除濕系統(tǒng)的制作方法
除濕系統(tǒng)1.相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用2.本技術(shù)要求2020年4月27日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?3/015,924和2020年5月31日提交的62/704,864和2020年12月22日提交的63/129,206的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益
，出于所有目的其內(nèi)容通過引用并入本文。技術(shù)領(lǐng)域3.本公開內(nèi)容涉及一種除濕系統(tǒng)
，其具有除濕芯，以從空氣中去除水分
。背景技術(shù)：4.隨著氣候改變、全球變暖和城鎮(zhèn)化
，用于冷卻家庭和建筑的空氣冷卻系統(tǒng)的需要提高?div id="m50uktp" class="box-center"> ？諝饫鋮s系統(tǒng)通常包括制冷劑或干燥劑除濕器，用于從空氣中去除熱和濕度
。傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)器需要高能量和用于去除熱的制冷劑
，這可能對(duì)環(huán)境有害
?div id="m50uktp" class="box-center"> ；谥评鋭┑目諝庹{(diào)節(jié)器和除濕器在組合步驟中管理顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷
，因?yàn)樵谥评鋭┱舭l(fā)階段期間通過熱交換器周圍的蒸氣冷凝提取水分。這種方法是能量密集的和低效的
。5.空氣冷卻器例如沙漠冷卻器或冷卻塔也用于向所占空間內(nèi)部提供相對(duì)涼的空氣。這些系統(tǒng)通?div id="m50uktp" class="box-center"> ；谒舭l(fā)原理工作，并通過從表面蒸發(fā)水來冷卻空氣
。然而，這些系統(tǒng)在潮濕環(huán)境中不一定效果好
。6.美國專利8,496,732公開了一種空氣冷卻系統(tǒng)，其用于通過建立橫跨除濕裝置中的水選擇性滲透膜的濕度梯度使空氣除濕。通過使用真空泵在膜的一側(cè)上產(chǎn)生真空(從而通過壓縮空氣產(chǎn)生真空)，來建立濕度梯度。由于空氣的可壓縮屬性，通過壓縮空氣產(chǎn)生真空不是有效的并消耗較多能量。另外，通過壓縮空氣產(chǎn)生真空的真空泵通常使用大部分的不可冷凝到流體例如干燥空氣用于操作，且在含有高可冷凝負(fù)荷例如水蒸氣或水分的環(huán)境中反應(yīng)不好。所述空氣冷卻系統(tǒng)包括冷凝器以冷凝從空氣提取的水蒸氣。7.因此，仍需要改進(jìn)的空氣冷卻系統(tǒng)以促進(jìn)從空氣中去除熱和濕度，其是能量高效的并避免使用制冷劑。8.發(fā)明概述9.在第一方面，公開了一種用于從空氣中去除水蒸氣的除濕系統(tǒng)。所述除濕系統(tǒng)包括至少一個(gè)限定空氣通道和至少一個(gè)與空氣通道分開的蒸氣通道的除濕芯
。所述除濕芯包括分開至少一個(gè)蒸氣通道與空氣通道的膜。所述膜適用于促進(jìn)從流過空氣通道的空氣去除水分
。此外，所述膜選擇性可滲透水和水蒸氣且不可滲透空氣
。此外，所述膜包括至少1.0毫當(dāng)量/克的離子交換能力
。所述除濕系統(tǒng)還包括液體噴射器，所述液體噴射器具有喉部分和設(shè)置在喉部分的下游的出口部分。喉部分與至少一個(gè)蒸氣通道流體連接且適用于在至少一個(gè)蒸氣通道內(nèi)產(chǎn)生比在空氣通道內(nèi)相對(duì)更低的壓力。出口部分構(gòu)造為提高液體噴射器內(nèi)部的壓力以促進(jìn)從至少一個(gè)蒸氣通道接收的水蒸氣的冷凝。除濕系統(tǒng)還包括用于儲(chǔ)存液體并構(gòu)造為從液體噴射器接收液體的貯液器，和與液體噴射器和貯液器流體連接的泵。泵構(gòu)造為從貯液器向液體噴射器供應(yīng)液體。10.在第二方面，貯液器包括排放閥，用于當(dāng)液體的液位達(dá)到第一臨界液位以上時(shí)促進(jìn)從貯液器排出液體。11.在一些方面，貯液器由熱傳導(dǎo)材料制成以促進(jìn)熱從儲(chǔ)存在貯液器內(nèi)部的液體傳導(dǎo)至環(huán)境中。12.在一些實(shí)施方案中，除濕系統(tǒng)還包括與液體噴射器流體連接且構(gòu)造為接收離開流體噴射器的至少一部分液體的熱交換器。熱交換器構(gòu)造為冷卻所接收的液體。13.在一個(gè)實(shí)施方案中，熱交換器設(shè)置在貯液器的上游并向貯液器供應(yīng)經(jīng)冷卻的液體。14.根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，熱交換器是空氣與液體(氣-液)熱交換器。15.根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，膜包括磺化的嵌段共聚物。16.在一個(gè)實(shí)施方案，液體噴射器是適用于接收來自泵的液態(tài)水的水噴射器。17.在一個(gè)實(shí)施方案中，除濕系統(tǒng)還包括布置在除濕芯和液體噴射器之間的增壓泵，以減小蒸氣通道內(nèi)部的壓力至小于水的蒸氣分壓的壓力
。18.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至在25℃下≤31.7mbara的值
。19.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至小于150mbara的值。20.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至20-40mbara的值。21.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至10-20mbara的值。22.在第二方面，公開了一種空氣冷卻系統(tǒng)。所述空氣冷卻系統(tǒng)包括至少一個(gè)限定空氣通道和至少一個(gè)與空氣通道分開的蒸氣通道的除濕芯。所述除濕芯包括分開至少一個(gè)蒸氣通道與空氣通道的膜。所述膜適用于促進(jìn)從流過空氣通道的空氣中去除水分。此外，所述膜選擇性可滲透水和水蒸氣且不可滲透空氣。此外，所述膜包括至少1.0毫當(dāng)量/克的離子交換能力?div id="d48novz" class="flower left">
？諝饫鋮s系統(tǒng)還包括水噴射器，所述水噴射器具有喉部分和設(shè)置在喉部分的下游的出口部分。喉部分與至少一個(gè)蒸氣通道流體連接且適用于在至少一個(gè)蒸氣通道內(nèi)產(chǎn)生比在空氣通道內(nèi)相對(duì)更低的水蒸氣壓力。此外，出口部分構(gòu)造為提高水的壓力以促進(jìn)從至少一個(gè)蒸氣通道接收的水蒸氣的冷凝?div id="jfovm50" class="index-wrap">？諝饫鋮s系統(tǒng)還包括用于儲(chǔ)存水并構(gòu)造為從水噴射器接收水的貯液器，和與水噴射器和貯液器流體連接的泵
。泵構(gòu)造為從貯液器向水噴射器供應(yīng)水。此外
，空氣冷卻系統(tǒng)包括蒸發(fā)冷卻器，用于通過促進(jìn)水吸收到空氣中來冷卻空氣
。蒸發(fā)冷卻器設(shè)置在至少一個(gè)除濕芯的下游或上游。23.在一個(gè)實(shí)施方案中
，空氣冷卻系統(tǒng)還包括適用于從水噴射器接收液態(tài)水并儲(chǔ)存液態(tài)水的貯液器?div id="jfovm50" class="index-wrap">？諝饫鋮s系統(tǒng)還包括與水噴射器和貯液器流體連接且構(gòu)造為從貯液器向水噴射器供應(yīng)液態(tài)水的泵。24.根據(jù)一些實(shí)施方案
，貯液器包括排放閥，用于當(dāng)液態(tài)水的液位達(dá)到第一臨界液位以上時(shí)促進(jìn)從貯液器排出液態(tài)水
。25.在一些實(shí)施方案中，貯液器由熱傳導(dǎo)材料制成
，以促進(jìn)熱從儲(chǔ)存在貯液器內(nèi)部的液態(tài)水傳導(dǎo)至環(huán)境中。26.在一些實(shí)施方案中，空氣冷卻系統(tǒng)還包括與水噴射器流體連接且構(gòu)造為接收離開水噴射器的至少一部分液態(tài)水的熱交換器。熱交換器構(gòu)造為冷卻所接收的液態(tài)水。27.在一些實(shí)施方案中，熱交換器設(shè)置在貯液器的上游并向貯液器供應(yīng)冷卻的液態(tài)水。28.根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案
，熱交換器是空氣與液體熱交換器。29.根據(jù)一些實(shí)施方案
，膜包括磺化的嵌段共聚物。30.在一些實(shí)施方案中
，膜包括至少1.0毫當(dāng)量/克的離子交換能力。31.在一個(gè)實(shí)施方案中
，空氣冷卻系統(tǒng)還包括布置在除濕芯和水噴射器之間的增壓泵，以減小蒸氣通道內(nèi)部的壓力至小于水的蒸氣分壓的壓力
。32.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至在25℃下≤31.7mbara的值
。33.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至小于150mbara的值
。34.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至20-40mbara的值
。35.在一個(gè)實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至10-20mbara的值
。36.在一些實(shí)施方案中
，蒸發(fā)冷卻器是設(shè)置在除濕芯的上游且適用于冷卻流動(dòng)至除濕芯的空氣的第一蒸發(fā)冷卻器
?div id="jfovm50" class="index-wrap">？諝饫鋮s系統(tǒng)還包括設(shè)置在除濕芯的下游且構(gòu)造為冷卻從除濕芯接收的空氣的第二蒸發(fā)冷卻器。37.附圖的簡(jiǎn)要說明38.圖1是具有除濕系統(tǒng)的空氣冷卻系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖。39.圖2a說明具有除濕芯的除濕系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖
，所述除濕芯具有通過膜與蒸氣通道分開的空氣通道。40.圖2b說明具有除濕芯的除濕系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖
，所述除濕芯具有通過膜與蒸氣通道分開的空氣通道。41.圖3是除濕芯的一部分實(shí)施方案的示意頂視圖
，所述除濕芯具有空氣流過空氣通道至蒸氣通道的水蒸氣流。42.圖4是具有從第一面延伸至第二面的空氣通道的除濕芯的實(shí)施方案的透視圖
。43.圖5是圖4的除濕芯的截面圖
，描繪了基本上垂直于空氣通道的延伸方向延伸的蒸氣通道。44.圖6是水噴射器的實(shí)施方案的截面圖
。45.圖7是第一蒸發(fā)冷卻器的實(shí)施方案的放大示意圖
。46.圖8是第二蒸發(fā)冷卻器的實(shí)施方案的放大示意圖。47.圖9說明除濕芯的堆疊體的實(shí)施方案的裝配圖
。48.圖10說明圖9的堆疊體的分解圖。49.圖11說明除濕芯的堆疊體的實(shí)施方案的截面圖
。50.圖12說明圖11的堆疊體的頂視圖
，描繪了由波紋結(jié)構(gòu)一體形成的外框架
。51.圖13說明除濕芯的堆疊體的實(shí)施方案。52.圖14說明圖13的堆疊體的頂視截面圖
。53.圖15說明圖13的堆疊體的頂視圖，描繪了出口
。54.圖16說明除濕芯的實(shí)施方案的透視圖
。55.圖17說明圖16的除濕芯的截面圖
，描繪了限定多個(gè)空氣通道的多個(gè)第一波紋結(jié)構(gòu)，和限定通過膜與空氣通道分開的多個(gè)蒸氣通道的多個(gè)第二波紋結(jié)構(gòu)
。56.圖18說明圖17的側(cè)視圖，描繪了通過膜與空氣通道分開的蒸氣通道
。57.圖19說明使用由膜制成的導(dǎo)管形成的除濕芯的側(cè)視圖。58.圖20說明卷曲構(gòu)造的圖19的導(dǎo)管的透視圖。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：59.本公開內(nèi)容涉及一種除濕系統(tǒng)以從空氣中去除水分。在一些實(shí)施方案中，除濕系統(tǒng)促進(jìn)以最小能量消耗從空氣中去除水分以減小供應(yīng)至房間的空氣中到濕度水平。除濕系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有至少適用于促進(jìn)從流過空氣通道的空氣中去除水分的膜的除濕芯。除濕系統(tǒng)包括水噴射器以在蒸氣通道內(nèi)部產(chǎn)生真空以從流過空氣通道的空氣中提取水分
。在一些實(shí)施方案中，包括增壓泵以進(jìn)一步減小蒸氣通道內(nèi)部的壓力
。除濕系統(tǒng)可用于空氣冷卻系統(tǒng)。60.水(液體)噴射器：注意
，術(shù)語“水噴射器”在本公開內(nèi)容中使用，因?yàn)樗桥c噴射器一起使用的易獲得的介質(zhì)
，并且來自蒸氣通道的水將在槽中分離并排出。然而
，其它液體也可與噴射器一起使用，例如各種粘度的油
。提及“水”還包括在本文公開內(nèi)容中使用的其它液體。61.水噴射器以文丘里效應(yīng)工作
，并包括具有相對(duì)較小直徑的喉部分，通過喉部分水被泵送
。隨著水流過喉部分，水的速率或速度提高
，導(dǎo)致喉部分內(nèi)部的低壓力
。該低壓力通過導(dǎo)管與蒸氣通道連通。以這種方式，水噴射器促進(jìn)在除濕芯的空氣通道和蒸氣通道之間產(chǎn)生壓差，以實(shí)現(xiàn)從空氣流過空氣通道至蒸氣通道的水分流動(dòng)。為了控制喉部分內(nèi)部的壓力的減小，控制進(jìn)入水噴射器的入口部分的水的速率和體積。62.在一些實(shí)施方案中，水噴射器可以產(chǎn)生40-120mbara的真空壓力?div id="4qifd00" class="flower right">
？梢岳斫猓畤娚淦鞯恼婵债a(chǎn)生能力受限于水的飽和蒸氣壓。在一些實(shí)施方案中，水噴射器可以產(chǎn)生小于或等于-960mbar表壓的壓力。63.為了進(jìn)一步提高蒸氣通道內(nèi)部的真空水平或降低/減小蒸氣通道內(nèi)部的壓力，在一些實(shí)施方案中，除濕系統(tǒng)包括在除濕芯和水噴射器之間布置的增壓泵。64.增壓泵：增壓泵是通常包括至少一對(duì)以相反方向旋轉(zhuǎn)的嚙合葉瓣的魯氏泵(rootpump)。流體捕集在葉瓣周圍的袋中，并從入口側(cè)帶到出口側(cè)。增壓泵促進(jìn)降低蒸氣通道內(nèi)部的壓力至小于或等于水的蒸氣分壓的壓力。65.水的蒸氣分壓在25℃下為小于31.7mbara 。在一些實(shí)施方案中
，與水噴射器組合的增壓泵促進(jìn)在蒸氣通道內(nèi)部產(chǎn)生小于或等于20mbara的壓力
，對(duì)于需要相對(duì)更小水蒸氣提取率的小單位，對(duì)應(yīng)于蒸氣通道內(nèi)部10-20mbar的壓力就足夠了。在這樣的情況下，可使用單級(jí)增壓泵。此外，可控制增壓泵的速度以改變蒸氣通道內(nèi)部的壓力。通過使用增壓泵，提高空氣通道和蒸氣通道之間的壓差，導(dǎo)致從流過除濕芯的空氣中去除水的去除率提高。66.膜：特征在于具有有利的離子交換能力和質(zhì)子傳導(dǎo)率，以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 。在一些實(shí)施方案中，增壓泵促進(jìn)減小壓力至10-20mbara的值，或《＝10mbara，或20-40mbara，或《150mbara。取決于冷卻的量和水去除速率，可以控制增壓泵和水噴射器以在蒸氣通道內(nèi)部產(chǎn)生真空(即壓力)。例如，對(duì)于大的系統(tǒng)，例如商業(yè)空氣冷卻系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)，其中需要相對(duì)更大量的水提取率，增壓泵可以促進(jìn)減小蒸氣通道內(nèi)部的壓力至小于10mbar。在這樣的情況下，可使用多級(jí)增壓泵?div id="d48novz" class="flower left">
；蛘?div id="d48novz" class="flower left">，從而提供柔性和材料強(qiáng)度，和良好穩(wěn)定性和甚至當(dāng)水合時(shí)的溶脹性質(zhì)
。膜主要或基本上完全由磺化的共聚物(sc)形成
，所述磺化的共聚物被充分磺化以含有10-100mol％的磺酸或磺酸鹽官能團(tuán)
，基于共聚物中的單體單元的數(shù)目。在一些實(shí)施方案中
，使用sc在基材表面上形成涂層
，其中基材由相同或不同的材料制備。在其它實(shí)施方案中，膜作為單個(gè)或多個(gè)sc層或膜，其中每個(gè)具有一定或預(yù)選擇的厚度。67.在一些實(shí)施方案中，sc是具有包含三個(gè)或更多個(gè)嵌段的嵌段共聚物分子結(jié)構(gòu)的磺化的嵌段共聚物，設(shè)計(jì)為相分離并形成實(shí)現(xiàn)水傳輸(通過施加電壓可加速的過程)的離子傳導(dǎo)域。在一些實(shí)施方案中，sc選自全氟磺酸聚合物，例如磺化的四氟乙烯共聚物、聚苯乙烯磺酸鹽、磺化的嵌段共聚物、聚砜例如聚醚砜、聚酮例如聚醚酮、及其混合物
。68.在一些實(shí)施方案中
，磺化聚合物表征為被充分或選擇性磺化以含有10-100mol％的磺酸或磺酸鹽官能團(tuán)(“磺化程度”)
，基于磺化的共聚物中可磺化的單體單元的數(shù)目。在一些實(shí)施方案中
，磺化聚合物具有》25mol％、或》50mol％
、或《95mol％或25-70mol％的磺化程度。69.在一些實(shí)施方案中
，磺化聚合物特征為具有自殺菌作用，以在與涂層材料接觸5分鐘內(nèi)殺死至少99％的微生物
。70.在一些實(shí)施方案中，磺化聚合物是磺化的嵌段共聚物
，其具有71.一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)于以下任一個(gè)的共聚物嵌段結(jié)構(gòu)：a-b-a、a-b-a-b-a
、(a-b-a)nx
、(a-b)nx、a-d-b-d-a
、a-b-d-b-a、(a-d-b)nx
、(a-b-d)nx或其混合物，其中n是2-約30的整數(shù)
，x是偶聯(lián)劑殘基
，且其中每個(gè)d嵌段優(yōu)選是耐磺化的聚合物嵌段
。在一些實(shí)施方案中
，sc具有對(duì)應(yīng)于以下的線性結(jié)構(gòu)：a-b-a
、(a-b)2x
、a-b-d-b-a、(a-b-d)2x
、a-d-b-d-a和(a-d-b)2x
，或?qū)?yīng)于(a-b)nx和(a-d-b)nx的輻射狀結(jié)構(gòu)，其中n為3-6
。a
、b、c和d嵌段中的兩個(gè)或更多個(gè)可以是相同或不同的
。72.在一些實(shí)施方案中
，a嵌段是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物鏈段。在一些實(shí)施方案中
，a嵌段選自聚合的對(duì)位取代的苯乙烯單體、乙烯
、3-18個(gè)碳原子的α烯烴、1,3-環(huán)二烯單體、在氫化前具有小于35mol％的乙烯基含量的共軛二烯的單體
、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯
、及其混合物。如果a嵌段是1,3-環(huán)二烯或共軛二烯的聚合物
，則嵌段優(yōu)選在嵌段共聚物的聚合之后且在嵌段共聚物的磺化之前被氫化。如果a嵌段是1,3-環(huán)二烯單體的氫化的聚合物
，這樣的單體可以選自1,3-環(huán)己二烯
、1,3-環(huán)庚二烯和1,3-環(huán)辛二烯
。a嵌段可以含有至多15mol％的乙烯基芳族單體
，例如b嵌段中存在的那些
。73.b嵌段可以含有約10-100mol％的磺酸或磺酸酯官能團(tuán)
，基于單體單元的數(shù)目
，且包含一個(gè)或多個(gè)聚合的乙烯基芳族單體的鏈段
，所述單體選自未取代的苯乙烯單體、鄰位取代的苯乙烯單體
、間位取代的苯乙烯單體
、α-甲基苯乙烯單體
、1,1-二苯乙烯單體、1,2-二苯乙烯單體
、及其混合物
。74.d嵌段可以包含選自異戊二烯
、1,3-丁二烯及其混合物的共軛二烯的氫化聚合物或共聚物。75.x是偶聯(lián)劑殘基
，其中偶聯(lián)劑選自本領(lǐng)域已知的偶聯(lián)劑
，包括聚烯基偶聯(lián)劑
、二鹵代烷烴
、鹵化硅、硅氧烷
、多官能的環(huán)氧化物、氧化硅化合物
、一元醇與羧酸的酯(例如苯甲酸甲酯和己二酸二甲酯)和環(huán)氧化油。76.在一些實(shí)施方案中
，sc是具有以下一般結(jié)構(gòu)的氫化的磺化嵌段共聚物：a-b、a-b-a、(a-b)n、(a-b-a)n、(a-b-a)nx、(a-b)nx或其混合物，其中n是2-約30的整數(shù)，和x是偶聯(lián)劑殘基。在氫化前，每個(gè)a嵌段是單烯基芳烴聚合物嵌段和每個(gè)b嵌段是至少一種共軛二烯和至少一種單烯基芳烴的受控分布共聚物嵌段。氫化之后，約0-10％的芳烴雙鍵已被還原和至少約90％的共軛二烯雙鍵已被還原
。每個(gè)a嵌段的數(shù)均分子量為約3,000-60,000
。每個(gè)b嵌段具有數(shù)均分子量為約30,000-300,000
。每個(gè)b嵌段包含與a嵌段相鄰富含共軛二烯單元的末端區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)不與a嵌段相鄰富含單烯基芳烴單元的區(qū)域。氫化的嵌段共聚物中單烯基芳烴的總量為約20-80重量％
。每個(gè)b嵌段中單烯基芳烴的重量百分比為約10-75％；至少25％的烯基芳烴的芳族環(huán)被磺化
。氫化的磺化嵌段共聚物具有大于0.08西門子/cm的離子傳導(dǎo)率
。77.可以使用的sc的實(shí)例公開于公布的us專利號(hào)us和專利申請(qǐng)?zhí)杣sa1和usa1，通過引用全部并入本文
。sc可以通過陰離子聚合制備，例如專利公開usa1和usa1中公開的那些
，其通過引用全部并入本文。在各種實(shí)施方案中
，方法可以包括使用鋰引發(fā)劑使溶液中的合適單體聚合。將制備的嵌段共聚物磺化以獲得溶液中和膠束形式的磺化聚合物產(chǎn)物。在磺化反應(yīng)之后，可直接澆注嵌段共聚物，從而形成膜或薄膜。78.在一些實(shí)施方案中，磺化共聚物是磺化的四氟乙烯共聚物，其具有聚四氟乙烯(ptfe)主鏈，和在簇區(qū)域中以磺酸基終止的乙烯基醚的側(cè)鏈(例如-o-cf2-cf-o-cf2-cf2-)。79.在一些實(shí)施方案中，磺化聚合物是聚苯乙烯磺酸鹽，實(shí)例包括聚苯乙烯磺酸鉀、聚苯乙烯磺酸鈉、聚苯乙烯磺酸鈉和聚苯乙烯磺酸鉀的共聚物(例如聚苯乙烯磺酸鹽共聚物)，其分子量為》100,000道爾頓、》400,000道爾頓和至多1,500,000道爾頓。聚苯乙烯磺酸鹽聚合物可是交聯(lián)的或未交聯(lián)的。在一些實(shí)施方案中，聚苯乙烯磺酸鹽聚合物是未交聯(lián)的且水溶性的。80.在一些實(shí)施方案中，磺化聚合物是聚砜，其選自芳族聚砜、聚亞苯基砜、芳族聚醚砜、二氯二苯氧基砜、磺化取代的聚砜聚合物、及其混合物。在一些實(shí)施方案中，磺化聚合物是磺化聚醚砜共聚物，其可由包括磺酸鹽例如對(duì)苯二酚2-磺酸鉀(hps)與其它單體例如雙酚a和4-氟苯砜的反應(yīng)物制備。聚合物的磺化程度可用聚合物主鏈中hps單元的量來控制。81.在一些實(shí)施方案中，磺化聚合物是聚芳醚酮，例如磺化的聚醚酮(speek)，其通過將聚醚酮酮(pekk)磺化獲得。可使用二苯醚和苯二碳酸衍生物來制備聚醚酮酮?div id="d48novz" class="flower left">
；腔痯eek可作為醇和/或水溶性產(chǎn)物得到，隨后用來涂覆膜，用來澆注成膜和薄膜。82.隨著使用磺化共聚物，sc膜是親水的和吸濕的，且還可滲透水分但不可滲透空氣和諸如氮和氧的氣體。含有磺化共聚物的膜的特征在于選擇性滲透與離子交換性質(zhì)。sc膜的特征還在于具有優(yōu)異的水蒸氣傳輸速率(mvtr)特性和優(yōu)異的離子交換能力。83.sc膜的特征還在于當(dāng)它吸收水時(shí)經(jīng)歷明顯溶脹，例如在環(huán)境溫度下至少100％。在使用具有磺化程度(例如至少25mol％)的磺化的嵌段共聚物的實(shí)施方案中，sc膜還顯示抗病毒性質(zhì)，從而使得ac特別可用于在室內(nèi)空間除了冷卻外還消毒空氣。84.在一些實(shí)施方案中，sc具有》0.5meq/g、或1.5-3.5meq/g
、或》1.25meq/g、或》2.2meq/g
、或》2.5meq/g、或》4.0meq/g
、或《4.0meq/的iec
。85.在一些實(shí)施方案中
，sc膜(薄膜)或含有sc的涂層的厚度為》1μm
、或》5μm
、或5-50μm、或《100μm
、或《75μm
、或《μm
。在一些實(shí)施方案中，膜/涂層可以包含納米復(fù)合材料并可具有《1μm、或《0.5μm或《0.1μm的平均孔徑。86.在一些實(shí)施方案中，膜很大程度上不可滲透空氣，例如空氣滲透率為小于5g/m2-天。87.在使用中，來自空氣的水分可通過在膜組件的入口側(cè)和下游端或區(qū)段之間產(chǎn)生壓差而由可滲透水的膜提取，所述壓差驅(qū)使水分子從入口側(cè)朝向膜的另一側(cè)擴(kuò)散。88.取決于裝置
，例如除濕裝置或蒸發(fā)冷卻裝置，sc膜可為除片材之外的形式
，例如網(wǎng)，絲網(wǎng)或網(wǎng)格
，織造物，非織造物
，打孔或有孔的盤
，泡沫
，中空纖維膜
，或在整個(gè)主體內(nèi)具有互連空隙和通道的墊
，在其上涂覆或結(jié)合有sc。在一些實(shí)施方案中
，sc膜可為螺旋形式或以堆疊體布置
，平行或垂直于空氣流方向
。89.在一些實(shí)施方案中，sc膜為中空纖維形式
。潮濕空氣流過真空下的中空纖維
。中空纖維提供大的除濕表面積并可以平行或垂直于氣流取向
。當(dāng)中空纖維膜的內(nèi)部置于真空下時(shí)，在每個(gè)纖維的中空芯(其基本上在真空下)和纖維的外表面之間產(chǎn)生滲透梯度
。在中空膜的實(shí)施方案中
，可以將sc涂層或膜施涂在中空纖維的內(nèi)表面
、外表面或內(nèi)和外表面上
。中空纖維膜是本領(lǐng)域已知的
，例如在美國專利號(hào)中公開，其通過引用并入本文
。90.膜可包括通過本領(lǐng)域已知的方法例如澆注結(jié)合或引入到框架
、另外一個(gè)或多個(gè)膜、聚合物基體或多個(gè)纖維束上的sc
。sc膜還可作為涂層施涂在纖維基體上，或在蒸發(fā)冷卻器中的風(fēng)扇葉片上
。91.膜可與框架或其它打孔層(充當(dāng)空氣和水分可自由流過的載體結(jié)構(gòu))結(jié)合?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">？蚣芸梢园ń饘倩蛩芰喜⒖沙尚蜑槿魏慰上胂蟮膸缀涡螤?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，包括但不限于蜂巢和波紋結(jié)構(gòu)
。在一些實(shí)施方案中，框架可具有蜂巢
、螺旋
、非織造或多種多孔設(shè)計(jì)以獲得高表面積
，其中在多側(cè)上使用質(zhì)子傳導(dǎo)膜和一側(cè)作為空氣流入的開口
。在其它實(shí)施方案中
，將框架成型為具有用于提高暴露表面的通道的波紋片材。取決于例如待去除的水分的量或房間的大小
，還可以通過添加或取出一個(gè)或多個(gè)框架來改變膜框架的數(shù)目
。92.保持形狀的框架可為熱成型或機(jī)械成型的
，并優(yōu)選是剛性、半剛性或基本上剛性的
。本文使用的剛性、半剛性或基本上剛性框架是包含在它自身重量下能夠維持其形狀的材料或結(jié)構(gòu)的框架
。合適的框架材料包括纖維玻璃
，鋁
，碳
，或基于聚酯
、聚乙烯、聚丙烯
、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯的剛性聚合物
，苯乙烯/丙烯腈/丁二烯共聚物
，尼龍
，聚四氟乙烯
，基于芳族聚酰胺的聚合物纖維
，金屬
，金屬合金
，纖維素，硝酸纖維素
，乙酸纖維素
，及其組合
。93.單個(gè)框架可以在每側(cè)支撐單個(gè)膜
，或者膜組件可包括兩個(gè)或更多個(gè)膜
？蚣芎穸瓤梢詾榧s25-500微米、約100-500微米、或200-500微米、或至少300微米。厚度通常取決于多種因素，其中包括所使用的框架的堆疊層數(shù)、空氣流動(dòng)速率和壓力。95.框架可以是多孔的，其中孔徑足以允許直接空氣接觸而不干擾水分傳輸或明顯的壓降，每個(gè)由并聯(lián)或串聯(lián)連接的框架支撐，以允許用于10-9kg/s-cm2量級(jí)的質(zhì)量流量的更高的所需電壓。在一個(gè)實(shí)施方案中，具有約0.6的顯熱比的5噸空氣調(diào)節(jié)裝置將需要小于30m2的具有至少0.5或》0.75或》1.0meq/g的iec的sc膜。94.框架優(yōu)選具有足以維持強(qiáng)度且不干擾空氣流動(dòng)或水分傳輸?shù)暮穸?div id="4qifd00" class="flower right">
?div id="4qifd00" class="flower right"> 。孔直徑可為0.1-200微米
，例如約5微米
，至多約8-10mm
，或更大
，其中孔之間的框架表面足以使得包含例如選擇性滲透和離子交換聚合物的膜或涂層粘結(jié)到框架上并保持膜附著
。96.當(dāng)sc聚合物待施涂至膜
、基體
、纖維等上作為涂層時(shí)
？諝饫鋮s系統(tǒng)100包括用于促進(jìn)從遞送至房間300中的空氣去除水分(即水蒸氣)的除濕系統(tǒng)102和至少一個(gè)蒸發(fā)冷卻器例如第一蒸發(fā)冷卻器104和第二蒸發(fā)冷卻器106，用于冷卻(即減小溫度)遞送至房間300中的空氣。101.如圖1、圖2a和圖2b中顯示，除濕系統(tǒng)102包括接收具有相對(duì)高水分含量的空氣400a(還被稱作入口空氣400a)和排放具有相對(duì)低水分含量的空氣400b(還被稱作出口空氣400b)的除濕芯110。為此，參考圖2a、2b ，可使用不同的基礎(chǔ)溶劑根據(jù)例如期望的涂層厚度或膜的預(yù)期應(yīng)用(例如膜是否用于除濕器或蒸發(fā)冷卻器)來制備涂層。97.在蒸發(fā)冷卻器的實(shí)施方案中，sc介導(dǎo)的蒸發(fā)冷卻過程通過供應(yīng)到蒸發(fā)冷卻器膜的水的蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)，其中蒸發(fā)冷卻器膜擔(dān)當(dāng)允許在相對(duì)溫暖的已除濕的流動(dòng)空氣和在膜表面處或附近的較冷的水分子之間的熱能傳遞的基材，其中溫暖的已除濕的空氣在膜表面上流動(dòng)。98.來自膜表面附近的相對(duì)溫暖的流動(dòng)空氣分子的熱能可被膜表面處或附近的較冷的水分子吸收，這導(dǎo)致流動(dòng)空氣的冷卻和水分子從膜表面蒸發(fā)。熱能傳遞還可以通過在從膜表面蒸發(fā)的相對(duì)較冷(較低能量)水蒸氣分子和相對(duì)溫暖的(較高能量)流動(dòng)空氣分子之間的碰撞能量傳遞發(fā)生。此外，在相對(duì)膜表面上的蒸氣壓差促進(jìn)水從膜的較低蒸氣壓側(cè)蒸發(fā)。99.將參考附圖，顯示固定裝置的各種實(shí)施方案和它的使用方法。100.參考圖1，顯示根據(jù)實(shí)施方案具有除濕系統(tǒng)102的空氣冷卻系統(tǒng)100?div id="4qifd00" class="flower right">
？諝饫鋮s系統(tǒng)100接收進(jìn)入房間300的進(jìn)入氣流(下文中被稱作第一氣流)200a和遞送或產(chǎn)生具有相對(duì)較少水分含量和降低溫度的空氣(下文中被稱作第二氣流200b)?div id="4qifd00" class="flower right">、3
、4和5
，除濕芯110限定至少一個(gè)入口空氣400a流過的空氣通道114和至少一個(gè)接收流過至少一個(gè)空氣通道114的水分(例如從入口空氣400a提取的水蒸氣120)的蒸氣通道116
。如顯示的，每個(gè)蒸氣通道116設(shè)置與空氣通道114中的一個(gè)或多個(gè)相鄰并由膜122分開。相反地，每個(gè)空氣通道114設(shè)置與蒸氣通道116中的一個(gè)或多個(gè)相鄰并由膜122與相鄰的蒸氣通道116分開。102.在一些實(shí)施方案中，如圖4中顯示，除濕芯110具有箱結(jié)構(gòu)，其具有基本上垂直于入口空氣400a的流動(dòng)設(shè)置并限定每個(gè)空氣通道114的入口128的第一面126，和基本上平行于第一面126設(shè)置并限定每個(gè)空氣通道114的出口132的第二面130。因此，入口空氣400a通過第一面126進(jìn)入空氣通道114，并且作為出口空氣400b通過第二面130離開除濕芯110。從入口空氣400a如此去除的水分(即水蒸氣120)收集在蒸氣通道116中(如圖3中顯示)。103.如顯示的，每個(gè)蒸氣通道116可以在基本上垂直于空氣通道114的延伸方向的方向上延伸，并可以在基本上垂直于除濕芯110的第三面134(即頂面134)和除濕芯110的第四面136(即底面136)的方向上延伸。此外，第四面136可以限定每個(gè)蒸氣通道114的封閉端，由此防止水蒸氣120從除濕芯110通過底面136離開，而每個(gè)蒸氣通道114的出口138(圖5中顯示)可以貼近頂面134設(shè)置以促進(jìn)水蒸氣120從蒸氣通道116離開。在一些實(shí)施方案中，除濕芯110可以包括貼近頂面134設(shè)置并與蒸氣通道116的出口138流體連通的一個(gè)或多個(gè)收集通道(未顯示)。在這樣的情況下，出口138可以由可以貼近頂面134設(shè)置并與底面136平行延伸的除濕芯110的斷斷續(xù)續(xù)(intermittent)表面限定
。在一些實(shí)施方案中
，一個(gè)或多個(gè)收集通道(未顯示)可以基本上平行于空氣通道114延伸并可以包括在第一面126和第二面130處的封閉端
。104.此外
，如圖4和圖5中顯示
，除濕芯110通過布置多個(gè)堆疊體141形成
，使得堆疊體141平行并彼此間隔開布置以在它們之間限定空氣通道114
。堆疊體141的布置方式使得一個(gè)堆疊體141的膜122面向相鄰堆疊體141的膜122
。此外，每個(gè)堆疊體141包括外框架142和在外框架142內(nèi)部設(shè)置并由外框架141支撐的波紋結(jié)構(gòu)143
。如顯示的
，外框架142與波紋結(jié)構(gòu)143的外邊緣連接
。此外
，每個(gè)波紋結(jié)構(gòu)143限定多個(gè)具有基本上矩形形狀的蒸氣通道116
。此外
，每個(gè)堆疊體143包括兩個(gè)膜122，一個(gè)膜122設(shè)置在波紋結(jié)構(gòu)143的第一側(cè)和另一膜122設(shè)置在波紋結(jié)構(gòu)143的與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)上
。因此，波紋結(jié)構(gòu)143布置在兩個(gè)膜122之間，并且每個(gè)膜122緊靠波紋結(jié)構(gòu)143。因此
，膜122分開波紋結(jié)構(gòu)143的蒸氣通道116與在兩個(gè)相鄰堆疊體141之間限定的空氣通道114
。105.雖然考慮了箱
，例如具有基本上垂直于空氣通道114延伸的蒸氣通道116的立方結(jié)構(gòu)
，但是可以理解
，除濕芯110可以包括本領(lǐng)域已知的任何其它合適的形狀或結(jié)構(gòu)
。此外
，可以設(shè)想空氣通道114和蒸氣通道116可以基本上以相同方向延伸并可以彼此平行地運(yùn)行
。此外，還可以設(shè)想具有同心空氣通道114和蒸氣通道116的除濕芯110
。此外，除濕芯110可以包括與每個(gè)蒸氣通道116流體連通的導(dǎo)管140(圖1
、2和4中顯示)以接收水蒸氣120并促進(jìn)水蒸氣120從除濕芯110離開。106.如圖3中顯示
，膜122促進(jìn)來自流過空氣通道114至蒸氣通道116的空氣的水蒸氣120的移動(dòng)，而空氣的其它組分144例如氮
、氧
、二氧化碳等從空氣通道114至蒸氣通道116的流動(dòng)基本上被膜122阻截
。在一些實(shí)施方案中
，膜122可以阻截約99％的其它組分144從空氣通道114至蒸氣通道116的流動(dòng)。在某些實(shí)施方式中
，膜122可以阻截約95-99％的其它組分144從空氣通道114至蒸氣通道116的流動(dòng)。107.膜122促進(jìn)從流過空氣通道114的空氣中提取水蒸氣120和通過膜120水蒸氣120流動(dòng)至相鄰蒸氣通道116中
，因?yàn)檎魵馔ǖ?16內(nèi)部比空氣通道114內(nèi)部存在相對(duì)低的壓力。如此
，在空氣通道114和相鄰的蒸氣通道116之間建立濕度梯度
。通過在空氣通道114和相鄰的蒸氣通道116之間產(chǎn)生壓力梯度/壓差來產(chǎn)生濕度梯度
。具體地
，蒸氣通道116內(nèi)部水蒸氣的分壓維持在低于空氣通道114內(nèi)部水蒸氣的分壓的水平
，以推動(dòng)流過空氣通道114的空氣中的水蒸氣120朝向吸入側(cè)(即蒸氣通道116)
。108.再次參考圖1和圖2a
，為了產(chǎn)生/維持蒸氣通道116內(nèi)部相對(duì)較低的壓力
，除濕系統(tǒng)102可以包括減壓器系統(tǒng)146
，所述減壓器系統(tǒng)146具有與蒸氣通道116通過導(dǎo)管140流體連接的液體噴射器例如水噴射器150
，向水噴射器150供應(yīng)液態(tài)水的泵152
，和儲(chǔ)存液態(tài)水并接收從水噴射器150排出的液態(tài)水的貯液器154
。如顯示的
，水噴射器150與蒸氣通道116通過從除濕芯110延伸至水噴射器150的導(dǎo)管140流體連通
。因此
，從入口空氣400a提取的水蒸氣116通過導(dǎo)管140流向水噴射器150以響應(yīng)水噴射器150中低壓的產(chǎn)生