具有可轉換的離子強度的水制造技術

本發明專利技術描述了用于在最初的離子強度和增加的離子強度之間可逆地轉化水的方法和系統，其中使用可轉換的添加劑。公開的方法和系統可以用于，例如，從溶劑、溶質或溶液中無蒸餾地去除水。在通過將溶質溶解在水中而從介質中提取溶質以后，然后可以從水溶液中分離出所述溶質，或通過將所述水轉化成具有增加的離子強度的溶液進行“鹽析”。然后使所述溶質從增加了離子強度的溶液中分離出，成為單獨的相。例如傾析出溶質以后，可以將所述增加了離子強度的水溶液轉化回具有它的最初離子強度的水，并再使用。使用低能量方法，諸如用CO2、CS2或COS鼓泡，可容易地實現從更低離子強度向更高離子強度的轉換。使用低能量方法，諸如用空氣鼓泡、加熱、攪拌、導入真空或部分真空或它們的任意組合，可容易地實現從更高離子強度向更低離子強度的轉換。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】

是溶劑，具體而言，是可以在低離子強度和更高離子強度之間可逆地轉化的水性溶劑組合物。
技術介紹
常規溶劑具有固定的物理性質，所述性質會導致它們作為反應和分離的介質的用途的重要限制。許多化學生產過程包含多個反應和分離步驟，對于任一個步驟而言最佳的溶劑類型經常不同于對于下一個步驟而言最佳的溶劑類型。因而，經常在每個步驟以后去除溶劑，并在制品中加入新的溶劑以進行下一個步驟。該去除和替換極大地增加了總過程的經濟成本和環境影響。因此，需要可以改變它的物理性質的溶劑。在生產、清潔、染色、提取和其它過程中，經常使用溶劑來溶解物質。為了使溶劑快速地、選擇性地溶解足夠量的物質，溶劑經常必須具有特定物理性質。這樣的性質的實例包括離子強度、疏水性、親水性、介電常數、可極化性、酸度、堿度、粘度、揮發度、氫鍵給予能力、氫鍵接受能力和極性。在這樣的過程的某個時點，在溶解以后，可能需要從溶劑中分離物質。這樣的分離的實現代價高昂，特別是當通過蒸餾來去除溶劑時，所述蒸餾需要使用揮發性的溶劑，這可以導致大量蒸汽散發損失，并導致環境損害，例如，通過煙霧形成。此外，蒸餾需要輸入大量能量。因此，希望發現從產物中去除溶劑的非蒸餾途徑。水是一種特別合乎需要的溶劑，因為它的廉價、無毒、不可燃性和對環境沒有不利影響，但是，因為水的高熱容和水的高汽化熱，通過蒸餾使水與產物或其它物質分離是特別費能量的。因此，特別需要使水與產物或其它物質分離的非蒸餾途徑。使水與中度疏水的、仍然水溶性的物質分離的一種常見方法是“鹽析”，在該方法中，將足夠量的鹽加入包含溶解的中度疏水的化合物的水溶液中，以極大地增加水性部分的離子強度。高離子強度會極大地降低某些化合物在水中的溶解度；因而，大多數選擇的化合物或物質被迫離開水相。所述化合物或物質沉淀出來(形成新的固相)、乳劑化(形成新的液相)或分配進預先存在的疏水液相中(如果存在的話)。該“鹽析”方法不需要蒸餾，但不是優選的，因為使用非常大量的鹽的費用，更重要的是，因為以后從水中回收鹽的費用。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是，提供具有可轉換的離子強度的水。在一個方面，提供了一種用于轉換水或水溶液的離子強度的系統，所述系統包括用于提供添加劑的裝置，所述添加劑包含至少一個具有足以被碳酸質子化的堿性的氮；用于將所述添加劑加入水或水溶液中以形成具有可轉換的離子強度的水性混合物的裝置；用于將所述具有可轉換的離子強度的混合物暴露于離子化觸發因素(諸如co2、cos、cs2或其組合)以升高所述混合物的離子強度的裝置；和用于將所述具有升高的離子強度的混合物暴露于i)熱、(ii)沖洗氣體、(iii)真空或部分真空、(iv)攪拌或(V)它們的任意組合以重新形成具有可轉換的離子強度的水性混合物的裝置。在具體實施方案中，該系統被用于從疏水的液體或溶劑中去除水或用于脫鹽工藝中。在另一個方面，提供了一種用于控制溶解的鹽在水性混合物中的量或存在與否的系統，所述系統包括在有水存在下在接觸離子化觸發因素時可逆地轉化成鹽的化合物，所述化合物具有通式(I)權利要求1.一種用于控制溶解的鹽在水性混合物中的量的系統，所述系統包括在有水存在下在接觸離子化觸發因素時可逆地轉化成鹽的化合物，所述化合物具有通式(I)2.一種系統，所述系統包括 用于提供可轉換水的裝置，所述可轉換水是包含添加劑的水性液體，所述添加劑具有可轉換的離子強度； 用于在有水存在下將所述可轉換水暴露于離子化觸發因素的裝置，所述暴露會質子化所述添加劑，以形成水可混溶的或水溶性的質子化的添加劑，使得所述可轉換水的離子強度增加； 用于將增加了離子強度的可轉換水暴露于i)熱、(ii)沖洗氣體、(iii)真空或部分真空、(iv)攪拌或(V)它們的任意組合的裝置，所述暴露會驅除離子化觸發因素，導致質子化的添加劑的去質子化，并降低所述可轉換水的離子強度；和 任選地，用于在驅除離子化觸發因素之前從增加了離子強度的可轉換水中分離出一種或多種選擇的化合物的裝置。3.一種從固體物質去除至少一種選擇的化合物的系統，所述系統包括 用于使固體物質和至少一種選擇的化合物的混合物接觸可轉換水的裝置，其中所述可轉換水包含水和處于它的未質子化形式的可轉換的添加劑的混合物，所述接觸使得所述至少一種選擇的化合物的至少一部分變得與可轉換水結合，以形成水溶液； 任選地，用于使溶液與殘余的固體物質分離的裝置； 用于使水溶液接觸離子化觸發因素的裝置，所述接觸會將大量可轉換的添加劑從它的未質子化形式轉化成它的質子化形式，從而增加所述可轉換水的離子強度，并形成兩相液體混合物，所述兩相液體混合物具有包含至少一種選擇的化合物的第一液相，和包含增加了離子強度的可轉換水的第二液相；和 用于從所述第一液相分離出至少一種選擇的化合物的裝置。4.根據權利要求3所述的系統，其用于清潔被至少一種選擇的化合物污染的固體顆粒， 其中所述至少一種選擇的化合物的全部或部分在含有未質子化的添加劑的可轉換水中是可溶性的或可混溶的，且在增加了離子強度的可轉換水中是不溶性的或不混溶的，且其中所述固體顆粒在含有未質子化的添加劑的可轉換水中是不溶性的，且其中所述系統包括用于從其中分離出所述固體顆粒的裝置；且 任選地包括用于從所述第一液相中收集至少一種選擇的化合物的裝置。5.根據權利要求4所述的系統，其中分離的固體顆粒基本上不含有至少一種選擇的化合物。6.根據權利要求4或5所述的系統，其中從基本上純的第一液相收集所述至少一種選擇的化合物。7.根據權利要求3所述的系統，其用于分離化學反應的一種或多種組分，且另外包括 用于將所述化學反應的試劑加入所述系統中的裝置，其中所述化學反應的至少一組分在含有未質子化的添加劑的可轉換水中是可溶性的或可混溶的；和用于從第一液相中收集所述化學反應的一種或多種組分的裝置。8.一種用于調節跨膜滲透梯度的系統，所述系統包括 半透性膜； 在所述半透性膜的一側的可轉換水，其包含具有可轉換的離子強度的添加劑； 用于使所述半透性膜接觸進料流的裝置；和 用于使所述可轉換水接觸離子化觸發因素的裝置，所述接觸會離子化所述添加劑，并從而增加可轉換水中的溶質濃度和調節滲透梯度。9.根據權利要求8所述的系統，其用于脫鹽工藝或廢水治理工藝中。10.一種脫鹽系統，該系統包括半透性膜，其可選擇性地透過水； 吸取溶液，其包含具有可轉換的離子強度的添加劑和水； 用于將離子化觸發因素導入吸取溶液中以離子化所述添加劑的裝置； 用于使所述半透性膜接觸鹽水溶液的進料流的裝置，所述接觸允許來自鹽水溶液的水穿過所述半透性膜流入包含離子化的添加劑的吸取溶液中；和任選地，用于從所述水中分離出所述添加劑的裝置。11.一種用于濃縮稀水溶液的系統，所述系統包括 半透性膜，其可選擇性地透過水； 吸取溶液，其包含具有可轉換的離子強度的添加劑； 用于將離子化觸發因素導入吸取溶液中以離子化所述添加劑的裝置； 用于使所述半透性膜接觸稀水溶液的進料流的裝置，所述接觸允許來自稀水溶液的水穿過所述半透性膜流入所述包含離子化的添加劑的吸取溶液中；和任選地，用于從所述水中分離出所述添加劑的裝置。12.根據權利要求11所述的系統，其中所述稀水溶液是廢水。13.根據權利要求10-12中任本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：菲利普·G·杰斯奧，肖恩·M·莫薩，R·斯蒂芬·布勞恩，托拜爾斯·羅伯特，
申請(專利權)人：金斯頓女王大學，
類型：
國別省市：