離子膜中氫離子具有高淌度和部分透過的特性，采用由兩個具有不同氫離子淌度的陰離子膜(替代前述的陰陽離子膜組合)形成所述的隔板或組合膜滲析裝置，其中，高氫離子淌度的 陰離子膜起到允許氫離子通過的陽離子膜的作用，而低的氫離子透過，高的陰離子(酸根離子)透過的陰離子膜對應(yīng)起到陰離子膜的作用，形成一個擬陰陽離子膜結(jié)構(gòu)，從而從含鹽溶液中析出水分，或含酸的溶液；從含酸溶液中析出酸；從含堿溶液中析出水分。但若所述陰離子膜只選擇性透過氫氧根離子以及保持對氫離子的淌度，則使含酸、或含堿、或含鹽水溶液析出淡化了的水分，及截留的鹽濃縮液?；蛘呃没蛑圃煲环N對氫氧根陰離子具有一定淌度的陽離子膜擬作為擬“陰離子膜”，以此擬陰離子膜與另外一個對氫氧根陰離子不透過或更低淌度的且只透過氫離子的陽離子膜組合成為前述的隔板或組合膜滲析裝置，則可使含鹽或含酸或含堿的水溶液經(jīng)此裝置滲析處理，析出的主要是淡化了的水。但若采用的陽離子膜非選擇性透過氫離子，則使含鹽水溶液析出水分，當系統(tǒng)的自由能變化條件合適時，則使含鹽水溶液析出堿溶液，以及對應(yīng)截留的含酸溶液；使含酸水溶液析出水分，及對應(yīng)截留的含酸溶液；使含堿水溶液析出堿溶液，及對應(yīng)截留的水分。實施例5:在超濾和納濾膜或反滲透膜領(lǐng)域，當涉及荷電效應(yīng)的荷電膜時，由于超濾和納濾膜對溶劑水的優(yōu)先滲透能力，說明其對氫離子及氫氧根離子也具有優(yōu)先的荷電透過能力，相當于對氫陽離子及氫氧根陰離子具有選擇性的陰和/或陽離子膜，當兩個這樣的膜或這樣的膜與常規(guī)的陰、陽離子膜組成上述的隔板或組合膜結(jié)構(gòu)時，尤其是利用兩個荷電強度及極性不同的超濾或納濾膜時(以便形成膜間電位差)，將更有利于超濾及納濾、反滲透的進行過程?；蛘咴谏婕盎瘜W鍵的變化領(lǐng)域(氣體在固體表面的吸附和解吸)時，在利用膜法分離氣體領(lǐng)域，如利用由多孔鎳片加鉬、鈀催化劑制成的氫氣滲透膜，從混合氣體中分離出氫氣時，當兩個這樣相同的膜組成上述膜間緊密接觸的隔板或組合膜結(jié)構(gòu)時，并在該分離膜的膜板上接觸面上一側(cè)或兩側(cè)刻出微細的氣體逸出通道平行柵或柵格細縫，由于氫氣可被膜催化吸附解離成氫原子或氫離子，在壓力和較高溫度作用下，氫離子或氫原子透過膜在兩個膜之間縫隙處重新解吸結(jié)合并通過氣體逸出通道排出收集，此方法可用于從合成氣中提純分離獲得氫氣和截留的碳氧化物；同理，利用多孔銀極片(或其它混合氧離子導(dǎo)體材料)制成的氧滲透膜形成所述的隔板結(jié)構(gòu)，可以從空氣中分離獲得氧氣(該氣體分離裝置可隨車供發(fā)動機助燃)及富集了的或純氮氣。也即，類似前述實施例中的方法，混合氣體中氣體的膜法分離方法是將一組或多組氫氣滲透膜或氧氣滲透膜交替排列接觸，在接觸面上開有氣體逸出通道，形成一個具有縫隙開口的隔板或組合膜，其周邊與氣體容器密封接觸，所形成的隔板的上方或側(cè)面密封后或組合膜的膜與膜之間壓緊后完全浸沒在混合氣體中，其縫隙開口伸出在容器外部，使混合氣體中的氫氣或氧氣分別通過氫氣滲透膜或氧氣滲透膜后析出。實施例6:進一步地，類似上述實施例或改進的分離方法，將一組或多組陰離子和陽離子膜塊交替緊密接觸排列，組合形成一個仿荷電鑲嵌膜的組合膜板，應(yīng)用于各種膜分離裝置中，如圖1、圖2、圖3所示，使混合溶液通過濃差或加壓驅(qū)動經(jīng)該復(fù)合膜析出水分、可解離成為離子的化合物，截留非電解質(zhì)的有機化合物。其中，圖1所示為將陰、陽離子膜裁剪成為長條狀(如3厘米寬、40厘米或80厘米長)，再將此陰、陽離子膜長條塊(分別以暗色和白色代表)交替傾斜排列并將其用帶網(wǎng)眼的剛性板框壓緊形成為一個組合膜或組合膜板，使陰陽離子膜之間沒有允許溶液可直接流淌的通道，而溶液可以透過網(wǎng)眼與離子膜接觸。將該組合膜與上方的容器的周邊密封接觸(容器也可以完全由組合膜板組成)，當放入待分離的混合溶液時，溶液中的陰陽離子分別經(jīng)陰陽離子膜向下滲析并在陰陽離子膜的接觸面處或接觸面附近相互中和，形成一個允許電解質(zhì)化合物但阻礙非電解質(zhì)化合物通過的接近荷電中性的電解質(zhì)化合物通道，或在陰陽離子膜底部出口的接觸處相互中和，實現(xiàn)水和電解質(zhì)從混合溶液中的分離析出。圖2為陰陽離子膜的另一種剪裁和交替排列方法，圖3為陰陽離子膜直立排列示意圖，此時，板框的壓力主要在組合膜的兩側(cè)。通過使用具有不同特性和功能調(diào)制的陰、陽離子膜的組合，該方法可以廣泛地應(yīng)用于污水處理，工業(yè)生產(chǎn)過程中的脫水、濃縮、脫酸、脫堿、脫鹽、鹽水淡化過程中?？傊?，上述方法可應(yīng)用于分離各種含有溶解于水溶液中的有機物和無機物的污水(懸浮液、膏狀產(chǎn)品、漿料的脫水)，以及 工業(yè)上各種含有機物混合溶液的脫水濃縮、代替電滲析脫水、脫鹽提純工藝過程中。例如，在人工腎領(lǐng)域，以秸桿酸水解制酒，餐飲行業(yè)，飲用水過濾裝置，應(yīng)用于將污水處理提取濃縮營養(yǎng)物質(zhì)，在生活污水、各種糞便處理過程中，提取濃縮肥料。
權(quán)利要求
1.一種溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，將一組或多組陰、陽離子膜交替接觸排列或通過多孔的隔層間接接觸，形成一個具有縫隙開口的隔板或組合膜，其周邊與盛裝溶液的容器密封接觸，隔板兩側(cè)的溶液以鹽橋方式連通，或所形成的隔板的上方或側(cè)面密封后或組合膜的膜與膜之間壓緊后完全浸沒在混合物溶液中，或在隔板上開出通孔實現(xiàn)溶液的連通，其縫隙開口伸出在容器外部，使混合溶液中的電解質(zhì)類化合物的陰、陽離子分別通過陰、陽離子膜后析出，實現(xiàn)電解質(zhì)類化合物與非電解質(zhì)類化合物的相互分離。
2.如權(quán)利要求1所述的溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，所述陰、陽離子膜外部形成互相連通或以毛細管或鹽橋互相連通的兩個外部室，當將待分離的混合溶液置于中間室內(nèi)并加壓時，混合溶液中的電解質(zhì)將被優(yōu)先析出進入未加壓的外部的兩個室內(nèi)排出，反之，若將待分離的混合溶液置于外部的兩個室內(nèi)并加壓時，電解質(zhì)將進入未加壓的中間室內(nèi)分罔出。
3.如權(quán)利要求1所述的溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，對于含有大分子有機酸鹽的混合物溶液，通過不斷添加水分，促使所述大分子有機酸鹽水解，水解產(chǎn)物中堿性物質(zhì)與溶液中的水分通過所述隔板的縫隙開口或組合膜析出。
4.如權(quán)利要求1所述的溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，所述隔板或組合膜中的陰離子膜和陽離子膜分別采用只能或主要透過氫氧根離子或氫離子的陰離子膜或陽離子膜或超濾膜或納濾膜或反滲透膜，使含酸或含堿或含鹽的混合溶液經(jīng)所述的隔板或組合膜析出淡化了的水分以及截留的濃縮了的混合溶液。
5.如權(quán)利要求1所述的溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，將所述隔板或組合膜中的陰離子膜采用只能或主要透過氫氧根離子的陰離子膜，使含鹽或含酸水溶液析出水分；或使含堿水溶液析出含堿溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，將所述隔板或組合膜中的陽離子膜采用只能或主要透過氫離子的陽離子膜，使含鹽或含堿水溶液析出水分；或使含酸水溶液析出含酸溶液。
7.一種溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，由兩個具有不同氫離子淌度的陰離子膜形成所述隔板或組合膜，使含鹽或含堿溶液析出水分；或使含酸溶液析出含酸溶液。
8.一種溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，利用一種對氫氧根陰離子具有一定淌度的陽離子膜，以此陽離子膜與另外一個對氫氧根陰離子不透過或更低淌度的陽離子膜組合成所述的隔板或組合膜裝置，使含酸、含鹽的混合溶液析出水分；或使含堿的溶液析出含堿溶液。
9.一種溶液中物質(zhì)的分離方法，其特征在于，當特別地處理含有高價陰離子酸根的鹽溶液時，所述隔板或組合膜中的陰離子膜采用只選擇性透過一價陰離子的膜，而對應(yīng)的陽離子膜采用只可選擇透過氫離子的膜，則析出淡化了的水分，以及對應(yīng)截留的濃縮了的鹽溶液。
10.一種混合氣體中氣體的膜法分離方法，其特征在于，將一組或多組氫氣或氧氣滲透膜交替排列接觸，在接觸面上開有氣體逸出通道，形成一個具有縫隙開口的隔板或組合膜，其周邊與氣體容器密封，所形成的隔板的上方或側(cè)面密封后或組合膜的膜與膜之間壓緊后完全浸沒在混合氣體中，其縫隙開口伸出在容器外部，使混合氣體中的氫氣或氧氣分別通過氫氣滲透膜或氧氣滲透膜后析出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溶液中物質(zhì)的分離方法，將一組或多組陰離子和陽離子膜塊交替緊密接觸排列，組合形成一個仿荷電鑲嵌膜的復(fù)合膜，形成一個具有縫隙開口的隔板或組合膜，使混合溶液通過濃差或加壓驅(qū)動經(jīng)該復(fù)合膜析出水分、可解離成為離子的化合物，截留非電解質(zhì)的有機化合物。通過使用具有不同特性和功能的陰、陽離子膜的組合，該方法可以廣泛地應(yīng)用于污水處理，工業(yè)生產(chǎn)過程中的脫水、濃縮、脫酸、脫堿、脫鹽、鹽水淡化過程中。
文檔編號B01D61/00GK103223295SQ201210025648
公開日2013年7月31日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者秦才東 申請人:秦才東