BR112016012494B1

BR112016012494B1 - Separador e método de separação

Info

Publication number: BR112016012494B1
Application number: BR112016012494-4A
Authority: BR
Inventors: Ali MALEKIZADEH; Peer Martin Philipp Schenk
Original assignee: The University Of Queensland
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2022-07-12
Also published as: BR112016012494A2; EP3077071A1; US11866347B2; DK3077071T3; CL2016001315A1; AU2020256448B2; EA201691163A1; CN105934263B; KR102287030B1; WO2015081384A1; KR20160104002A; EP3077071B1; JP6647201B2; NZ721504A; AU2014360673A1; EA032043B1; AU2020256448A1; US20160304358A1; AU2019201090A1; ES2908318T3

Abstract

SEPARADOR. Um separador para separar um ou mais componentes selecionados a partir de material particulado, material hidrofóbico, material não-polar, microrganismos ou vírus a partir de uma mistura de água e um ou mais componentes de uma mistura de um líquido polar e um ou mais componentes, o separador compreendendo uma camada de um hidrato de hidróxido de metal.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um separador. Em um aspecto, a presente invenção refere-se a um separador para a separação de material particulado e/ou material hidrofóbico a partir de água ou uma solução aquosa ou de um líquido miscível em água. Em um outro aspecto, a presente invenção refere-se a métodos para a separação do material particulado e/ou material hidrofóbico a partir de água ou uma solução aquosa ou de um líquido miscível em água.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[0002] A separação dos sólidos, tais como material particulado, a partir de água ou soluções aquosas, é necessário em muitas indústrias diferentes. Um certo número de técnicas diferentes foi desenvolvido para a separação de sólidos a partir de água. Estes incluem filtração, sedimentação, decantação, clarificação, espessamento, separador ciclônico semelhantes

[0003] A filtração envolve água passando, tal como água contaminada, através de um meio de filtro. O meio de filtragem pode compreender uma cama ou bolo de material fino, tal como areia de terra de diatomáceas. Partículas na água que são maiores do que os espaços intersticiais entre as partículas, do agente de filtragem ficam presas dentro do meio de filtro e são removidas da água. A água passa através do meio de filtro e é tipicamente recuperada. No entanto, as partículas na água que são mais finas do que os espaços intersticiais entre as partículas do agente de filtragem podem passar através do meio de filtro e não são removidas da água.

[0004] À medida que o filtro é continuado a ser utilizado, o meio de filtro começa a ser cheio e bloqueado por partículas retidas a partir da água. Um bolo de partículas irá começar a formar acima do meio de filtro e o bolo de partículas também atua para filtrar partículas adicionais de água. O bolo de partículas acima do meio filtrante aumenta em espessura como a filtragem da água continua.

[0005] Finalmente, o filtro torna-se bloqueado pelas partículas e terá que ser limpo. Limpeza envolve tipicamente um arranjo de lavagem no qual a água de alta pressão é passada, em uma direção inversa através do meio filtrante para remover as partículas retidas nele.

[0006] Filtros tradicionais normalmente permitem que partículas muito finas e microrganismos passem através da mesma de tal modo que a água que é recuperada a partir do filtro contém ainda partículas muito finas e microrganismos. Em muitos casos, isto resulta na água que requer tratamento posterior antes de poder ser usada. Por exemplo, no caso de água potável, que é, obviamente, muito indesejável ter microrganismos presentes na água. Portanto, a água filtrada é normalmente sujeita a um passo de cloração para matar os microorganismos na água.

[0007] De modo a remover microorganismos, tais como bactérias e vírus, é também possível passar a água através das membranas de nanoporos. Embora estas membranas de nanoporos são muito eficientes na remoção de microorganismos, elas podem ser caras para instalar e muitas vezes exigem grandes quedas de pressão para alcançar razoável taxas de fluxo através do mesmo. Como resultado, as membranas de nanoporos não encontraram uso generalizado no tratamento de água potável

[0008] As dificuldades têm sido experimentadas em separar materiais hidrofóbicos, líquidos especialmente hidrofóbicos, água ou soluções aquosas. Um exemplo específico de dificuldades a este respeito é demonstrado por dificuldades encontradas em derramamentos de limpeza de petróleo ou combustível de navios-tanque de transporte. Petróleo bruto e combustíveis refinados derramados de acidentes com navios-tanque causaram grandes danos aos ecossistemas naturais no Alasca, no Golfo do México, nas Ilhas Galápagos e muitos outros lugares. Por exemplo, o derramamento de óleo causado por uma explosão na plataforma exploratória Ixtoc I Explorer no Golfo do México, em 1979, resultou na liberação de 3 milhões de barris de óleo no meio ambiente. O derrame afetou 260 km de praias dos EUA. O derramamento de óleo causado por uma explosão na plataforma de perfuração Deepvvater Horizon II em 2010 resultou em um período de 4,9 milhões de barris de petróleo no Golfo do México. Mais uma vez, os danos ambientais maciços ocorreram.

[0009] Uma série de tecnologias são usadas atualmente para tentar limpar derrames de petróleo. Essas tecnologias incluem biorremediação, queima controlada, a aplicação de dispersantes, desnatação e centrifugação. No entanto, cada uma destas técnicas sofre de uma ou mais dificuldades. Biorremediação leva um longo tempo para ter efeito e não remove todos os derrames de petróleo, queima apenas reduz a quantidade de óleo e não funciona em condições de vento. Ela também provoca a poluição do ar. Dispersantes são tóxicos e vão aumentar os níveis de hidrocarbonetos tóxicos e vão matar ovos de peixe. Desnatação exige água calma em todos os momentos durante o processo. Centrifugação não separa todos os óleos e normalmente uma certa quantidade de óleo permanece na água recuperada a partir da centrifugação. Regulamentos dos Estados Unidos limitam a quantidade de óleo em água que pode ser retornado para o oceano e isto tem limitado a utilidade de centrifugação. Além disso, o custo das tecnologias atuais utilizadas para limpar derrames de petróleo é muito alto.

[0010] Outros materiais líquidos são geralmente desejados a serem separados em componentes de modo que os componentes de alto valor podem ser recuperados ou de modo que o volume das peças componentes a serem transportadas pode ser reduzido, ou então do que um produto de uma vida mais longa pode ser formado. Por exemplo, o leite em pó é preparado a partir de leite por meio de evaporação de água a partir do leite. Separação requer que o leite seja aquecido e isso pode fazer com que o leite em pó tenha um sabor de cozido devido à caramelização causada pela exposição ao calor. Muitos nutrientes valiosos no leite também podem ser perdidos devido ao aquecimento. Soro de leite pode ser desnaturado pelo calor. Calor alto (tais como as temperaturas elevadas sustentadas acima de 72 °C associadas com a pasteurização) desnatura as proteínas do soro. Algumas vitaminas, minerais e bactérias benéficas também podem ser perdidos durante o processo de aquecimento. A secagem por pulverização e ultrafiltração estão sendo usados em indústrias de laticínios para criar leite em pó e para recuperar as proteínas do leite. No entanto, ambos os processos têm alta de capital e custos operacionais, devido à necessidade de pressões elevadas.

[0011] Outros produtos líquidos também podem conter componentes de alto valor. Por exemplo, o mercado de alimentos saudáveis é grande e se expande rapidamente. Para dar apenas um exemplo, o mercado mundial de carotenóides está atualmente em US$ 1,4 bilhões por ano. Extração de produtos de alto valor, tais como beta-caroteno a partir de fontes naturais é muito difícil. Processos dispendiosos, tais como a extração de dióxido de carbono supercrítico, são usados para esta finalidade. Estes processos são caros e não passíveis de ampliar. Outros componentes valiosos também podem ter que ser extraídos de fontes naturais ou feitos pelo homem misturas para proporcionar os componentes para uso na indústria farmacêutica ou indústria cosmética e beleza. Mais uma vez, estes componentes podem ser difíceis de separar.

[0012] A referência a qualquer técnica anterior nesta especificação não é, e não deve ser tomada como um reconhecimento ou qualquer outra forma de sugestão de que as formas do estado da técnica do conhecimento geral comum.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0013] A presente invenção proporciona um separador e um método para separar componentes ou microorganismos a partir de líquidos que é de baixo custo e altamente eficaz.

[0014] Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um separador para a separação de um ou mais componentes selecionados a partir de material particulado, material hidrofóbico, material não-polar, microrganismos ou vírus a partir de uma mistura de água e um ou mais componentes ou de uma mistura de um líquido polar e um ou mais componentes, o separador compreendendo uma camada de um hidrato de hidróxido de metal.

[0015] No segundo aspecto, a presente invenção proporciona um método para separar um ou mais componentes selecionados a partir de material particulado, material hidrofóbico, microrganismos ou vírus a partir de uma mistura de água e um ou mais componentes ou de uma mistura de um líquido polar e um ou mais componentes, o método compreende fazer água ou outro líquido polar a partir de mistura a passar através de uma camada de hidrato de hidróxido de metal ao passo que o um ou mais componentes são retidos na camada de hidrato de hidróxido de metal.

[0016] Em uma modalidade, o hidrato de hidróxido de metal compreende hidrato de hidróxido de alumínio. Em outras modalidades, o hidrato de óxido de metal pode ser selecionado dentre um ou mais dos hidratos de hidróxido de magnésio, hidróxido de zinco, hidróxido de manganês, hidróxido de cobalto e hidróxido de níquel.

[0017] Em algumas modalidades, o hidrato de hidróxido de metal é preparado por meio da geração do hidróxido de metal, em água ou em uma solução aquosa para formar, assim, o hidrato de hidróxido de metal. Os presentes inventores constataram que a geração de hidrato de hidróxido de metal in situ resulta na separação muito eficaz a ser alcançada.

[0018] Em algumas modalidades, o hidrato de hidróxido de metal é preparado por mistura de dois ou mais reagentes em conjunto para formar, assim, o hidrato de hidróxido de metal. Em algumas modalidades, o hidrato de hidróxido de metal é preparado por mistura de duas ou mais soluções de reação em conjunto para formar, assim, o hidrato de hidróxido de metal.

[0019] Em outras modalidades, o hidrato de hidróxido de metal é formado por eletrólise.

[0020] O separador da presente invenção compreende uma camada de hidrato de hidróxido de metal. A camada de metal hidróxido de hidrato pode ser retida por um retentor poroso. O retentor poroso atua para reter a camada de hidrato de hidróxido de metal e, simultaneamente, permitindo que o líquido passe através. O retentor poroso pode compreender um tecido, um material tecido, um material poroso, um material sólido tendo um ou mais buracos ou poros no seu interior, um material cerâmico poroso ou semelhante. Os únicos requisitos para o retentor poroso são que (a) ele não reage adversamente com o hidrato de hidróxido de metal; (b) que não reage adversamente com água ou soluções aquosas ou o líquido polar a partir da mistura; e (c) os poros não são tão grandes que o hidróxido de hidrato de metal possa passar através dos mesmos. O retentor poroso vai ser apropriadamente localizado a jusante da camada de hidrato de hidróxido de metal (ao longo desta especificação, os termos "jusante" e "montante" são determinadas de acordo com a direção normal do fluxo de líquido durante a utilização).

[0021] Em uma modalidade, o retentor poroso pode compreender um tecido geotêxtil.

[0022] Em algumas modalidades, o separador pode compreender uma entrada, através da qual a mistura pode entrar no separador e uma saída através da qual a água ou outro líquido polar que tenha passado através da camada do hidrato de hidróxido pode sair do separador.

[0023] Faz-se observar que o separador irá ser estruturado de tal forma que o líquido tem de passar através da camada de hidrato de hidróxido de metal antes que possa sair do separador. Desta maneira, único líquido que passou através da camada de hidrato de hidróxido de metal pode sair do separador de, desta forma, os componentes que não podem passar através da camada de hidrato de hidróxido de metal não podem deixar o separador com a água ou outro líquido polar que passou através o separador, assegurando, assim, a separação da água ou outro líquido polar a partir dos um ou mais componentes.

[0024] Os presentes inventores descobriram, surpreendentemente, que uma camada de hidrato de hidróxido de metal é muito eficaz para separar um ou mais componentes de água ou um líquido polar, no entanto, o separador não se separa de materiais dissolvidos que estão na água ou outro líquido polar a partir de a água no líquido polar. Verificou-se que os materiais dissolvidos passados através do separador com a água do líquido polar. Por exemplo, se a mistura compreende uma solução salina em mistura com um ou mais componentes, o sal dissolvido vai passar através da técnica de separação com a água no qual o sal é dissolvido.

[0025] Em algumas modalidades, a mistura compreende uma mistura de uma solução aquosa e um ou mais componentes.

[0026] Em algumas modalidades, o retentor é colocado acima ou a montante da camada de hidrato de hidróxido de metal. O retentor pode incluir um tecido, um material tecido, um material poroso, um material sólido tendo um ou mais furos ou poros nele contidos, um material cerâmico poroso, um material de malha ou semelhantes. O retentor a montante de ou na parte superior da camada de hidrato de hidróxido de metal pode evitar a interrupção da camada durante a adição da mistura no topo da camada. O retentor na parte a também pode ser utilizado para proporcionar uma camada separada que separa o material retido a partir da camada de hidrato de hidróxido de metal, isto pode permitir uma fácil remoção dos componentes retidos da camada de hidrato de hidróxido de metal em circunstâncias em que é desejável recuperar o material retido (por exemplo, se o separador está sendo usado para separar componentes valiosos de mistura). Em outras modalidades, o retentor a montante pode permitir o separador a ser lavado sem perder a camada de hidrato de hidróxido de metal durante o passo de lavagem. Em outra modalidade, a camada de hidrato de hidróxido de metal, sendo posicionada entre dois retentores, pode ser virada ou invertida para permitir assim a continuação do fluxo através do mesmo para limpar filtrado e material acumulado.

[0027] Em modalidades preferidas da presente invenção, a camada de hidrato de hidróxido de metal é sob a forma de uma camada de gel de hidrato de hidróxido de metal. O gel de hidrato de hidróxido de metal pode compreender um gel espesso ou um gel fino.

[0028] A camada de metal hidróxido de hidrato pode ser de qualquer espessura desejada. Os presentes inventores demonstraram que a camada de hidrato de hidróxido de metal pode ser tão fina quanto 1 mícron e ainda produzem bons resultados. A camada de hidrato de hidróxido de metal pode ter a espessura de 1 micron até 1 metro ou mais, ou a partir de 1 micron a 50 cm, ou a partir de 1 micron a 30 cm ou mais, ou a partir de 1 micron até 10 cm, ou a partir de 1 micron a 5 cm, ou a partir de 1 micron a 10 mm, ou a partir de 1 mícron a 5 mm, ou desde 1 micron até 1 mm. Os presentes inventores verificaram que a taxa de fluxo de filtrado através da camada de hidrato de hidróxido de metal aumenta como a espessura da camada de hidrato de hidróxido de metal diminui. A camada de hidrato de hidróxido de metal pode ter uma espessura mínima de 1 micron, ou 5 microns, ou 10 microns, ou 50 microns, ou 100 mícrones ou 250 mícrones ou 500 mícrons ou 1 milímetro.

[0029] Desejavelmente, a camada de hidrato de hidróxido de metal compreende uma camada contínua de hidrato de hidróxido de metal. Fornecendo uma tal camada contínua significa que um curto-circuito, evitando ou canalizando através da camada de metal hidróxido hidrato é susceptível de ser evitado, assegurando assim que todo o filtrado foi passado através da camada de hidrato de hidróxido de metal.

[0030] Sem se pretender ficar limitado pela teoria, os presentes inventores acreditam que o modo de funcionamento do separador da presente invenção é muito diferente para operação em de um filtro. Hidratos de hidróxidos metálicos e géis de hidróxido de hidrato de metal particularmente compreendem átomos de hidróxido de metal tendo um número de moléculas de água presa entre um líquido de as moléculas de hidróxido. No entanto, acredita-se que as moléculas de água não estão fortemente ligadas às moléculas de hidróxido. As moléculas de água são muito pequenos com um peso molecular muito baixo, de 18 g/mol e um diâmetro molecular muito pequeno de cerca de 2,75 A.

[0031] A Figura 1 mostra um modelo hipotético da estrutura molecular de um hidrato de hidróxido de alumínio. O fato de que, quando o hidrato é seco ele transforma a uma forma de disco cristalizada, em vez do pó de hidróxido de metal apoia ainda mais esta hipótese. As moléculas de hidróxido de alumínio são mostradas no número de referência "A". As moléculas de água ("B" e "C" na figura 1) são atraídas para as cargas positivas e negativas das moléculas de hidróxido de alumínio. Consequentemente, as moléculas de água não são fortemente ligadas às moléculas de hidróxido de alumínio e podem facilmente e naturalmente deixar o hidrato de hidróxido de alumínio. Portanto, os presentes inventores acreditam que a água pode passar facilmente através de uma camada de hidróxido de alumínio hidratado, sem qualquer necessidade de vácuo ou de pressão, enquanto outros contaminantes de tamanho sub-micron e, nano- ou Pico- (tais como algas, bactérias, fungos, vírus, esporos e outros organismos simples ou multicelulares pequenos e materiais em partículas) não pode passar através da camada de hidrato de hidróxido de alumínio. A gravidade e/ou a pressão aplicada à mistura de líquido auxiliar na condução de água através da mistura líquida. As cargas elétricas das moléculas de hidróxido de alumínio também são acreditadas para serem outra força motriz. As cargas elétricas de moléculas de hidróxido de alumínio atraem as moléculas de água próximas da superfície superior da camada do hidrato de hidróxido de alumínio. Como as moléculas de água movem para a camada de hidrato, as moléculas de água na parte inferior da camada são forçadas a sair por gravidade e/ou por pressão da coluna de água acima e/ou subpressão na parte inferior da camada e pode ser recuperado. Este ciclo continua até que as moléculas de água quase não permanecem no topo da camada de hidrato de hidróxido de metal. A camada de metal hidrato de hidróxido de só permite que as moléculas de água e de outras moléculas polares passem através da camada. Todas as partículas sólidas insolúveis são capturadas pela camada, se elas estão na faixa nanométrica ou picômetro (ou maior). As moléculas polares líquidas ou moléculas polares que se dissolvem em água, tais como sal, açúcar e clorofila, também passam através da camada de hidrato de hidróxido de metal. No entanto, todos os hidrocarbonetos líquidos não polares que não são solúveis em água (tais como óleos, 'querosene e hexano) e outros compostos hidrofóbicos (mesmo que parcialmente solúveis em água, tais como beta-caroteno) não pode passar na camada de hidrato e, consequentemente, irão ser retidos na parte superior da camada de hidrato de hidróxido de metal.

[0032] Em algumas modalidades, o número de moléculas de água associados com cada molécula de hidróxido de metal no estado de hidrato pode variar, porque ao longo do tempo, água pode naturalmente separar do hidrato ou água pode entrar no hidrato. Por exemplo, dilui-se hidrato de hidróxido de alumínio fresco que tenha sido fabricado a partir da eletrólise de água salgada contém cerca de aproximadamente 300 moléculas de água por cada molécula de hidróxido de alumínio. No entanto, a camada de hidrato irá ser comprimida quando está sendo utilizada para a água separada a partir de misturas e a camada de hidrato pode ser convertida a um material semelhante a gel cremoso, que ocorre porque o número de moléculas de água por cada molécula de hidróxido de alumínio vai ser diminuída. Acredita-se também que as condições utilizadas para realizar o hidrato de hidróxido de metal podem afetar o número de moléculas de água asso ciado com cada molécula de hidróxido de metal.

[0033] Em algumas modalidades, o hidróxido de hidrato de metal pode estar na forma de um gel. O gel pode ter uma aparência semelhante à de um creme fino, tal como um creme para o rosto fina. Quando distribuída ao longo de uma superfície (por exemplo esfregado entre os dedos) do gel parece úmido, semelhante a um creme fino, mas, em seguida, a água rapidamente pneu/evapora deixando apenas o hidróxido de metal por trás.

[0034] Em algumas modalidades, o hidrato de hidróxido de metal pode ter pelo menos 10 moléculas de água associada a cada molécula de hidróxido de metal. Preferencialmente, o hidrato de hidróxido de metal pode ter pelo menos 16 moléculas de água associadas a cada molécula de hidróxido de metal, com maior preferência pelo menos 20 moléculas de água associada a cada molécula de hidróxido de metal, ainda mais preferencialmente pelo menos 30 moléculas de água assim com cada molécula de hidróxido, ainda mais preferivelmente de 30 a 400 moléculas de água associadas a cada molécula de hidróxido de metal, ainda mais preferencialmente de 37 a 300 moléculas de água associadas a cada molécula de hidróxido de metal, ou de 37 a 90 moléculas de água associadas a cada molécula de hidróxido de metal.

[0035] Outras características de modalidades da presente invenção serão descritas com referência aos seguintes desenhos e exemplos.

[0036] Qualquer uma das características aqui descritas pode ser combinada em qualquer combinação com qualquer uma ou mais das outras características aqui descritas com o âmbito da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] A Figura 1 mostra um modelo hipotético da estrutura molecular de um hidrato de hidróxido de alumínio;

[0038] A Figura 2 mostra uma fotografia do sistema de separação utilizado no exemplo 2;

[0039] A Figura 3 mostra fotografias de testes de crescimento de bactérias e fungos, com a figura 3a mostrando testes crescimento bacteriano realizados na água do Rio Brisbane, figura 3b mostra testes de crescimento bacteriano realizados em filtrado recuperado da água do rio Brisbane que passou através de uma camada de alumínio hidrato de hidróxido, figura 3c mostra testes de crescimento de fungos realizados na água do rio de Brisbane e na Figura 3d mostrando testes de crescimento fúngicos conduzidos no filtrado recuperado da água do rio Brisbane que passou por uma camada de hidrato de hidróxido de alumínio;

[0040] A Figura 4 mostra um gráfico da variação de altura de água e taxa de variação de altura de água contra o tempo para o experimento estabelecido no Exemplo 4;

[0041] A Figura 5 é uma fotografia que mostra a camada de gel de hidrato de hidróxido de alumínio e a camada de sólidos separados no topo do gel de filtração de água do rio Brisbane através do gel;

[0042] A Figura 6 mostra uma vista em perspectiva de um possível desenho de uma estação de tratamento de água que incorpora a tecnologia de separação de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0043] Figura 7 mostra uma vista lateral da estação de tratamento de água mostrado na figura 6;

[0044] A Figura 8 mostra os resultados obtidos a partir de PGR exemplo 5;

[0045] A Figura 9 mostra uma fotografia tirada no final do ensaio experimental do Exemplo 7;

[0046] A Figura 10 mostra uma fotografia tirada no final do processo de filtração em que o leite é passado através de uma camada de hidrato de hidróxido de alumínio;

[0047] A Figura 11 mostra uma separação de beta-caroteno e de sólidos de suco de cenoura, utilizando hidrato de filtração de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0048] A Figura 12 mostra a separação de pigmentos de suco de romã, utilizando hidrato de filtração de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0049] A Figura 13 mostra pigmentos vermelho de licopeno de suco de tomate separado da água utilizando tecnologia de filtração de hidrato de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0050] A Figura 14 mostra suco de hortelã extraído e filtrado por filtração usando hidrato de hidrato de tecnologia de filtração de acordo com uma modalidade da presente invenção, com mentol e pigmentos recolhidos no topo do gel;

[0051] A Figura 14A mostra uma fotografia do café concentrado que foi recuperado a partir do topo da camada de hidrato de hidróxido de metal seguinte de filtração de café sem pressão aplicada;

[0052] A Figura 14B mostra uma fotografia do café concentrado que se acumulou na parte superior da camada de hidróxido de metal hidrato seguinte de filtração sob pressão de café;

[0053] A Figura 15 mostra uma fotografia de célula de alga retida no topo do gel de hidrato seguinte separação sobre as células de algas;

[0054] A Figura 15A mostra uma fotografia de um óleo vermelho corado do Nilo que foi recolhido no topo de um filtro de hidrato de hidróxido de alumínio a partir de uma emulsão de óleo em água.;

[0055] A Figura 16 mostra uma fotografia de uma vista lateral do hidrato de obter após a remoção das células de algas Scenedesmus algae;

[0056] A Figura 17 mostra um enxerto de fluxo de filtrado versus pressão para um experimento usando um separador de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0057] A Figura 18 mostra um gráfico que mostra a evaporação natural não forçada de diferentes hidratos de hidróxido de metal;

[0058] A Figura 19A mostra um gráfico do volume de filtrado em função do tempo para a filtração de água do rio Brisbane usando uma pressão aplicada de 40 psig e uma espessura de hidrato de 1 mm;

[0059] A Figura 19B mostra um gráfico de fluxo de filtrado em função do tempo para a filtração de água do rio Brisbane usando uma pressão aplicada de 40 psi e uma espessura de hidrato de 1 mm;

[0060] A figura 19C mostra um gráfico do volume de filtrado em função do tempo para a filtração de água do rio Brisbane usando uma pressão aplicada de 40 psi e uma espessura de 10 mm hidrato;

[0061] A figura 19D mostra um gráfico de fluxo de filtrado em função do tempo para a filtração de água do rio Brisbane usando uma pressão aplicada de 40 psi e uma espessura de 10 mm hidrato;

[0062] A Figura 20A mostra uma vista da seção inferior de uma unidade de filtragem utilizada em uma modalidade da presente invenção;

[0063] A Figura 20B é uma vista que mostra a seção de fundo mostrada na Figura 20A tendo um disco de titânio sinterizado vedado no vaso separador;

[0064] A Figura 20C é uma fotografia que mostra um hidrato muito fino de uma camada de espessura inferior a 500 micra formada no disco de titânio sinterizado;

[0065] A Figura 20D é uma fotografia que mostra os poros do disco de titânio sinterizado sob um microscópio (ampliação X100);

[0066] A Figura 20E é uma fotografia que mostra o retentado obtido por filtração de suco de cenoura através do separador mostrado nas figuras 20A a 20D com uma camada de hidrato de espessura de menos de 500 microns;

[0067] A Figura 21 mostra uma vista de peças separadas de garrafa que podem ser usadas para fazer um dispositivo adequado para a produção de água higienizada para uso em situações de emergência;

[0068] A Figura 22 mostra as partes garrafa de figura 17 ligadas entre si para uso normal;

[0069] A Figura 23 ilustra a garrafa da Figura 18, na qual as porções superior e inferior foram desenroscado, a porção de topo invertida e, em seguida, ligada à porção inferior para permitir que a seja filtrada e um filtrado limpo a ser recolhido na parte inferior da garrafa;

[0070] A Figura 24 mostra uma vista mais detalhada da parte superior da garrafa mostrada na figura 17 com a tampa removida;

[0071] A Figura 25 mostra detalhes de uma tampa tendo um gel de hidróxido de metal hidrato vedada por baixo de uma vedação removível;

[0072] A Figura 26 mostra uma vista lateral de uma unidade de filtro de acordo com qualquer modalidade da presente invenção;

[0073] A Figura 27 mostra um desenho de base de um separado r com base no hidrato de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0074] A Figura 28 mostra uma vista esquemática de um desenho alternativo de separação de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0075] A Figura 29 mostra uma vista esquemática de uma outra concepção do separador de acordo com uma modalidade da presente invenção; e

[0076] A Figura 30 mostra uma vista esquemática de um outro projeto de separador de acordo com uma modalidade da presente invenção.

EXEMPLOS

[0077] Nos exemplos seguintes, o hidrato de hidróxido de metal foi produzido in situ por meio da geração do hidróxido de metal, em água ou em uma solução aquosa. O hidrato de hidróxido de metal foi sob a forma de um gel. Nos seguintes exemplos, os termos "em gel de hidrato", "gel" e termos semelhantes são utilizados de forma intercambiável com o termo "hidrato de hidróxido de metal". Todos os usos destes termos na descrição seguinte das amostras devem ser considerados como uma referência para a camada de hidrato de hidróxido de metal que é usado para separar componentes da mistura. Da mesma forma, os termos "filtração" sistema de filtração de hidrato", "sistema de gel"," filtração em gel" e "sistema de filtração em gel"(e termos semelhantes tais como "filtro" e “separação”) são utilizados para se referir a ter ou causar água ou líquidos polares ou soluções aquosas que passam através da camada de hidrato de hidroxi de metal enquanto que outros componentes, tais como material particulado, algas, bactérias, fungos, vírus, não-polares ou líquidos hidrofóbicos e sólidos são retidos pela camada de hidrato de hidróxido de metal .

Exemplo 1 - Preparação de Hidróxido de Alumínio HYDRATE

[0078] O hidróxido de alumínio é um composto inorgânico, não-tóxico que é insolúvel em água com um peso molecular de 78. Mais de 100 milhões de toneladas de hidróxido de alumínio são produzidas cada ano e mais de 90% do que é convertido em óxido de alumínio para uso na fabricação de metal de alumínio (o grosso do que o hidróxido de alumínio que é calcinado de modo a formar óxido de alumínio e subsequentemente convertido para o metal de alumínio é produzido usando o processo de Bayer). O hidróxido de alumínio é utilizado como matéria-prima para a fabricação de outros compostos de alumínio, tais como alumina calcinada, sulfato de alumínio, cloreto de polialumínio, cloreto de alumínio, zeólitos, aluminato de sódio, alumina ativada e nitrato de alumínio.

[0079] O hidróxido de alumínio pode ser feito através da eletrólise de água salina (tendo uma salinidade normalmente na faixa de desde 30 a 70 partes por mil, PPT) usando eléctrodos de alumínio e da corrente CC. Uma corrente DC de 3 a 12 V (preferencialmente de 9 V) e 1 Amp de corrente pode ser utilizado. Será apreciado que uma grande variedade de condições pode ser usada.

[0080] O hidróxido de alumínio também pode ser produzido através da mistura de sulfato de alumínio (de um seu sal que é usada para reduzir o pH do solo na jardinagem e também como um antiácido para azia) e soluções de bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio). Tanto o sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio são de muito baixo custo e substâncias químicas notavelmente não- tóxicas. A reação seguinte ocorrerá:

[0081] À medida que o hidróxido de alumínio é formado em uma solução aquosa, de hidróxido de alumínio hidratado vai formar rapidamente. Dependendo da molaridade (concentração) da solução de sulfato de alumínio e solução de bicarbonato de sódio utilizada para formar o hidróxido de alumínio, hidratos de diferentes fórmulas, concentração e espessuras podem ser feitos para diferentes aplicações. Por exemplo, a 20 °C, a solubilidade do sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio em 100 ml de água 36,4 g e 1,6 g, respectivamente. Consequentemente, a 20 °C, para fazer uma mistura estequiométrica para uso na equação (1) e utilizando soluções saturadas, 36,4 g de sulfato de alumínio são misturados em 100 ml de água e 53,76 g de bicarbonato de sódio é misturado em 560 mL de água. Adição da solução de sulfato de alumínio com a solução de bicarbonato de sódio irá resultar em uma reação estequiométrica na mistura a ser formada e sem excesso de sulfato de alumínio ou de bicarbonato de sódio vai permanecer na solução no final da reação.

[0082] É também possível fazer um hidrato de hidróxido de alumínio mais espessa ou mais densa misturando os reagentes em água a temperaturas elevadas. Por exemplo, a 100 °C, a solubilidade do sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio em 100 ml de água aumenta para 8 g e 23, 6 g, respectivamente. Portanto, a 100 °C, para fazer uma mistura estequiométrica para uso na equação (1), 89 g de sulfato de amónio são misturados com 100 ml de água quente e 130,8 g de bicarbonato de sódio são misturados em 555 ml de água quente (a água quente é próxima dos 100 °C. Se estas soluções são misturadas, uma mais espessa hidrato de hidróxido de alumínio é formada. Este hidrato de hidróxido de alumínio é mais comprimida e tem menos moléculas de água por cada molécula de hidróxido de alumínio em comparação com um hidrato feita a 20 °C. A proporção de hidróxido de alumínio com as moléculas de água é mais elevada e, consequentemente, as cargas elétricas de hidróxido de alumínio de cada molécula de água é mais elevado e de retenção das moléculas da água é mais forte do que no estado de hidrato de hidróxido de alumínio que é feita a 20 °C. Pode também ser possível misturar os ingredientes em um reator pressurizado aquecido para aumentar a solubilidade dos ingredientes para fazer um hidrato de hidróxido de um metal muito denso e altamente carregado.

[0083] Experiências realizadas pelos presentes inventores fizeram hidróxido de alumínio por mistura de soluções de soluções de sulfato de alumínio de bicarbonato de sódio a 20 °C e 100 °C. O hidrato de hidróxido de alumínio produzido a 20 °C (temperatura ambiente) tem uma fórmula de cerca de Al(OH)3 x 90 H2O (isto é, cerca de 90 moléculas de água por cada molécula de hidróxido de alumínio). O hidrato de hidróxido de alumínio produzido a 1QQ °C tem uma fórmula de aproximadamente Al(OH)3 x 37 H2O (ou seja, cerca de 37 moléculas de água para cada molécula de hidróxido de alumínio). Nesta experiência, o número de moléculas de água e as moléculas de hidróxido de alumínio das diferentes fórmulas de hidrato foi determinada por pesando amostras diferentes antes e depois congelamento por secagem O hidrato de hidróxido de alumínio parece com um creme de hidratação muito leve e é semelhante ao frio no seu estado físico quando é tocado, ele se sente como tocar a água.

[0084] Nos exemplos seguintes, os termos "hidrato normal" ou "gel normal" são utilizados para referir-se a um hidrato que é formado a 20 °C. Os termos "hidrato mais espesso" ou "gel mais espesso" são utilizados para referir- se a um hidrato que é formado perto de 100 °C.

EXEMPLO 2 - PURIFICAÇÃO DE ÁGUA

[0085] Um em cada seis pessoas no mundo não têm acesso a água limpa. 3,4 milhões de pessoas morrem a cada ano de doenças relacionadas com a água, principalmente em países em desenvolvimento. As tecnologias atuais de purificação de água comuns incluem coagulação e floculação, seguido por flotação ar dissolvido e filtração de areia, desinfecção com cloro e espessamento de lamas. Estas tecnologias convencionais produzem água potável de alta qualidade, mas são caras tanto em custos de capital e custos operacionais. Desenvolvimento de processos de tratamento de água mais barato e simples para produzir água potável é desejável.

[0086] Um hidrato de hidróxido de alumínio foi preparado utilizando soluções de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio. O hidrato de hidróxido de alumínio foi mantido em um tecido geotêxtil poroso. Uma caixa de vidro que tem uma parte superior aberta e um fundo aberto foi posicionada de modo que o tecido geotêxtil foi estendido através do fundo aberto. Desta maneira, a camada de hidrato de hidróxido de alumínio foi localizada na parte inferior do invólucro de vidro. Um béquer de coleta foi posicionado embaixo do tecido geotêxtil para coletar qualquer líquido que passou através da camada de hidrato de hidróxido de alumínio.

[0087] Água foi retirada do rio Brisbane. Água do rio Brisbane é muito turva e contém quantidades significativas de sólidos suspensos e sólidos coloidais. Uma amostra de água do rio Brisbane foi vertida para dentro do alojamento de vidro e a água passa através da camada de hidrato de hidróxido de alumínio. Esta água foi coletada no béquer de coleta. A água recolhida vai ser referida como um "filtrado". O filtrado tinha uma densidade óptica medida (a 450 nm) de 0,000, que é a mesma como a água destilada. Isto significa que quase todos os sólidos eficazmente em suspensão e as partículas finas têm sido presas no topo da camada de hidrato de hidróxido de alumínio. O tecido geotêxtil que foi usado para apoiar a camada de hidrato de hidróxido de alumínio tinha um tamanho de poro de 90 micra (polipropileno não tecido geotêxtil GSM 260) e este é um tecido geotêxtil muito barato. No entanto, outros meios de comunicação ou de tecidos também podem ser utilizados, com base nas taxas de fluxo de design aplicação específica e a força necessária dos meios de retenção, para apoiar a camada de hidrato.

EXEMPLO 3 — TESTES DE BACTÉRIA E FUNGOS EM FILTRADO

[0088] Vários testes de crescimento de bactérias e fungos foram realizados em água filtrada recuperada, a partir do tratamento de águas do rio Brisbane em conformidade com o método descrito no Exemplo 2. Estes testes mostraram que todas as bactérias e fungos na água do rio Brisbane foram capturadas pela camada de hidrato de hidróxido de alumínio. Para avaliar a possibilidade de utilizar este processo para a purificação de água potável em larga escala, os testes de tubos também foram realizados em água do rio Brisbane.

[0089] Para avaliar a forma como este sistema de separação de captura bactérias e fungos, vários testes de bactérias LB e fungos PDA foram realizados utilizando diferentes fórmulas de hidrato. Lennox LB é um meio de crescimento microbiano altamente referenciado utilizado para E. coli e cultivo bacteriano. Este caldo microbiano rico em nutriente contém peptídeos, aminoácidos, vitaminas solúveis em água, hidratos de carbono e em um baixo teor de sal da formulação. A adição de ágar fornece um meio sólido para crescimento microbiano. Meio LB foi feito misturando 10 g de triptona, 5 g de extrato de levedura, 15 g de agar, 10 g de NaCl em 950 mL de água desionizada. A solução foi submetida a autoclavagem durante 20 minutos a 15 psi, 121 ter sido resfriada a 55aC foi vertida em placas de Petri, e armazenado em um quarto escuro frio a +4 °C. Para medir o crescimento de fungos no filtrado, foi utilizado Agar Dextrose de Batata (DP) médio. PDA é o mais amplamente utilizado meio para a cultura de fungos. Meio PDA foi preparado por adição de 4 g de extrato de batata (200 g de infusão de batata), 20 g de dextrose e 15 g de agar, para 1 L de água purificada. A solução foi autoclavada a 121 °C e depois de ter sido resfriada até 55 °C foi vertida em placas de Petri e armazenadas em um quarto escuro frio a +4 °C.

[0090] Hidrato de hidróxido de alumínio foi feito por eletrólise de água salina com uma concentração de PPT de 70 (70 g de NaCl dissolvido em 1 L de água destilada) utilizando eletrodos de alumínio (ou, pelo menos, um anodo de alumínio). Uma corrente DC de 9 V e 1 ampère foi usada durante a eletrólise. Hidrato de hidróxido de alumínio, também foi preparado por mistura de soluções saturadas de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio feitas à temperatura ambiente (20 °C). 36,4 g de sulfato de alumínio foi misturado em 100 ml de água destilada e 53,76 g de bicarbonato de sódio foi misturado em 560 ml de água destilada, solução de sulfato de alumínio foi adicionada gradualmente à solução de bicarbonato de sódio. As soluções misturadas foram mantidas durante cerca de 2 horas para permitir que todas as moléculas de CO2 a separar. A solução de gel à base de reação foi adicionada no topo de um tecido geotêxtil e lavou-se com água destilada para remover qualquer sulfato de alumínio não reagido. A mesma quantidade de 20 ml de hidrato de hidróxido de alumínio à base de eletrólise e hidrato de hidróxido de alumínio à base de reação foi usado para cada experimento. O equipamento de filtração simples utilizados para os ensaios é mostrado na Figura 2. Um geotêxtil não tecido de 90 micron foi fixado na parte inferior de um recipiente de plástico redondo com um medidor de diâmetro de 76 mM.

[0091] Água do rio Brisbane turva foi coletada a partir do rio Brisbane perto da Universidade de Queensland. Todos os equipamentos de filtração foram autoclavados e resfriou- se antes dos testes. Para evitar a contaminação cruzada, todos os testes foram realizados sob fluxo laminar. Uma camada de hidrato de hidróxido de alumínio foi adicionada no topo do tecido geotêxtil e água do rio Brisbane foi adicionada no topo do gel hidratado. Os primeiros 50 ml do filtrado não foram recolhidos para permitir a remoção de moléculas de água que já se encontravam presentes no estado de hidrato. O mesmo volume (100 microlitros) de água antes da filtração do rio Brisbane e depois da filtração foi adicionado a cada LB e placas de PDA. Placas de LB foram colocadas em uma incubadora por 24 horas e placas de PDA envoltas por folhas de alumínio e deixadas em um quarto para uma semana.

[0092] Todos os resultados de teste mostraram nenhum crescimento de bactérias e fungos a partir do filtrado de água. Por isso, o filtrado foi completamente higienizado pela camada de hidrato de hidróxido de alumínio. A Figura 3 mostra resultados de testes das bactérias LB e fungos PDA na água do rio Brisbane antes e após filtração do hidrato de hidróxido de alumínio feito por eletrólise. Após 24 horas, o crescimento a partir de centenas de colônias bacterianas foi observado a partir de água antes da filtração (figura 3 a), mas nenhum crescimento de colônia bacteriana vindo a partir do filtrado foi observado (Figura 3b) se resultados semelhantes em placas de teste de fungos PD após uma semana. Algum crescimento de fungos veio a partir da água do rio de Brisbane antes da filtração (figura 3C), mas crescimento de fungos não veio a partir do filtrado (figura 3d) e todos os fungos também foram presos por este sistema. Portanto, todos os sólidos e bactérias e fungos na água do rio Brisbane foram capturados e nenhuma colônia de bactéria suspensa ou crescimento dos fungos foi observada em todos os testes após filtração hidrato de hidróxido de alumínio. Portanto, a água foi considerada completamente esterilizada por passagem através da camada homogênea de hidrato de hidróxido de alumínio.

[0093] Testes semelhantes foram realizados pela passagem da água do rio Brisbane através de uma camada de hidrato de hidróxido de alumínio produzidos por reação entre as soluções de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio. Foram obtidos resultados semelhantes com sinais de crescimento bacteriano ou fúngico observados em meios de água quando se aplica o filtrado em placas de Petri.

[0094] O sobrenadante da água do rio Brisbane foi removido a partir de acima da camada de hidrato de hidróxido de alumínio e testado para bactérias que formaram colônias em placas de LB. Isto demonstra que o hidrato de hidróxido de alumínio não mata as bactérias. Em vez disso, como não foram detectadas bactérias no filtrado, a camada de hidróxido de alumínio hidratado impede a passagem de bactérias através dessa camada.

[0095] Estes testes mostram que todas as bactérias e fungos são capturadas pela camada de hidrato de hidróxido de alumínio. A água que passou através da camada que é eficazmente esterilizada. Assim, a passagem de água do rio de Brisbane através da camada de hidróxido de alumínio hidratado não separa todos os sólidos em suspensão na água, mas também capta todos os microorganismos. O filtrado é água limpa. A continuação do tratamento (como cloração) não deve ser necessário.

EXEMPLO COMPARATIVO

[0096] Vários testes LB e PDA foram realizados na água do rio de Brisbane filtrada através de meios filtrantes feitos de uma mistura rapidamente hidróxido de alumínio em pó e água em alta temperatura. Um gel não foi formado. Ao contrário do caso em que a camada de hidrato de hidróxido de alumínio foi formada in situ por meio de eletrólise ou reação, a água não foi esterilizada e ainda havia algumas bactérias cultiváveis no filtrado.

EXEMPLO 4 - EFEITO DA PRESSÃO DA COLUNA DE ÁGUA NA FILTRAÇÃO DO GEL DE HIDRTO (CÁLCULOS EM LARGA ESCALA (TESTE EM TUBULÇÃO))

[0097] Um tubo de PVC dimensionado com um tubo instalado paralelamente transparente para medir a altura da coluna de água foi usado para esta experiência. O tubo tinha uma altura de 150 cm e uma área de seção transversal de 0,00567 m2 (56,7 cm2). 90 mícrons de polipropileno de 260 gsm de geotêxtil não tecido foi utilizado como um meio de filtragem de suporte para a camada de hidrato. O tempo foi gravado para cada decréscimo de 10 cm na altura da coluna de água. A densidade óptica (OD) do filtrado também foi medida ao longo do tempo. Vários testes diferentes foram realizados com diferentes fórmulas e diferentes espessuras de camada de hidrato e diferentes alturas diferentes e turbidez água de rio.

[0098] 200 mL de gel hidratado (ambos baseados em reação e eletrólise), que tinha sido armazenado por mais de 6 meses (para provar que não irá degradar ao longo do tempo) foi utilizado para este experimento. A mudança da altura de água e taxa de variação ao longo do tempo são mostrados na Figura 4. Taxa de fluxo e o fluxo de cada seção também foi calculado. Estes dados podem ser usados para cálculos de aumento de escala. As amostras de água do rio Brisbane foram utilizadas para testes em turbidez diferente. OD da Água do rio variou de água menos turva (OD 450 nm 0,120) para alta turbidez (OD 450 nm 0,550). Independentemente da turbidez da água do rio e a altura da coluna de água, a água filtrada foi sempre clara com OD a 450 nm de 0,000. Os resultados de sucesso também provam que o gel não se degrada ao longo de um longo período de tempo e que funciona como desde que seja em água, uma condição de molhada, e não seca.

[0099] Após a utilização da camada de gel para filtro de 10 amostras, embora a taxa de fluxo diminuiu um pouco devido à razão acumulada de sólidos em suspensão de o gel, não ocorreu mascaramento e o sistema de separação ainda trabalhou. Todos os sólidos em suspensão, tais como pequenas partículas e sedimentos de solo ou madeira, foram recolhidas e comprimidas no topo do gel e fez uma pasta castanha espessa (ver Figura 5). Na figura 5, a camada branca compreende a camada de gel de hidrato de hidróxido de alumínio e a camada castanha para compreende os sólidos em suspensão e o material particulado que tenha sido removido a partir da água do rio. Estações de tratamento de água têm unidades de espessamento de lamas para remoção de água das lamas para facilidade de transporte. Esta pasta espessa desidratada também prova que usando este processo, nenhuma unidade de espessamento de lamas pode ser necessária para futuras instalações de tratamento de água em larga escala com base na presente invenção. Estações de tratamento de água comerciais podem uti Lise uma camada de hidróxido de metal grosso, por exemplo, 1 metro de espessura, ou até mesmo mais grosso. Esta camada pode ser feita por escavamento ou raspagem do material embutido fora da parte superior da camada. Camadas espessas de hidrato de hidróxido de metal podem também ser usadas em outras aplicações.

[0100] Figura 4 mostra que, mesmo com uma camada de gel de hidrato de espessura (5 cm de profundidade), a taxa de fluxo de filtrado é razoavelmente rápida. À medida que a altura da coluna de água aumenta, a taxa de fluxo de pressão e de filtrado aumenta. Ao longo do tempo a taxa de fluxo diminui devido à diminuição da altura da coluna, e a pressão reduzida, resultando a partir da cabeça de água. A altura média da coluna diminuiu por hora 13 cm. Cerca de 3136 L(d.m2) de água de rio pode ser purificado utilizando esta tecnologia, sem qualquer fornecimento de energia. Consequentemente, esta tecnologia pode ser facilmente utilizada como uma purificação de água de um só passo e do processo de desinfecção para diferentes tamanhos de aplicação. Esta tecnologia pode ser implementada para tratamento de água em pequena escala em áreas rurais e remotas. Esta tecnologia também pode ser usada para o tratamento de água municipal em grande escala. Esta tecnologia pode simplificar os processos de tratamento de água excessivamente complicadas e caras convencionais em um processo de uma única etapa simples. Um tanque de sedimentação simples ou compartimentos semelhantes (tal como uma torre tipo funil com menos área de superfície para a facilidade de operação, e menos consumo de gel) podem ser utilizados em vez de estações de tratamento de água corrente complexas.

[0101] Uma variedade de formas diferentes, que variam a partir de um balde simples de equipamento complicado filtro de vácuo utilizando filtros de tambor rotativo pode ser utilizado mais para a purificação da água por meio da filtração em hidrato de acordo com a presente invenção. Por exemplo, um balde simples pode resolver o problema da água potável de uma grande família nos países em desenvolvimento. Gel hidrato pode ser mantida entre dois tipos de tecidos ou meios de filtro. Um tecido de tamanho de poro pequeno inferior retém o gel e um maior tamanho de poro de tecido superior (para evitar o entupimento e bloqueio) retém sólidos suspensos e contaminantes e impede a quebra da camada de gel durante o enchimento. Um anel que é cortado a partir de outro recipiente semelhante pode manter o tecido superior montado no sistema.

[0102] Utilizando esta tecnologia, é possível simplificar a várias fases de tratamento de água em uma fase. Um design conceptual simples semelhante a sedimentação clarificadora convencionais de estações de tratamento de água é mostrado na Figura 6. Como a altura da água aumenta a taxa de fluxo também aumenta e, portanto, menos a área de superfície do gel hidratado necessária. É possível colocar um tanque de sedimentação separadamente antes de a unidade de filtração em gel hidratado para separar as partículas do solo, sedimentos e partículas sólidas semelhantes que naturalmente resolver. No entanto, é também possível encapsular todas as fases de uma fase imediata na figura 6. A seção intermediária 13 é a seção de filtração em gel hidratado. O tratamento com água pode acontecer de forma contínua ou em lotes em ciclos diários. Em primeiro lugar, o gel hidratado é bombeado para a seção média através de um tubo 12. Em seguida, a água é bombeada utilizando tubos 11. Alguns sólidos sedimentam ao longo do tempo. Devido à inclinação do presente clarificador de sedimentação ou utilizando rodos 15 convencionais (que recolhem lamas assentadas em movimentos circulares) de sólidos sedimentáveis são removidos por meio de um tubo de lamas 14. Um sistema semelhante a rodo pode recolher os sólidos suspensos que se acumulam na parte superior da seção de filtração de hidrato na parte lateral da instalação de tratamento de água da Figura 6, é mostrado na figura 7.

[0103] Os tamanhos diferentes deste sistema de purificação de água simples, com lote diferente, sistemas contínuos ou semi-contínuos podem ser construídos com base na tecnologia de filtração de hidrato. Diferentes sistemas de remoção de sólidos depositados (por exemplo, rodo contínuo ou periódico ou manual ou colocar um tecido ou material semelhante em cima do gel) também podem ser projetados. Diferentes tamanhos de plantas de tratamento de água de centenas de milhares de litros de milhões de litros também podem ser projetados. Por exemplo, para filtração diária natural (sem sucção e/ou pressão) de cerca de 314 milhões de litros pode ser suficiente para o consumo diário de uma cidade), um tanque de sedimentação, de 200 m de diâmetro, com uma altura de 10 m, pode ser concebido. Ele também pode ser usado em combinação com sistemas de tratamento de água convencionais. Ele pode ser adicionado como fase final para o saneamento e esclarecimento para remover quaisquer vestígios de sólidos em suspensão e bactérias, vírus e agentes patogênicos na água. Uma vez que alguns agentes patogênicos resistentes são o cloro, o produto final de desinfecção utilizando esta tecnologia pode ser mais seguro para consumo em comparação com a água desinfectada com cloro.

EXEMPLO 5 - CAPTURA DE VÍRUS POR FILTRAÇÃO DE HIDRATO

[0104] Metade das camas hospitalares ocupadas no mundo são causados pela falta de água potável. Água contaminada é a razão para 88% dos casos globais de diarreia e 90% das mortes são causadas por doenças diarreicas em crianças com menos de cinco anos de idade. Os vírus são uma das principais causas de doenças humanas provenientes da água e relacionadas com a água. Doenças transmitidas pela água são causadas por água que está contaminada por urina e as fezes que contêm microorganismos patogênicos humanos e animais. As pessoas podem se infectar através do contato com ou consumo de água contaminada.

[0105] Para a água de superfície (água de lagos, rios ou reservatórios) de tratamento, de coagulação, floculação e sedimentação e processos de filtração convencionais, principalmente, remover sujeiras, partículas maiores e sólidos em suspensão. É por isso o último passo de desinfecção com cloro é usado.

[0106] No entanto, muitos agentes patogênicos transmitidos pela água são resistentes ao cloro e são regularmente encontrados em água purificada de estações de tratamento de água convencionais. Estes agentes patogênicos resistentes a cloro incluem uma variedade de vírus, parasitas e bactérias que podem causar hepatite, gastroenterite, criptosporidiose e doença do legionário. Portanto, há uma necessidade essencial de encontrar um processo de desinfecção de água mais eficiente e menos problemática. Hidrato de filtração em gel que apenas permite que as moléculas de água passem, é um novo processo para remover potenciais agentes patogênicos de água.

[0107] Para ver se o gel hidratado pode capturar vírus, bacteriófagos foi adicionada a água e Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) realizada para amplificar quaisquer vírus no filtrado para ver se quaisquer vestígios de vírus ocorreram no filtrado. 3 μL de vírus fago auxiliar MI3K07 (a partir de NEB Biolabs) foram adicionados a 20 mL de água destilada e misturou-se e adicionou-se a parte superior de um gel hidratado mais espessa (feita a 100 °C, com base na sequência de DNA MI3K07, para a frente e os iniciadores inversos foram projetados.

[0108] PCR Phusion foi utilizada para estes testes. A mistura principal foi feito b misturando 7,2 μL de água, 4 μL de 5 Tampão 5*HF, 1,6 μL, de dNTPs, 2 μL de iniciadores, 2 μL de iniciadores reversos, e 0,2 μL de enzima polimerase Phusion (Thermo Scientific). 3 μL de cada amostra foi adicionado à mistura principal e foi vertida em tubos de PCR e colocados em uma máquina PCR. O programa Phxision de PCR foi de 98 °C durante 30 s, seguido de 35 ciclos (98 °C durante 10 s, 65 °C durante 30 s, e 72 °C durante 30 s) a 72 °C durante 10 minutos, e 16 °C por um tempo prolongado.

[0109] Após a PCR, eletroforese em gel foi utilizado para a separação por tamanhos e análise do DNA. De espessura (2% p/v) de gel de agarose contendo brometo de etídio foi utilizado para esta experiência, 4 μL de carregamento foi corante adicionado a cada tubo de PCR, 5 μL de escada de DNA de faixa de largura e 10 μL de cada amostra foram adicionados aos poços de gel de agarose. O gel foi submetido a eletroforese em gel de agarose e correu a 100 V durante 15 min. Após a eletroforese, o gel foi colocado em uma luz ultravioleta para a visualização de DNA. A Figura 8 mostra os resultados.

[0110] Os resultados da PCR (Fig. 8) não apresentam qualquer vestígio de DNA do vírus no filtrado, enquanto os controles mostram que o DNA de fago foi prontamente amplificado. Fig. 8.1 mostra a escada de DNA de toda a faixa. FIG. 8,2, fig. 8,9, fig.8,11 mostra DNA amplificado de fago nos controles (sem filtração). Outras colunas (fig.8.3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,10) continham diferentes amostras de filtrado, que não apresentam qualquer vestígio de amplificações de DNA de fago. FIG. 8.2 é um controle de filtração de líquido (3 μL de solução de fagos + 20 mL de água). Ele foi mantido em IEE durante o tempo de filtração e não foi utilizado para filtração. Figura 8.9 é o mesmo controle que foi mantida temperatura ambiente (25 °C) durante a filtração. Fig.8.11 é outro controle maior de concentração de fagos feita pela adição de 3 μL de solução de fagos para Phusion PCR master mix. (17 μL) .

[0111] Estes resultados demonstram que os géis de hidrato homogêneos podem capturar vírus. Portanto, filtração de hidrato não só captura bactérias, fungos e microorganismos maiores, mas também pequenos vírus de aprox. 10 nm (tais como bacteriófagos) são capturadas utilizando esta tecnologia, consequentemente, agentes patogênicos podem ser capturados resultante em água de filtrado, que é completamente higienizado e mais seguro de beber em comparação com os sistemas de tratamento de água convencionais. Por isso, esta tecnologia pode ser utilizada como um novo sistema de tratamento de água de uma etapa que remove os sólidos suspensos e todos os microrganismos patogênicos. Este processo pode ser utilizado em vez de desinfecção com cloro problemática e tóxico convencional.

EXEMPLO 6: DERRAMAMENTO DE PETRÓLEO (liberação DE ÓLEO CRU DE PETROLEIRO PARA AMBIENTE)

[0112] Derrames de petróleo bruto e combustíveis refinados de acidentes com navios-tanque ter danificado ecossistemas naturais no Alasca, no Golfo do México, as ilhas Galápagos, França e muitos outros lugares. Por exemplo, apenas um incidente de derramamento de óleo (Ixtoc 1) lançou 3 milhões de barris de óleo no meio ambiente e afetou 260 km de praias norte-americanas. Isso tem causado efeitos negativos irreversíveis a longo prazo sobre o ambiente.

[0113] As tecnologias atuais para resolver este problema, tais como biorremediação, queima controlada, dispersantes, desnatação e centrifugação não são eficazes. Além disso, o custo das tecnologias atuais é muito alto. Por exemplo, US $ 100 milhões foram gastos para limpar apenas um acidente, o derramamento de óleo Ixtoc I, em 1979.

[0114] O custo da tecnologia de filtração de hidrato de acordo com a presente invenção é muito baixo em comparação com tecnologias convencionais para a limpeza de derramamentos de petróleo. Ele pode ser implementado em diferentes tipos de navios e água tratada pode ser diretamente bombeada de volta ao oceano enquanto o óleo separado da água pode ser coletado em tanques de armazenamento. Navios específicos para este sistema também podem ser projetados. Filtros de hidrato pode quebrar emulsões óleo-água, por isso irá remover os derrames de petróleo. Portanto, ao contrário de processos de centrifugação, a água filtrada obtida usando a tecnologia da presente invenção pode ser bombeada de volta para o mar. Esta tecnologia também recupera o óleo, que é uma grande vantagem em comparação com outras soluções convencionais, tais como bioremediação, queima e dispersantes. Com base na quantidade crescente de uso do óleo e derrames, o tamanho do mercado potencial desta tecnologia é significante. Ele também tem outros benefícios tangíveis e intangíveis indiretos de proteger o meio ambiente, economia de áreas costeiras preciosas e proteger indústrias do turismo e indústrias da pesca e dos produtos alimentares. Além disso, milhares de químicos, petroquímicos e refinarias de petróleo em torno dos portos do mundo e barco pode usar esta tecnologia para gerir os seus problemas de derramamento de óleo.

[0115] Um gel hidratado mais espesso, feito através da mistura de soluções de estequiometria saturada de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio a 100 °C, foi usado para este experimento, 30 ml deste gel hidratado foi adicionado ao topo de um tecido geotêxtil poroso e colocado em um recipiente tendo um topo aberto e um fundo aberto, 50 mL de Shell Helix HX3 20-50 óleo de motor foi vigorosamente misturada com água (50% de óleo de + 50% de água) para formar uma emulsão de água do óleo parcial. A mistura óleo- água resultante foi adicionada no topo do gel hidratado e deixada a ser filtrada.

[0116] O filtro de gel de hidrato separou a emulsão de óleo em água e uma fase oleosa separada foi retido no topo do gel. O filtrado foi água limpa sem nenhum sinal de gotículas de óleo. Mesmo após 24 horas a partir do final do processo, não gotícula de óleo passado no filtro hidrato, e todo o óleo foi retido no topo do gel. Os resultados também demonstram a teoria filtração hidrato, em que apenas moléculas de água ou pequenas moléculas polares, e pode passar outros líquidos não polares não aquosos tais como óleos e hidrocarbonetos não pode passar no filtro de hidrato. Por isso, esta tecnologia pode ser utilizada para resolver problemas de água e de derramamento de óleo oleosas em muitas indústrias. Por exemplo, este pode também ser utilizado em refinarias e instalações químicas e petroquímicas para separar óleo de água ou para separar os óleos polares a partir de óleos não polares. Resultados semelhantes foram observados utilizando gel de hidrato normal (feito a 20 °C) e quando usando outras emulsões de óleo em água (por exemplo, para desengordurar leite ou para separar corpos lipídicos a partir de microalgas oleaginosa; exemplos 9 e 12).

EXEMPLO 7: SEPARAÇÃO COM BASE NA POLARIDADE

[0117] Filtros de gel de hidrato de acordo com a presente invenção não deixam que os líquidos não-polares, que não são solúveis em água passem. Portanto, porque a maioria dos hidrocarbonetos líquidos são não-polares e insolúveis em água, que podem ser capturados através de filtração de hidrato. Uma aplicação para esta tecnologia é remover água do combustível de aviação (que é querosene). Removendo toda a água, o combustível de aviação é impraticável usando as tecnologias atuais. Água no combustível de aviação é um problema crítico e não têm havido vários acidentes, tais como o acidente da British Airways Flight 38, que ocorreram porque a água congelou o combustível de aviação. O sistema de separação da presente invenção pode remover as últimas gotas de água de combustível de aviação. Utilizando esta tecnologia, numerosos outros líquidos podem ser separados a partir de água com base na sua polaridade relativa.

[0118] Um gel hidratado mais espesso feito através da mistura de soluções saturadas estequiométricas de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio foi usado para esta experiência (feita a 100 °C). 30 ml deste gel mais espesso foi adicionado ao topo do equipamento de filtração. O gel hidratado foi suportado em tecido geotêxtil. 100 mL de uma mistura de querosene (contendo pigmentos azuis) e água (50% de querosene e 50% de água que tinha sido vigorosamente misturada) foi adicionado ao topo do gel hidratado. No final do experimento água clara foi coletada na parte inferior, sem qualquer sinal de querosene, enquanto todo querosene foi capturado no topo do gel hidratado, mesmo após 24 horas sem querosene passou o gel hidratado. A Figura 9 mostra uma fotografia tirada no final do ensaio experimental. Na figura 9, água límpida pode ser vista no fundo e uma camada azul de querosene pode ser vista como sendo retida na parte superior da camada de gel hidratado.

EXEMPLO 8 - PASSAGEM DE LÍQUIDOS POLARES

[0119] Para provar que os líquidos polares solúveis em água passam o gel hidratado, outros ensaios foram realizados utilizando os líquidos polares não aquosos. Embora clorofila é um composto que tem uma região de cauda hidrófoba que também tem um grupo de cabeça hidrófilo polar e é solúvel em água. 100 mL de clorofila-a foi adicionado no topo de 50 ml de gel de hidrato de mais espessa (feito em perto de 100 °C). O mesmo equipamento de filtração usado para experiências anteriores foi utilizado para este teste. Moléculas de clorofila passaram o gel hidratado como esperado.

[0120] Hexano é um hidrocarboneto líquido incolor não polar; por isso, não deve deixar passar o filtro de hidrato. Hexano foi misturado com água e adicionado ao topo do gel hidratado. Porque hexano evapora muito rápido sob um exaustor, a parte superior do equipamento de filtração foi vedada com folha de alumínio, fita adesiva e Parafilme. Semelhante à experiência de querosene, as moléculas de água passam através do filtro, mas as moléculas de hidrato de hexano não podem passar o hidrato e foram retidas na camada de hidrato. O equipamento de filtração foi deixado por um longo período de tempo sob a coifa, mas mesmo após uma semana nenhuma gota de hexano passou no filtro de hidrato. Resultados semelhantes foram observados utilizando gel de hidróxido de alumínio hidratado normais (feita a 20 °C),

[0121] Estas experiências também demonstram a nova teoria da filtração hidrato que é a base da presente invenção. Portanto, é possível separar e diferentes hidrocarbonetos. Produtos químicos com base na sua polaridade relativa e suas cargas moleculares. Componentes não-polares que são insolúveis em água, tais como hidrocarbonetos de querosene e não podem passar no filtro de hidrato mas os componentes solúveis em água polares, tais como clorofila passarão pelo filtro. Isto pode abrir a possibilidade de construir novas refinarias químicas e fábricas de produtos químicos com base nessas propriedades do filtro de hidrato que utilizam produtos químicos diferentes como hidratos de líquidos e fórmulas diferentes e espessuras de hidratos. O fato de querosene e hexano não passarem no filtro de gel hidratado, mesmo depois de um período mais longo demonstra que esta tecnologia também pode ser utilizada para unidades de separação de água/hidrocarboneto, ou armazenamentos de hidrocarbonetos. Armazenamentos de hidrocarbonetos específicos podem ser concebidos e o gel hidratado pode ser colocado na parte inferior do armazenamento. Toda a água que ele deve remover, na parte inferior do tanque armazenamento.

EXEMPLO 9: INDÚSTRIAS DE PROCESSAMENTO DE LEITE E LATICÍNIOS (FAZER PÓ DE LEITE E PROTEÍNA DE TRIGO COMO SUBPRODUTO)

[0122] A maioria das pessoas consomem regularmente leite, queijo e outros produtos lácteos. Mais de 20 milhões de toneladas de queijo é produzido a cada ano. Muitas pessoas também usam proteínas de soro de leite em todo o mundo. O mercado de proteínas de soro de leite está crescendo rapidamente, onde entre 2005-2008, o valor de mercado aumentou em até 24%, para US $ 3,8 bilhões. A presente invenção tem o potencial de ser utilizado em indústrias leiteiras amplamente. Ele pode ser usado para a concentração de leite antes de fazer queijo e fazendo proteína de soro de leite como um subproduto.

[0123] O leite em pó feito por evaporação e secagem por corrente de calor, tais como secagem em tambor, tem um sabor cozido devido à caramelização causada exposição ao calor. Muitos nutrientes valiosos no leite também podem ser perdidos devido a um aquecimento, de soro de leite pode também ser desnaturado pelo calor. O calor elevado (tal como as temperaturas elevadas sustentadas acima de 72 °C associados com o processo de pasteurização) desnatura as proteínas do soro. Por exemplo, devido ao aquecimento durante a pasteurização, algumas vitaminas, minerais, e bactérias benéficas (ou probióticas) podem ser perdidas (tiamina e vitamina B12 é reduzida em 10% e a vitamina C por 20%). Fabricantes de leite em pó convencionais utilizam evaporadores seguido por secagem por pulverização para uma câmara de calor. O leite é aplicado como uma película fina sobre a superfície de um cilindro aquecido, e os sólidos de leite em pó são, então, raspadas. Este processo provoca um sabor indesejável preparados e muitos nutrientes no leite pode ser perdido. Ultrafiltração é a nova tecnologia utilizada em indústrias de laticínios, mas os custos muito elevados de capital e operacionais associados a essa tecnologia cara impede uma utilização generalizada desta tecnologia. Além disso, tem custos de funcionamento muito elevados, devido a uma necessidade de pressões elevadas, no entanto, por meio da filtração hidrato de acordo com modalidades da presente invenção apenas precisa de equipamento -muito simples e não há necessidade de alta pressão e entrada de energia. Ele pode precisar apenas de pressões muito baixas ou média. A pressão natural da coluna de líquido pode ser suficiente para produzir essas pressões de baixa ou média. Queijo feito por processos de tomada de queijo tradicional tem uma qualidade inferior em comparação com queijo feito usando processos de ultrafiltração. Liofilização preserva materiais perecíveis para o leite em pó. No entanto, este processo é muito caro para aplicações em larga escala devido ao alto uso da eletricidade para congelamento e processos a vácuo e. muito elevado equipamento e os custos de manutenção.

[0124] O produto de leite tratado com hidrato de filtração de acordo com modalidades da presente invenção é uma pasta cremosa muito grossa que pode ser facilmente seca utilizando um ar de secagem simples e natural com ar forçado ou secagem solar não curada. Consequentemente, o leite em pó produzido por filtração hidrato não tem um sabor desagradável preparados como leite em pó convencionais que são atualmente disponíveis no mercado. Os produtos lácteos fabricados por esse processo e ultrafiltração têm melhor qualidade de saúde do que os processos convencionais, porque eles manter os componentes sensíveis ao calor no produto. Tecnologia de ultrafiltração faz produtos de alta qualidade semelhantes a filtração de hidrato. No entanto, a tecnologia de ultrafiltração é muito cara e não pode ser aplicada em pequenas fábricas e fazendas remotas, enquanto que um sistema de filtragem de hidrato simples, de acordo com a presente invenção pode ser implementado com muito baixo custo em qualquer lugar, sem a necessidade de equipamento caro.

[0125] Nesta experiência, foi utilizado um gel hidratado mais espesso feito através da mistura de soluções saturadas estequiométricas de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio (feita próximo dos 100 °C). 30 ml deste gel espesso foi adicionado ao topo do equipamento de filtração. 150 mL de leite semi-desnatado foi filtrado através de um filtro de hidrato de acordo com a presente invenção.

[0126] A Figura 10 mostra uma fotografia tirada no final do processo de filtração. Filtrado de água é mais claro em relação ao leite antes da filtração. Sólidos de leite concentrado e gorduras são capturados no topo do gel hidratado. Resultados semelhantes foram observados utilizando gel de hidrato normal (feita a 20 °C).

[0127] Filtração em gel de hidrato de leite prova que o gel hidratado pode quebrar emulsões de óleo em água e óleo separado do leite. Ela dá resultados semelhantes à ultrafiltração do leite sem qualquer necessidade de custos muito elevados de equipamentos e processos. A pasta de concentrado de sólidos de leite e gorduras capturado no topo do gel de hidrato pode ser facilmente convertido para o leite em pó usando processos de secagem não convencionais, tais como secagem do ventilador de ar forçado. Isto irá resultar em novos leites em pó de maior qualidade que ao contrário de leite em pó atuais no mercado, não têm sabor cozido desagradável devido à caramelisação causada por exposição ao calor durante o processo de secagem em tambor aquecido.

[0128] Devido às proteínas do soro de leite são solúveis em água e, consequentemente, passar através do filtro hidrato, o filtrado tem as proteínas do soro. Secando-se o filtrado (usando os processos de secagem convencionais, tais como co-secagem por pulverização) pó de proteína de soro será produzido. Isto pode ser vendido como subproduto valioso.

EXEMPLO 10: PRODUTOS DE ALTO VALOR NATURAL DE EXTRAÇÃO E PIGMENTOS TAIS COMO BETA-CAROTENO

[0129] A presente invenção oferece um processo de baixo custo para a separação de produtos de alto valor a partir de fontes naturais com base em sua polaridade e solubilidade em água. O mercado de produtos alimentícios saudáveis é grande e vem crescendo rapidamente. Por exemplo, o mercado global para carotenóides é de R$1,4 bilhões por ano. Extraindo produtos de alto valor, tais como beta-caroteno a partir de fontes naturais é muito difícil. Diferentes produtos farmacêuticos novos, como medicamentos e produtos de saúde e de beleza, pode ser feito usando a tecnologia da presente invenção. A indústria de cosméticos também um grande negócio e atualmente gera um volume de negócios anual estimado de US$ 170 bilhões. Uma variedade de diferentes produtos novos cosméticos, como cremes de cuidados da pele, loções, pós, perfumes, batons e blushes de maquiagem a partir de fontes naturais podem ser feitos a partir de ingredientes obtidos utilizando a tecnologia da presente invenção. Comparado aos produtos cosméticos à base de petróleo, estes produtos são acreditados para ter uma melhor saúde e efeitos de cuidados da pele nutricionais.

[0130] Neste exemplo, um gel de hidrato feita mais espessa b misturando soluções estequiometria saturada de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio foi usado (feito em perto de 100 °C). 30 mL desta espessura de gel adicionada ao do mesmo equipamento de filtração foi usada como para os ensaios anteriores, com 100 mL de sucos de cenoura, romã, tomate e hortelã foram adicionados por cima dos géis e deixados a ser filtrado.

[0131] A Figura 11 mostra a separação de sólidos de beta contendo-caroteno a partir de suco de cenoura utilizando filtração de hidrato. Pigmentos laranja de beta-caroteno são capturados sobre a do gel hidratado. O beta-caroteno é uma molécula não-polar e, consequentemente, não pode passar o filtro hidrato. Tecnologias de separação convencionais, tais como a centrifugação pode moléculas de beta-caroteno não separados de suco de cenoura; elevada temperatura de evaporação de suco de cenoura desnatura moléculas de beta- caroteno e produz um material de tipo goma.

[0132] Filtração de hidrato também separa pigmentos do suco de romã (figura 12). O licopeno é outro valioso pigmento carotenóide vermelho brilhante encontrado no tomate e outras frutas vermelhas e legumes, como cenoura vermelho, pimentão vermelho, melancia, GAC e papaias (mas não morangos). Moléculas de licopeno são não-polar e, portanto, não podem passar o filtro hidratado e serão coletadas no topo do gel de hidratação após a filtração. Pigmentos vermelhos de licopeno de suco tomate também são facilmente separados a partir da água utilizando tecnologia de filtração hidrato (ver figura 13). O licopeno tem sido mostrado para ser também bom para a saúde da pele, proteção UV, prevenção de câncer de pele e age como um anti- envelhecimento e agente anti -enrugamento. Comprimidos de licopeno são caros (cerca de US$ 50 por 30 comprimidos). Após a separação por filtração de licopeno de diferentes sucos ricos em licopeno, tais como tomate ou melancia, uma variedade de diferentes produtos cosméticos tais como cremes anti-envelhecimento e anti-rugas. Sabonetes, gel de banho e shampoos, ou cremes dentais podem ser fabricados. Perigos para a saúde são uma preocupação para muitas maquiagens convencionais e produtos cosméticos. Usando filtração de hidrato, uma variedade de produtos de maquiagem de ingredientes naturais tais como blushes e batons pode ser feito. Esses produtos de alto valor de maquiagem podem ser especificamente feitos para mercados de luxo. Suco de tomate concentrado também podem ser secos ao ar e vendido como comprimidos de licopeno.

[0133] O mentol é outro composto orgânico insolúvel que pode ser extraído utilizando esta tecnologia. A demanda excede a oferta de mentol e tem um grande mercado, incluindo gomas de mascar e produtos doces. Suco de hortelã foi extraído e filtrado por filtração hidrato. Mentol e outros pigmentos recolhidos no topo do gel (Figura 14). Resultados semelhantes foram observados utilizando gel de hidrato normal (feito a 20 °C).

[0134] Uma série de outros produtos que também foram testados. Em um experimento, a capsaicina foi separado de pimentão vermelho suco de pimenta. As pimentas vermelhas esmagadas e o suco vermelho separado e filtrado de acordo com o presente invento. 50 ml do suco de pimenta vermelha foi adicionado no topo de gel hidratado e deixado a ser filtrado. Isto resultou na separação de sólidos contendo capsaicina do suco de pimenta vermelha. O filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos vermelhos. Nenhum pigmento vermelho poderia penetrar na profundidade de hidrato e tudo o que é concentrado, no topo da camada de hidrato.

[0135] Suco de melancia foi separado através de um filtro de hidrato. 50 ml de suco de melancia foi adicionado no topo de um gel hidratado e deixada a ser filtrada. Isto resultou na separação de sólidos contendo licopeno do suco de melancia. Da mesma forma o filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos vermelhos. Nenhum pigmento vermelho poderia penetrar na profundidade de hidrato e tudo o que é concentrada no topo de hidrato de a camada.

[0136] Damasco é outra fruta rica de carotenóides. Suco de damasco foi separado concentrado utilizando um filtro de hidrato. 50 ml de suco de damasco foi adicionado no topo de gel e deixou-se ser filtrado. Isto resultou na separação de sólidos contendo beta-caroteno a partir de suco de damasco. Da mesma forma o filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos amarelos. Nenhum pigmento amarelo poderá penetrar na profundidade de hidrato e tudo o que é concentrado no topo de hidrato de a camada.

[0137] Mamão é outro fruto rico em beta-caroteno e licopeno. Suco de mamão foi concentrado/separado usando um filtro de hidrato. 50 mL de suco de mamão foi adicionado ao gel e de poder ser filtrado. Isto resultou na separação de sólidos gelatinosos contendo beta-caroteno-licopeno a partir de suco de papaia. Da mesma forma o filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos. Nenhum pigmento pôde penetrar na profundidade de hidrato e tudo está concentrado para a camada de hidrato.

[0138] Manga é outra fruta rica em beta-caroteno. Suco de manga foi concentrado/separado utilizando um filtro de hidrato. 50 ml de suco de manga foi adicionado no topo de gel e deixou-se ser filtrada. Isto resultou na separação de sólidos contendo beta-caroteno a partir de suco de manga. Da mesma forma o filtrado foi claro sem um sinal de pigmentos amarelos. Nenhum pigmento amarelo poderá penetrar na profundidade de hidrato e tudo está concentrado na parte superior da camada de hidrato.

[0139] Meloa é outra fruta rica em beta-caroteno. Suco de meloa foi separado/concentrado utilizando um filtro de hidrato. 50 ml de suco Meloa foi adicionada no topo de gel e deixou-se ser filtrada. Isto resultou na separação de sólidos contendo beta-caroteno a partir de suco de meloa. Da mesma forma o filtrado era querido sem quaisquer sinais de pigmentos amarelos. Nenhum pigmento amarelo poderá penetrar na profundidade de hidrato e tudo o que é concentrada, no topo da camada de hidrato.

[0140] Suco de Maracujá foi concentrado/separado utilizando um filtro de hidrato. 50 ml de suco de maracujá foi adicionada no topo de gel e deixou-se ser filtrado. Isto resultou na separação de sólidos contendo beta- caroteno de suco de maracujá. Similarmente o filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos amarelos. Nenhum pigmento amarelo poderá penetrar na profundidade de hidrato e tudo está concentrado na parte superior da camada de hidrato.

[0141] Suco de goiaba foi separado/concentrado utilizando um filtro de hidrato. 50 ml de suco de goiaba foi adicionado no topo de gel e deixou-se ser filtrado. Suco de goiaba concentrado foi recolhido na parte superior da camada de gel hidratado. Da mesma forma o filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos. Nenhum pigmento pode penetrar na profundidade de hidrato e tudo está concentrado na parte superior da camada de hidrato.

[0142] Semelhante sucesso separação/concentração de suco de pêssego, suco de pêra, suco de nectarina e suco de maçã também foi obtido.

PIGMENTOS DE EXTRATO, COMPONENTES HIDROFÓBICOS E MEDICAMENTOSOS DE FLORES, FOLHAS E OUTRAS PARTES DE PLANTAS

[0143] É possível extrair compostos valiosos, pigmentos, medicamentos e até mesmo os carotenóides de variedade de plantas, suas partes (por exemplo, as suas folhas e flores) usando a tecnologia. Por exemplo, pigmentos amarelos de flores da árvore Tipuana tipu extraídos utilizando esta tecnologia. Flores da árvore Tipuana tipu foram coletadas de jardins da Universidade de Queensland. Eles foram esmagados em um pilão e adicionando um pouco de água um suco amarelo separado de folhas. 50 ml, de líquido amarelo foi filtrado extraído primeiro com um tecido de baixo e a poro foi adicionada no topo de um gel (gel de hidrato espesso feito a 100 °C) e deixada a ser filtrada. Isto resultou em separação dos pigmentos amarelos. Da mesma forma o filtrado foi claro sem quaisquer sinais de pigmentos amarelos. Sem pigmento amarelo poderia penetrar na profundidade de hidrato e tudo é concentrado no topo da camada de hidrato.

CONCENTRAÇÃO DE CAFÉ

[0144] A maioria dos sabores de café são hidrofóbicos. Por isso, eles não podem passar através do filtro hidrato. Consequentemente, um filtro de hidrato pode ser usado para concentração de café. O café concentrado recuperado a partir da parte superior do filtro contém óleos valiosos de café, fenólicos, e a maioria dos sabores. O concentrado de café obtido através de um filtro de hidrato é um material viscoso. Ele pode ser adicionado à água quente ou fria para fazer bebidas de café. Isto é, alta fonte de antioxidantes naturais e compostos fenólicos. Esta pasta pode ser utilizada como alimentos ou cosméticos. Ele pode ser usado como uma base para fazer variedade de novos alimentos, alimentação, saúde e beleza, ou produtos cosméticos, tais como pasta de café-da-manhã (semelhantes a pasta de chocolate Nutella®), cremes de beleza, cremes hidratantes, cremes de proteção solar, líquidos de lavagem das mãos, gel de banho, espuma de barbear, sprays tan e xampus. Ele pode ser seco para fazer facilmente uma substância semelhante a NESCAFÉ®. Este concentrado de café seco pode ser comercializado como um café instantâneo semelhante ao NESCAFÉ®.

[0145] Ele também pode ser feito a partir de café gasto. O café gasto embebido em água morna ou quente para permitir a separação de lembretes de óleos, sabores hidrofóbicos e compostos fenólicos e antioxidantes. Em uma experiência, após assentamento durante várias horas, 15 L do líquido na parte superior separou dos sólidos sedimentados. O líquido é adicionado no topo do equipamento de filtro de hidrato feito usando um balde equipado com um tecido geotêxtil, na parte inferior e deixado a ser filtrado. Para facilitar a operação de separação de café concentrado, um papel de filtro foi colocado no topo da camada de hidrato, depois os hidratos resolvidos e camada de hidrato formada. Portanto, no fim do processo, o café concentrado é acumulado no topo do papel e pode ser facilmente recolhido por escavação ou outros processos semelhantes de coleta. A Figura 14A mostra uma fotografia do concentrado de café recuperado a partir do topo da camada de hidrato. Da mesma forma o produto final pode ser utilizado para fazer vários produtos alimentares ou cosméticos. Por exemplo, foram adicionadas diferentes dosagens do café esgotado, concentrado e misturado com diferentes cremes perfumados de base, gel de banho, líquidos de lavagem das mãos, ou outras sem perfume fórmulas de cosméticos para a fabricação de cosméticos, e diferentes produtos cosméticos. O produto final tem a fragrância e aroma de café fresco e vários benefícios de saúde em relação ao petróleo convencional baseados em produtos cosméticos convencionais. Os produtos cosméticos que fizemos desta forma são muito estáveis após longos períodos de tempo e nenhum mofo e crescimento de bactérias aconteceu. Depois de vários meses eles ainda têm um cheiro de café fresco como os sabonetes, gel de banho, fórmulas de creme de beleza preservam o café concentrado.

[0146] A concentração de café sem pressão aconteceu lentamente durante a noite. No entanto, a aplicação de pressão pode fazer o processo de separação mais rápido. 500 ml de gel de hidrato de espessura (feitas a 100 C) adicionado a 1500 mL de água e a solução foram adicionados a filtro de pressão de laboratório de processamento de mineral final feito por Amdel Empresa com área de seção transversal de 0,01887 m2. Após 15 minutos, quando as partículas de hidrato em solução foram liquidadas, um papel de filtro foi colocado no topo da camada de hidrato. A espessura da camada é medida hidrato de 10 mm. Em seguida, foram adicionados 500 ml de café líquido que se separou café irradiado e pressão de 40 psi aplicada. Após cerca de 45 minutos, o processo terminado, e os todos os componentes hidrofóbicos foram acumulados e esvaziado facilmente a partir do topo do papel de filtro. A Figura 14B mostra uma fotografia do café concentrado que se acumularam na parte superior da camada de hidrato de hidróxido de metal. O fluxo médio foi calculado em 1.586,97 (mL/min.m2).

[0147] Uma variedade de novos produtos naturais, tais como pigmentos, aditivos alimentares e de saúde, novos cremes de beleza de cuidados da pele a partir de fontes naturais podem ser produzidos com base na tecnologia da presente invenção. Também é possível extrair e descobrir novos componentes a partir de fontes naturais. Outros novos produtos alimentares concentrados também podem ser feitos usando esta tecnologia. Por exemplo, os processos convencionais para fazer pasta de tomate usam alta temperatura que destrói vários nutrientes e vitaminas saudáveis. Vitaminas e nutrientes sensíveis ao calor serão preservados em novos tipos de pasta de tomate feita usando tecnologia de filtração de hidrato. A fim de mostrar os benefícios da presente invenção, suco de cenoura foi centrifugado durante 10 minutos a 4000 rpm (10000 x g) e não foi observada a remoção de pigmentos de beta-caroteno.

[0148] Portanto, centrifugação a estas velocidades não pode separar laranja pigmentos de beta-caroteno a partir de suco de cenoura. Resultados semelhantes foram observados por centrifugação de outros sucos, tais como romã e tomate. Suco de cenoura também foi deixado em um forno de secagem (65 °C) para evaporar a água. No entanto aquecimento degrada os pigmentos de beta-caroteno de laranja e os pigmentos de beta-caroteno desnaturado para uma goma como a substância pegajosa. Portanto, a tecnologia de filtração hidrato de acordo com a presente invenção parece ser a única tecnologia de baixo custo e simples para concentrar sucos e beta-caroteno em separado e outros pigmentos a partir de diferentes fontes naturais e sucos.

EXEMPLO 11: FILTRAÇÃO DE DNA DE PLASMÍDEO

[0149] Para determinar se longas moléculas que se dissolvem em água podem passar o hidrato de filtração, o DNA de plasmídeo com um comprimento de cerca de 3000 pb foi utilizado para esta experiência. Gel de filtro de hidrato de captura de moléculas solúveis de água não-polar, tais como beta-caroteno. Mas moléculas inorgânicas solúveis em água, tais como sal, açúcar e clorofila passa através do filtro de gel hidratado. Esta experiência avalia se o gel hidratado pode capturar moléculas solúveis, tais como tempo de ADN. O plasmídeo foi adicionado a cadeia de reação de água e polimerase (PGR), foram realizados testes para amplificar o plasmídeo no filtrado para ver se há quaisquer vestígios de DNA de plasmídeo que podem ser amplificados a partir do filtrado ou se qualquer plasmídeo passa o filtro de gel hidratado.

[0150] Plasmídeo pGreen com Ardbidopsis thaliana gene HVA22d incorporado foi utilizado para esta experiência, o iniciador GFP foi utilizado como um iniciador direto e um iniciador do gene HVA22d foi usado como um iniciador inverso. 70 μl de plasmídeo (1 μg/μl) foi adicionado a um tubo Falcon de 50 mL de água destilada e misturou-se. Foi utilizado o mesmo equipamento de filtração de experiências anteriores. A mistura foi adicionada no topo do gel espesso (feito em perto de 100 °C) e deixada a ser filtrada. Seis amostras de filtrado foram recolhidos diferentes ao longo do tempo. Dois controles sem filtrações foram também adicionados às amostras de PCR.

[0151] Phusion PCR foi utilizado para estes testes açaí. A mistura principal foi feito b misturar 7,2 μL de água, 4 μL de Tampão 5 x HF, 1,6 μL de dNTP, 2 μL de frente, 2 μL de iniciadores reversos, e 0,2 μL de enzima polimerase Phusion. 3 μL de cada amostra foi adicionado a uma mistura principal e transferidos para tubos de PCR e colocados em uma máquina PCR. O programa Phusion de PCR foi de 98 °C durante 30 s, seguido de 35 ciclos (98 °C durante 10 s, 65 °C durante 30 s a 72 °C durante 30 s) e 72 °C durante 10 min, e 16 °C durante um período prolongado de tempo.

[0152] Depois de PCR foi completada, um método de eletroforese em gel foi utilizado para a separação por tamanhos e análise do DNA. 100 mL (2% p/v) em gel de agarose com brometo de etídio foi utilizado para esta experiência. 4 μl de corante de carregamento 6x foi adicionado a cada tubo de PCR. 5 μL de uma escada 1 kb e 10 μL de cada amostra foram adicionados aos poços de gel de agarose. O gel foi submetido a eletroforese em gel a 100 V durante 40 minutos. Após a eletroforese estar completa, o gel foi colocado sob a luz ultravioleta para a visualização de DMA.

[0153] Os resultados da PCR mostraram nenhum vestígio de DNA plasmídeo no filtrado, enquanto que os controles positivos mostraram que o DNA de plasmídeo foi amplificado. Consequentemente, estes resultados demonstram que as moléculas de DNA de plasmídeo são capturadas pelo filtro de gel hidratado. Assim, pode concluir-se que o gel de filtro de hidrato também pode capturar moléculas longas, solúveis em água, tais como o ADN. Especula-se que as longas moléculas solúveis em água não podem encaixar entre as partículas de hidróxido no gel hidratado e, consequentemente, não podem passar através da camada de gel. Uma variedade de material novo e diferente do laboratório para a separação do DNA pode ser feita usando esta tecnologia. Os filtros de laboratório de gel hidratado podem formar uma alternativa nova e mais simples ao mais caros e complicados de kits de purificação de DNA comercial atualmente disponíveis (por exemplo, aqueles que dependem de precipitação do DNA).

EXEMPLO 12: COLHEITA DE MICROALGAS E ESPESSAMENTO, SEPARAÇÃO DE ÓLEO DE MICROALGAS EM EMULSÃO DE ÁGUA APÓS EXTRAÇÃO ÚMIDA

[0154] A acumulação de gases de efeito estufa em uma atmosfera é um grande problema ambiental que o mundo enfrenta, as espécies de microalgas têm o potencial para ser uma nova fonte renovável de matéria-prima de biocombustíveis e também fornecer produtos alimentares de saúde de alto valor, como ômega-3 e carotenóides. Óleo extraído de microalgas pode ser facilmente convertido em biodiesel por transesterificação. A biomassa pode ser usada como uma alta fonte de proteína para nutrição humana ou animal ou pode ser vendido como ração aquicultura. O mercado de biodiesel está crescendo rapidamente. Por exemplo, nos EUA até o final de 2006, a produção de biodiesel aumentou quatro vezes (desde 2004) para mais de um bilhão de galões americanos. Produtos alimentares de alto valor de saúde de microalga são outra área em rápido crescimento. Por exemplo, os ácidos graxos ômega-3 ocupam um mercado de $ 13 bilhões. Carotenóide que pode ser extraído a partir de microalga, tem um mercado de $1,4 bilhões. Fitoesteróis têm um mercado de US $ 300 milhões, o mercado da aquicultura chegou a US $ 86 bilhões em 2009. Microalgas são essenciais para o camarão, ostras e moluscos. Por exemplo, algas Tetraselmis são vendidas a um preço de cerca de US $ 800/kg de biomassa seca, devido aos altos custos de cultivo e centrifugação de colheita.

[0155] Processos de colheita convencionais de microalga tem vários problemas que podem ser solucionados com a tecnologia de filtração de hidrato de acordo com a presente invenção. Processos de centrifugação de microalga convencionais para a colheita microalga são caros demais para a produção de biocombustíveis a partir microalga rentável. Além disso desidratação, Secagem e extração por solvente também é problemático e dispendioso, consequentemente, a extração de óleo molhado tem sido proposta para resolver este problema usando tecnologias diferentes, tais como o aquecimento, a eletrólise ou cátion ultrasonares. Extração de óleo úmido não é prática ainda devido à formação de emulsões de óleo em água.

[0156] Alguns tipos de tecnologias de colheita de microalga tais como tecnologias de filtragem convencionais são específicos de algas. Por exemplo, diferentes floculantes são necessários para diferentes espécies de algas. Multi-cultivo é muito difícil, porque a colheita de diferentes tipos de algas requere diferentes tecnologias de colheita. A contaminação cruzada na cultura de algas é um problema muito crítico. No entanto, a tecnologia de filtração de hidrato não é específica de algas e não necessita de um pré-tratamento, tais como floculação. O crescimento bacteriano e contaminação é um sério problema para a reciclagem de água para o recultivo de alga. Crescimento bacteriano em culturas de alga é um problema importante dos sistemas de cultivo ao ar livre. O sistema de filtração em gel hidratado também pode resolver este problema através da captura de bactérias e fungos em água. Este processo pode ser utilizado para tratamento da água de plantas de cultivo de algas em larga escala.

[0157] Ao contrário dos sistemas de centrifugação e de membrana, sistemas de filtração de hidrato de acordo com modalidades da presente invenção podem trabalhar sem energia e não têm partes móveis, a sua simplicidade e baixo custo tornam alternativa adequada para os processos de colheita de microalga convencionais. É também possível resolver o problema principal de extração de óleo molhado por quebrar emulsões óleo em água. Não é específico de algas e pode colher qualquer tipo de microalga, portanto, múltiplos problemas de cultivo e de contaminação cruzada são resolvidos utilizando esta tecnologia. Também desinfeta a água, consequentemente, a água de filtrado pode ser reciclada e reutilizada para o cultivo microalga várias vezes.

[0158] Diferentes tipos de espécies de microalgas tais como Tetraselmis striata, Chaetoceros mulleri, e Dunaliella salina foram colhidas com sucesso e recolhidas para de uma camada de gel de hidróxido de alumínio hidratado utilizando esta tecnologia. Mesmo muito pequenas espécies tais como células Nannochloropis (cerca de 2 microns de diâmetro) que são muito difíceis de colheita por tecnologias convencionais, foram recolhidas facilmente utilizando esta tecnologia. A água filtrada foi clara sem sólidos ou microalgas suspensas. Ao contrário dos processos de colheita de microalgas convencionais que são específicas de algas, qualquer tipo de microalgas pode ser colhido usando esta tecnologia. Esse processo não precisa de nenhum pré- tratamento, como floculação e todos os contaminantes e microalgas são facilmente coletados no topo do gel hidratado. A natureza não pegajosa da camada de metal hidrato de hidróxido permite a fácil separação de algas colhidas e este tem sido ainda melhorado pela adição de uma fina camada de tecido fino ou de malha na parte superior do filtro de gel hidratado.

[0159] Cargas elétricas elevadas de moléculas de hidróxido de alumínio no gel hidratado são outra força motriz importante para a desidratação. O gel hidratado não só recolhe espécies de algas e os impede de passar o filtro, mas também, naturalmente, remove a água da pasta recolheu mais em comparação com filtração convencional em sistemas. As cargas elétricas do gel de hidrato de hidróxido de metal naturalmente atrair as moléculas de água que estão perto da superfície do gel, resultando em um mais espessa (menos água) pasta de algas no topo do gel. Isso facilita ainda mais o processamento, tais como a secagem e a extração do óleo.

[0160] A Figura 15 mostra como um filtro de hidrato separa microalgas de tamanho de micron (Nannochloropsis) de água. Bidim não tecido A64 geotêxtil com um tamanho de poro de 80 micra e permissividade de 0,8 s-1, foi usado sob a gel de hidrato de hidróxido de alumínio que foi feita por eletrólise (9 V, 1 AMP) de água salina (70 PPT) ou um gel de hidrato a base de reação foi preparado por mistura de soluções de estequiometria saturadas de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio (1 mole de sulfato de alumínio + 6 moles de bicarbonato de sódio). A Figura 15 mostra que, devido à natureza não aderente do gel, a pasta de algas naturalmente separa-se o gel. No entanto, uma solução mais prática é usar um equipamento de filtração cilíndrico semelhante ao equipamento utilizado nos testes de filtragem dos exemplos anteriores. Ele permite um espalhamento consistente de pasta de alga (a mesma profundidade no topo da camada de gel) para a facilidade de processamento adicional, tais como a secagem. Portanto, o espessamento e a coleta da pasta e espalhá-la pode ser simplificado em uma única etapa. Isto facilita ainda mais os processos de secagem, tais como secagem solar. Além disso, a pressão da coluna de água e a molécula de água e de sucção do gel desidrata a pasta mais. Uma peça de tecido (ou mídia similar) pode ser colocada no topo do gel antes da filtração. Isso dificulta a ruptura do gel durante o enchimento. Também vai acasalar mais fácil para recolher a pasta de algas após cada ciclo de corte quando a espessura desejada da pasta obtida simplesmente levantando o a peça de tecido.

[0161] Calor ou sonicação pode causar células de algas para estourar e liberar seus corpos lipídicos como o óleo na água circundante. A emulsão de óleo em água não pode ser retirada da superfície da superfície. A separação de óleo a partir de emulsão de óleo em água é um problema corrente que pode ser resolvida utilizando a tecnologia de filtração hidrato. Células de algas foram pré-tratadas de modo a que as células se rompem e óleo foi libertado i a água resultando em uma emulsão de óleo em água. 50 ml desta emulsão foi filtrada usando 30 ml de gel de espessura (feito em perto de 100 °C) na forma de uma camada. O ensaio de coloração de lipídeo vermelho microscópico mostra que os Nilo LIPI DS a partir da emulsão de óleo de algas foram separados e capturado no topo do gel se o filtrado com água cristalina não tiver sinal de algas ou gotículas de óleo. Uma fotografia do óleo vermelho-nilo corado que foi recolhido no topo de um filtro de hidróxido de hidrato de alumínio a partir de um óleo, tal emulsão em água é mostrada na Figura 15A.

[0162] Algas Haematococus pluvialis têm um alto teor de astaxantina antioxidante forte, que é um carotenóide com uma variedade de benefícios para a saúde e que está em alta demanda por produtos alimentares de saúde, aquicultura, produtos farmacêuticos e indústrias de cosméticos. O valor de astaxantina de mercado é muito elevado em cerca de US $ 3000 por kg. 150 mL de Haematococcus pluvialis foram adicionados no topo de um gel de hidróxido de alumínio hidratado (feita a 20 °C). As células de microalgas foram colhidas e o filtrado era água clara. Similarmente 150 mL de Scenedesmus sp, cepa NT8C foi adicionado no topo de um gel de hidróxido de alumínio hidratado (feita a 20 °C), Mais uma vez, as células de Scenedesmus foram capturadas no topo da camada de hidrato. A Figura 16 mostra a vista em corte transversal do gel após a filtração. Ela mostra as células de algas recolhidos no topo do gel. As células de algas não penetram no gel, mas em vez disso, acumulado no topo do gel. Isto facilita ainda mais a separação de células de algas. A natureza auto-suporte do gel de hidrato de hidróxido de alumínio também é mostrado na figura 36. O gel é mostrado como a massa branca na Figura 16. O tecido geotêxtil escuro pode ser visto por baixo do gel na Figura 16.

EXEMPLO 13 - ÁLCOOIS PASSAM O FILTRO DE HIDRATO

[0163] Álcoois, tais como metanol e etanol são polares e solúvel em água. Consequentemente, a deve passar através do gel hidratado. Para testar isto, 50 ml de etanol puro e metanol foram adicionados à parte superior de um gel de hidrato de hidróxido de alumínio feitos a perto de 100 °C (fórmula (1)). Este teste confirmou que ambas as moléculas de metanol e etanol passam o filtro de hidrato. No entanto, eles passaram mais lentos do que a água, devido à sua diferente polaridade em relação a moléculas de água. Este teste revelou que, mesmo depois de 2 horas, embora todas as moléculas de água de um teste de água de controle tinham passado o filtro, um pouco de álcool ainda estava no topo do hidrato. Polaridade molecular é um termo relativo, com uma molécula simplesmente sendo mais polar ou mais apolar do que o outro. Este fenômeno pode ser utilizado para quantificar e medir as polaridades relativas de diferentes moléculas em comparação com água. Diferente novo equipamento de laboratório, tais como medidores de polaridade molecular poderiam ser feitos com base no sistema de filtração de hidrato. Dependendo das taxas de filtração de diferentes moléculas polares sua polaridade relativa em comparação com a água pode ser quantificada. Para testar se as moléculas de álcool passaram o hidrato ou substituíram as moléculas de água no estado de hidrato; os géis foram deixados após a filtração sob um exaustor de fumos durante cerca de 20 horas. Metanol e ponto de ebulição do etanol são muito baixos e eles evaporam em alguns minutos se for deixado sob a coifa. Se o gel hidratado é convertido em gel de hidrato de álcool, o álcool deve evaporar-se de hidróxido de alumínio rápido e seco deve permanecer após alguns minutos ou horas. Entretanto este teste revelou que, após cerca de 20 horas não houve diferença entre o gel de controle de hidrato utilizado para filtração de água e o gel de hidrato utilizado para a filtração de álcool. Consequentemente, as moléculas de álcool podem passar através do gel hidratado, mas não aparecem para substituir as moléculas de água no estado de hidrato.

EXEMPLO 14: BSA PROTEÍNAS passar o filtro HYDRATE

[0164] Albumina do soro bovino (também conhecido como BSA ou "Fração V") é uma proteína de albumina de soro derivado de vacas. Ele é frequentemente usado como um padrão de concentração de proteína. Cristalizado pó de BSA foi misturado com água destilada para preparar uma solução de BSA. 50 mL de 1 milimol/L (3,3 g a 50 cc) de solução de BSA foi adicionada no topo do gel de hidrato de super- espessura (feito em perto de 100 °C). No entanto, o filtrado era amarelo e não completamente claro e isto mostra que as moléculas de BSA poderiam passar no filtro hidrato.

EXEMPLO 15 - OUTROS HIDRATOS DE HIDRÓXIDO DE METAL

[0165] Embora hidroxi de alumínio gel de hidrato é o material de primeira escolha para purificação de água e aplicações industriais devido à sua natureza não tóxica, a camada gelatinosa homogênea forte, taxa de retirada de água rápida, e disponibilidade e baixo custo e facilidade de produção através da mistura de dois produtos químicos não- tóxicos (sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio), outros hidratos de hidróxido de metal também pode ser usado para algumas aplicações industriais onde a toxicidade não é uma questão fundamental.

[0166] Outro hidróxido de metal pode ser tóxico e perigoso, e também não podem ser feito por reação dos seus sulfatos com bicarbonato de sódio. A maioria deles podem ser feitas através da mistura dos seus sais (tais como os sulfatos, os nitratos e cloretos) 'com hidróxido de sódio (soda cáustica). Eles também podem ser feitos por eletrólise. Por exemplo, hidróxido de cobre hidrato pode ser feito por eletrólise de uma solução coloidal saturada de sulfato de magnésio com eletrodos de cobre e da corrente CC.

[0167] A mesma estrutura molecular que foi explicada para o hidróxido de alumínio também se aplica a outros hidratos de hidróxido de metal. Quando as formas de hidratos, as moléculas de água estão presas entre uma rede de moléculas de hidróxido de metal não ligada aos hidróxidos de metais. Moléculas de água retida são atraídas por cargas positivas e negativas de as moléculas de hidróxido de metal, e, portanto, eles não estão ligados a moléculas de hidróxido de metal e facilmente e naturalmente podem deixar o hidrato. Portanto, a água pode passar através da técnica "net". As impurezas, tais como bactérias, fungos, vírus, sólidos em suspensão, e moléculas hidrofóbicas não polares também são expelidos para a superfície do gel, hidrato, devido a fortes cargas elétricas do gel hidratado.

[0168] Esta hipótese também se aplica a outros hidratos de hidróxido metálico, tais como gel de hidróxido de magnésio hidratado, gel de hidróxido de hidrato de manganês, gel de cobalto hidróxido de hidrato ou de níquel gel de hidróxido de hidrato, no entanto, as propriedades de diferentes geles de hidrato são diferentes devido às diferentes naturezas e propriedades químicas de metais diferentes. Por exemplo, os tamanhos das taxas de fluxo, a espessura e poros dos pré-revestimentos feitos de hidratos de diferentes geles de hidrato é diferente. Deste modo, diferentes materiais podem ser separados usando diferentes pré-revestimentos de gel hidratado. No entanto, devido à natureza elevada toxicidade de outros hidratos de hidróxidos metálicos e utilização de químicos perigosos (por exemplo, hidróxido de sódio) para a sua produção, a sua aplicação vai ser limitada para algumas utilizações específicas, tais como química ou petroquímica ou refinarias de petróleo. Suco de cenoura (para o isolamento de beta-caroteno) foi utilizado para examinar diferentes hidratos de hidróxido de metal nos exemplos seguintes, como este permite fácil visualização,

HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO

[0169] Hidrato de hidróxido de magnésio pode ser feito através da seguinte equação.

[0170] Solução de sulfato de magnésio foi preparada por mistura de 86,68 g de sulfato de magnésio em 500 mL de água destilada. 11,59 g de hidróxido de sódio foi misturada em 50 ml de água destilada. Por adição de solução de hidróxido de sódio à solução de sulfato de magnésio, o gel de hidrato de hidróxido de magnésio foi feito. Foi utilizado o mesmo equipamento de filtração usado para experiências anteriores. No entanto, outro tecido muito baixo tamanho dos poros (tecido boardshort) foi utilizado sob o geotêxtil para capturar todo o gel hidrato de hidróxido de magnésio. O gel hidratado foi adicionado no topo do tecido geotêxtil. Suco de cenoura foi adicionado no topo do gel hidratado e deixada a ser filtrada.

[0171] Embora, hidrato de hidróxido de magnésio liquidados muito lentamente em comparação com hidrato de hidróxido de alumínio, o filtrado foi claro devido à utilização de tecido de tamanho de poro inferior sob o hidrato. Todas as moléculas de beta-caroteno visíveis foram expulsas ou capturado no topo do gel de hidróxido de hidrato magnésio. O filtrado foi muito claro, sem sinais de pigmentos de beta-caroteno.

HIDRÓXIDO DE ZINCO

[0172] Hidrato de hidróxido de zinco pode ser feita através da seguinte equação.

[0173] Solução de sulfato de zinco foi preparada por mistura de 10,27 g de sulfato de zinco em betahidrato. 50 mL de água destilada. 1,39 g de hidróxido de sódio foi misturado em 10 INL de água destilada. Por adição de solução de hidróxido de sódio à solução de sulfato de zinco, o gel de hidrato de hidróxido de zinco foi feito. Foi utilizado o mesmo equipamento de filtração usado para experiências anteriores. O gel hidratado foi adicionado no topo de um geotêxtil. Suco de cenoura foi adicionado no topo do gel hidratado e deixada a ser filtrada,

[0174] Todas as moléculas de beta-caroteno visíveis foram expulsas e capturadas no topo do gel de hidrato de hidróxido de zinco. A taxa de fluxo de desidratação foi muito rápida. Querosene foi também adicionado no topo do gel de hidrato de hidróxido de zinco. Semelhante ao hidrato de hidróxido de alumínio, os resultados mostraram que nenhum querosene passado através do hidrato de hidróxido de zinco. Outro comportamento interessante de hidróxido de zinco hidratado é que, depois de estar sob a querosene por um longo período de tempo, a camada de hidrato será mais compacta e mais difícil em comparação com outros hidratos de hidróxido de metal. A camada compactada ainda só permite que as moléculas de água passar. Mesmo recarga dura da camada de hidrato de hidróxido de zinco não destroem a camada. Consequentemente, o hidróxido de zinco hidratado tem um potencial muito elevado para ser utilizado em unidades de separação de hidrocarbonetos água, ou utilizado sob muito alta pressão, ou para ser utilizado no fundo dos tanques de querosene e de armazenamento de outros hidrocarbonetos para separar a água e outras impurezas polares a partir de hidrocarbonetos tais como querosene.

HIDRÓXIDO DE COBRE

[0175] Os compostos de cobre são tóxicos. Gel de hidrato de hidróxido de cobre foi feita b a reação seguinte:

[0176] Solução de sulfato de cobre foi feita através da mistura de 24,96 g de cobre (11) penta-hidrato de sulfato em 200 mL de água destilada. 7,998 g de hidróxido de sódio foi misturada em 10 ml de água destilada. Por adição de solução de hidróxido de sódio à solução de sulfato de cobre, o gel de hidróxido de cobre hidrato foi produzido. No entanto, as amostras húmidas de cobre (TI) de hidróxido negro devido a formação sobre óxido de cobre (II). Portanto, o pré-revestimento passou no tecido e geles de hidrato à base de cobre não puderam ser utilizadas para diferentes aplicações industriais.

HIDRÓXIDO DE MANGANÊS

[0177] Os compostos de manganês são tóxicos. Gel de hidróxido de hidrato de manganês foi feita pela reação TBL se-:

[0178] Solução de sulfato de manganês foi feita misturando 16,89 g de sulfato de manganês monohidratado em 50 ml de água destilada, 7,998 g de hidróxido de sódio foi misturada em 10 ml de água destilada. Por adição de solução de hidróxido de sódio à solução de sulfato de manganês, o gel de hidróxido de hidrato de manganês foi produzido. Foi utilizado o mesmo equipamento de filtração usado para experiências anteriores. O gel hidratado foi adicionado no topo de um geotêxtil. Suco de cenoura foi adicionado no topo do gel hidratado e deixado a ser filtrado.

[0179] Hidróxido de manganês oxida rapidamente se não estiver em água e é exposta ao ar. Consequentemente, encontrar aplicação industrial real, é muito difícil para este gel hidrato A desidratação ocorre muito lentamente, no entanto durante a noite todos os pigmentos de beta-caroteno foram expulsos e capturado no topo do gel e o filtrado foi muito clara. No entanto, o gel à base de hidrato de manganês foi mais suave. A cor dos pigmentos de beta- caroteno na parte superior do hidrato também tinha mudado de cor de laranja para marrom escuro.

HIDRÓXIDO DE COBALTO

[0180] Compostos de cobalto são tóxicos. Cobalto (H) de gel de hidrato de hidróxido de foi feito com a seguinte reação:

[0181] Solução de cloreto de cobalto foi preparada por mistura de 4,34 g de hexa-hidrato de cobalto (π) cloreto em 100 mL de água destilada. 0,7998 g de hidróxido de sódio foi misturada em 10 ml de água destilada. Por adição de solução de hidróxido de sódio à solução de cloreto de cobalto, o gel de hidrato de hidróxido de cobalto foi feito. Suco de cenoura foi adicionado no topo do gel hidratado e deixada a ser filtrada.

[0182] O gel de hidrato de cobalto não resolver rápido. A taxa de remoção de água foi muito lenta. No entanto, durante a noite as moléculas de beta-caroteno foram expulsas e capturadas no topo do gel de hidrato de hidróxido de cobalto. A cor do pigmento beta-caroteno também virou-se para castanho escuro. O filtrado foi vermelho claro por causa dos vestígios de cloreto de cobalto em excesso.

HIDRÓXIDO DE NÍQUEL

[0183] Compostos de níquel são altamente tóxicos e podem causar câncer ou danos genéticos hereditários. Gel de hidrato de hidróxido de níquel foi feito com a seguinte reação;

[0184] Solução de sulfato de níquel foi feita por mistura de 8,94 g de sulfato de níquel hexahidratado em 150 mL de água destilada. 1,27 g de hidróxido de sódio foi misturada em 20 ml de água destilada. Por adição de solução de hidróxido de sódio à solução de sulfato de níquel, o gel de hidrato de hidróxido de níquel foi feito. Suco de cenoura foi adicionado no topo do gel hidratado e deixada a ser filtrada.

[0185] Ao contrário do gel de hidróxido de alumínio hidratado, o gel de hidrato de hidróxido de níquel fez não se contentar rápido e fazer uma camada homogênea de gel rapidamente. A taxa de remoção de água foi muito lenta. No entanto, durante a noite as moléculas de beta-caroteno foram expulsas e capturadas no topo do gel de hidrato de hidróxido de níquel. A cor do pigmento beta-caroteno também virou para castanho escuro.

EXEMPLO COMPARATIVO - REAÇÃO COM BICARBONATO DE SÓDIO

[0186] Uma das vantagens mais importantes de gel de hidrato de hidróxido de alumínio em comparação com outros hidratos de hidróxido de metal é que pode ser feito muito simplesmente por meio da reação da sua solução de sulfato de sódio com uma solução de bicarbonato não tóxico (bicarbonato de sódio). Outros géis de hidrato de hidróxido de metal podem ser feitos usando hidróxido de sódio ou por eletrólise mais caro e mais lento. No entanto, outros géis de hidróxido de metal hidrato não podem ser feitos usando refrigerante assando. Por exemplo, solução de sulfato de magnésio foi adicionado a uma solução de bicarbonato de sódio e não foi observada nenhuma geração de hidrato de hidróxido de magnésio.

[0187] Sulfato de zinco reage com o bicarbonato de sódio com a seguinte reação:

[0188] No entanto, ao contrário da reação de sulfato de alumínio com bicarbonato de sódio, nenhum gel hidrato de hidróxido de zinco foi feito. O carbonato de zinco precipitou. Precipitados de carbonato de zinco foram adicionados no topo de um tecido geotêxtil, mas ao contrário de gel de hidróxido de zinco hidratado, nenhuma camada semelhante a gel homogênea foi formada sobre o tecido. Ao contrário dos géis de hidróxido de hidrato de metal que estão altamente carregadas e retidas as moléculas de beta-caroteno no topo do gel hidratado, carbonato de zinco poderá não separada de beta-caroteno. Todas as moléculas de beta-caroteno passadas para a profundidade de camada de carbonato de zinco e passadas através da camada. No final do processo de toda a camada foi de laranja, ao contrário de hidratos de hidróxido de metal, onde a seção superior foi apenas moléculas de beta-caroteno de laranja e ALT foram expulsos para o topo. Esta é a principal diferença entre precipitados normais e géis hidrato de hidróxido de metal.

EXEMPLO 16 - OUTRAS FORMAS DE FAZER GEL DE HIDRATO DE HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO

[0189] Embora fazendo gel de hidróxido de alumínio hidratado é preferido pela mistura de produtos químicos não tóxicos de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio ou de eletrólise de água salina, devido à sua natureza não tóxica, há duas outras reações que formam gel de hidrato de hidróxido de alumínio usando produtos químicos tóxicos e perigosos:

[0190] 200 ml de leite semi-desnatado foi adicionado no topo de um gel hidratado feito misturando cloreto de alumínio e soluções de hidróxido de amónio (NH4OH). Foram observados os mesmos resultados obtidos a partir de ensaios semelhantes usando gel de hidrato de hidróxido de alumínio feita através da mistura de sulfato de alumínio. Leite concentrado no topo do gel hidratado e o filtrado foi razoavelmente claro. As sequências do gel de hidróxido de alumínio hidratado feitas por meio da reação acima têm as mesmas propriedades de filtração como géis de hidróxido de alumínio hidrato gerados a partir de produtos químicos não tóxicos.

[0191] Uma outra maneira de fazer geles de hidrato de hidróxido de alumínio é por mistura de nitrato de alumínio, que é um produto químico muito instável e um agente oxidante forte, com uma solução de hidróxido de sódio através da seguinte equação.

[0192] Embora as reações (9) e (10) podem fazer gel de hidrato de hidróxido de alumínio, a pode não ser usado para o tratamento de água e aplicações relacionadas com alimentos, devido à toxicidade dos ingredientes utilizados.

EXEMPLO 1 7 - CONCENTRAÇÃO DE LÍQUIDOS A BASE DE ÁGUA, COMO SUCOS DE FRUTAS

[0193] O transporte e preservação de sucos de fruta fresca é muito caro. Por esta razão, muitos sucos de passar por um processo de concentração, por exemplo por evaporação utilizando o calor. Calor muitas vezes altera o valor nutricional como vitaminas e diversos sabores são perdidos durante este processo. O suco concentrado, por vezes, tem um sabor cozido ou amargo devido ao aquecimento. Além disso, o aquecimento não é desejável para alguns sucos, tais como suco de cenoura, porque o calor desnatura o beta- caroteno, e suco de cenoura será convertido para um pegajoso semelhante a goma que não pode ser diluído para suco de cenoura novamente.

[0194] No entanto, a concentração de sucos de filtração por hidrato de acordo com modalidades da presente invenção tem o potencial para manter a maioria dos nutrientes, pigmentos, aromas e cheiros no concentrado. Por exemplo, um suco de cenoura reconstituída tem um cheiro muito semelhante como suco de cenoura fresca. O filtro de hidrato pode concentrar a aproximadamente suco de cenoura até 70 vezes a um material pastoso. A pasta pode ser embalada em uma variedade de embalagens para uma variedade de produtos, tais como pasta de suco de cenoura ultra-concentrada, nutracêutica, matéria-prima para a extração de beta- caroteno, cuidados da pele natural ou produtos de beleza e outros cosméticos ou produtos alimentares semelhantes. Também podem ser adicionados em diferentes concentrações como aditivos para uma variedade de produtos alimentares ou produtos cosméticos.

[0195] A pasta de concentrado pode ser redissolvida ou misturada em água, por exemplo para a produção de suco reconstituído. O produto parece semelhante ao suco de cenoura fresco, apesar de sais e açúcares passaram pelo filtro de hidrato e precisaria ser adicionado para reconstituição. Este suco não tende a se estabelecer ao longo do tempo, ao contrário de muitos sucos reconstituídos feitas a partir de concentrado aquecida. Pastas concentradas similares têm sido produzidos a partir de outros sucos, como tomate e romã. A pasta de concentrado também pode ser rapidamente seca ao ar para fazer um pó que pode ser usado como pigmentos alimentares naturais e/ou aditivos alimentares saudáveis. Este pó pode ser misturado com água para fazer bebidas de suco de cenoura semelhante.

[0196] Outros líquidos também foram testados com resultados semelhantes. Estes incluem café e chá para fazer pasta ou pó concentrado, sem perder essência de sabores.

[0197] Limitações a esta tecnologia para líquidos concentrando existem para compostos hidrofílicos pequenos que podem passar o filtro de hidrato sem impedimentos. Estes incluem sais solúveis em água, açúcares, álcoois e alguns metabolitos secundários hidrofílicos, tais como a clorofila. Existe uma outra limitação para líquidos altamente ácidas, tais como alguns sucos de limão ou laranja, que podem reagir com o hidróxido de alumínio.

EXEMPLO 18 - COMPARAÇÃO DE GEL DE HIDRATADO ESPESSO (FEITO PRÓXIMO DOS 100 °C) PARA GEL DE HIDRATO NORMAL (FEITO EM 20 °C)

[0198] Géis de hidratos mais espessas (feitos em perto de 100 °C) têm moléculas de água menor em comparação com géis de hidratos normais (feitas a 20 °C), pois as cargas elétricas de moléculas de hidróxido de alumínio em cada molécula de água são maiores. É por isso que retirada de água ocorre mais lentamente utilizando gel de hidrato de mais espessa. No entanto, os testes mostram que a qualidade do filtrado é o mesmo. Portanto, por causa da facilidade de produção do gel normal é preferível para aplicações normais. No entanto, para aplicações industriais, tais como algumas aplicações de pressão ou de vácuo pode ser preferido o gel mais espesso.

[0199] Para comparar o desempenho dos geles espessos e normais, 55 mL de gel espesso e de gel normal (fina) foram adicionados por cima do tecido. O mesmo volume de água (400 ml) foi adicionado no topo das respectivas geles de hidrato. Tempo foi registrado para cada mL diminuição de 50 no nível da água. Como esperado, retirada de água ocorreu mais lentamente usando gel grosso. Os resultados mostram que a remoção de água ocorre cerca de 2 vezes mais rápida utilizando gel de hidrato normais (feita a 20 °C) em comparação com gel mais espesso (feito em perto de 100 °C).

[0200] Para comparar os desempenhos dos diferentes géis, foi adicionado o mesmo volume de suco de cenoura no topo de um gel espesso (feito em perto de 100 °C) e normal em gel (feita a 20 °C) de hidrato de géis. Não houve diferença entre a Q filtrado e retido pigmentos entre a filtração em gel utilizando hidrato de espessura e o gel de hidrato normal.

[0201] FILTRAÇÃO DE HIDRATO SOB PRESSÃO

[0202] Para aplicações industriais processos provador são desejados. O filtro de hidrato testado sob pressão até 100 psig. Um filtro de pressão laboratório de processamento chover feita sob padrão AS 1210 classe 3 pela companhia Amdel é usado para testes de filtração de pressão. A pressão é ajustável até 100 psi (6,8 atm). Um tecido de baixo dos poros é colocado na parte inferior do filtro. Um papel de filtro de tamanho de poro de 2 micron (Macherey Nagel, MN1640D, 185 milímetros Diâmetro) também é colocado por cima do tecido para reter o hidrato sob pressão. O diâmetro e área da seção transversa deste equipamento são 0.155m, 0,01887 m2 respectivamente. O filtrado drenado através de um furo no meio.

[0203] Para selecionar a melhor pressão de operação para cada processo de filtração, uma curva de pressão de fluxo é utilizada. Para cada primeira experiência adicionou-se 100 ml de solução de hidrato de espessura (feita a 100 °C) a 2 L de água desmineralizada, esta solução foi adicionada ao equipamento de filtro de pressão e deixada a partícula hidrato de ser resolvido durante 10 minutos. Depois de as partículas de hidrato assentados e uma camada de hidrato de acordo com a espessura de cerca de 1 mm é formada, foram aplicadas diferentes pressões. O filtrado foi coletado em uma proveta e ponderadas ao longo do tempo. Com base nestes dados os fluxos foram calculados. Durante cada ensaio, filtração, o fluxo é calculado 11 vezes em 2 períodos minutos. A mudança de fluxos médios por pressão é mostrada na figura 17.

[0204] Esta curva mostra que o hidrato de filtro funciona muito rápido a pressões muito baixas. Ele mostra que de 10 a 80 psi, aumentando a pressão nenhum aumento no fluxo ocorre. Assim, com base nesta curva, a melhor pressão de funcionamento para esta tecnologia deve situar-se entre 0 a 10 psi. No entanto, os testes de fluxo Mote-pressão necessária usando equipamento de pressão elevada (acima de 10 psi até 1000 psi ou mais). Estes resultados provam, porque a maior parte da camada de hidrato é a água, que funciona notavelmente rápido a pressões baixas. Apenas um pouco de pressão necessária para empurrar delicadamente as moléculas de água através da camada de hidrato. Portanto, ao contrário de membranas convencionais que só trabalham sob pressões muito altas, usando a tecnologia, podemos economizar muito os custos, (por exemplo, poupando enormes custos de capital e operacionais de equipamentos, energia, segurança e manutenção associados à utilização de membranas de alta pressão convencionais).

COMPARAR TAXAS DE EVAPORAÇÃO DE HIDRATOS DIFERENTES

[0205] Embora seja muito difícil avaliar a estrutura de hidrato sob microscópio eletrônico, é possível investigar os efeitos de forças de hidróxido de metal de hidrato pela investigação da taxa de evaporação do hidrato de hidróxido de metal feitos por reação ou eletrólise comparar a hidratos de hidróxido de metal feito por imersão do metal hidróxido de pó em água fria ou de imersão e mistura de metal hidróxido de pó em água quente. A Figura 18 mostra a secagem não forçada natural de amostras de hidratos diferentes. Tubos de centrífuga de tampas ao longo do tempo a temperatura i ambiente. Os resultados mostram que o hidrato feita embebendo completamente seca após 60 horas. No entanto, os géis de hidratos ainda manter algumas moléculas de água e secas após cerca de 160 horas. Além disso, e mais importante no final do processo, hidratos embebidos de hidróxido de alumínio seco de pó de alumínio com hidróxido de cor branca, no entanto, géis de hidróxido de alumínio hidratado transformadas de um material duro de cristal, depois de perder as moléculas de água por evaporação. Os resultados mostram algumas forças moleculares interiores ou do cristal, a matriz ou a forma líquida do gel hidratado mantém as moléculas de água no gel hidratado e evitar a evaporação rápida de moléculas de água no estado de hidrato.

EFEITO DA PRESSÃO E ESPESSURA DE HIDRATO NA FILTRAGEM

[0206] O efeito da espessura da pressão e hidrato foram investigados. O equipamento de filtração inclui uma tampa que pode ser fechada para permitir a pressurização por ar comprimido. Para cada experimento primeiro nós adicionamos a solução hidrato. Em seguida, após os hidratos resolvido e a camada de hidrato formado, a mistura líquida (ou 1800 ml de água do rio Brisbane ou 200 ml de cenoura ou melancia sucos) foram adicionados. Em seguida, a tampa foi fechada e a pressão do ar comprimido e aplicou-se ajustado. O filtrado foi recolhido em uma proveta e pesada ao longo do tempo para medir a taxa de fluxo e o fluxo.

[0207] Adicionamos a água turva rio Brisbane com a densidade óptica (a 440 nm) de 0,203 em cima da camada de hidrato de hidróxido de alumínio usando hidrato de espessura (feita a 100 °C) com uma espessura de 10 mm. Os resultados são mostrados nas figuras 19D e 19C. A taxa média de escoamento e fluxo médio foram medidos 106,1 (ml/min), 5622,1 (ml/min.m2), respectivamente. Embora o tempo de filtração era muito rápida, o filtrado foi evidente com a densidade óptica (a 440 nm) de 0,000. O hidrato não seca sob pressão devido à sua natureza gelatinosa exclusiva. Mesmo sob elevada pressão nenhuma impureza pode penetrar na profundidade da camada de hidrato, A experiência foi repetida usando uma camada de hidrato de mais fino com espessura de 1 mm. Os resultados são apresentados nas figuras 19 A e 19B. Da mesma forma, o filtrado foi clara, mas a taxa de fluxo e da gripe foi cerca de 5 vezes mais rápida em comparação com a camada de hidrato com uma espessura de 10 mm. A taxa média de escoamento e fluxo médio foram medidos 21,3 (mL/min), 1128,6 (ml/min.m), respectivamente.

[0208] Da mesma forma, nós adicionamos sucos de cenoura e melancia para uma separação mais rápida e concentração. Mesmo sob pressão muito alta (100 psig) sem beta-caroteno ou molécula licopeno pode penetrar na profundidade do gel de hidrato. Os sucos foram concentrados até obter uma pasta cor de laranja ou vermelho muito grossa no topo da camada de hidrato. Isto permite a fácil separação de sucos concentrados. O filtrado foi claro. Por exemplo, o filtrado de suco de melancia foi tão claro como água desmineralizada com densidade óptica (a 440 nm) de 0,000. O caudal foi razoavelmente rápido, mesmo sob pressão baixa ou média. Por exemplo, para a melancia filtração sob suco apenas 10 psig (0,68 objetivo), a taxa de fluxo média e fluxo foram medidas a 30,7 (ml/min), 1625 (ml/min.m2), respectivamente. Estes resultados provam que este processo pode ser utilizado em uma escala industrial sob pressões elevadas para obter maiores taxas de filtração. Esta tecnologia tem o potencial para ser uma nova geração de tecnologias de filtragem e separação. Utilizando diferentes tipos de hidrato de hidróxido de metal, com diferente molaridade dos ingredientes, e diferentes condições preparação (por exemplo, tornando diferentes soluções sobressaturadas dos ingredientes sob diferentes temperaturas e pressões), ou mesmo misturar hidratos de metais diferentes, numerosos tipos de hidratos de hidróxido de metal podem ser feitos. Estes hidratos possuem diferentes propriedades de filtração. Portanto, com a polaridade molecular relativa diferente e hidrofobicidade de moléculas diferentes, as moléculas diferentes irá passar ou mantidas a diferentes tipos de hidratos. Gravidade sozinha pode resultar na separação eficiente, embora o processo pode ser acelerado pela aplicação de pressão para fins industriais.

FILTRAÇÃO SOB PRESSÃO DE SUCOS E FAZER PARA PRODUZIR NOVAS MANTEIGAS DE FRUTAS SAUDÁVEIS

[0209] 700 ml de suco de cenoura foi submetida a filtração hidrato de pressão, um papel de filtro (2 micron de poro) foi colocado no topo do equipamento de filtro de pressão. 50 ml de hidrato de gel espesso (feito a 100 °C) foi misturado em 1500 ml de água desmineralizada e verteu- se na parte superior do papel de filtro. 40 psig de pressão foi aplicada durante 4 minutos. Isto permitiu que a sedimentação dos hidratos na solução e fazer uma fina (cerca de 1 mm. De espessura) e a camada consistente e estáveis de hidrato de a do papel de filtro. Durante esta fase, cerca de 750 ml da água da solução passou no filtro, no entanto ainda 750 ml de água foi mantido em cima de hidrato. 70 ml de suco de cenoura foi adicionado. Então, a pressão de 80 psig foi aplicado. No final do processo de uma manteiga de espessura como pasta cor de laranja foi acumulado na parte superior da camada de hidrato. Este colar (ou outras pastas concentradas similares de outros frutos) pode ser usado para fazer nova variedade de alimentos e produtos cosméticos. Por exemplo, o novo pequeno-almoço se espalha, como cenoura, melancia, tomate, romã, pimenta caiena, damasco, mamão, manga, meloa, maracujá, goiaba, pêssego, pêra, nectarina, frutas e semelhantes manteigas podem ser feitas. Estas manteigas saudáveis podem ser substituídas por manteigas de leite insalubres ou à base de óleo convencionais, que têm altas quantidades de gorduras saturadas trans e insalubres. Ao contrário de manteiga de leite, eles não só não aumentam o nível de colesterol que provoca doenças do coração, mas assim que tem variedade de benefícios para a saúde. Também pode ser adicionado a outras pastas para barrar tal como manteiga para a coloração ou a adição de valores nutricionais ou gostos. Da mesma forma este colar pode ser usado para fazer novos produtos cosméticos, como cremes de beleza, máscaras, sabonetes ou gel de banho, xampus, cremes de proteção solar, ou produtos de spray de bronzeamento natural. A alta pressão também fez a camada de hidrato mais difícil do que a pasta de laranja recolhido no topo. Portanto, a separação da pasta de suco de cenoura recolhido foi fácil por apenas escavar.

[0210] Outra experiência também mostrou que o leite poderia ser concentrado com sucesso usando filtração de hidrato pressurizado.

CAMADAS DE HIDRATO FINAS

[0211] Uma vez que nenhum contaminante ou materiais colhidos podem penetrar na profundidade de hidrato, é possível fazer a camada de hidrato tão fino quanto possível. Isto não apenas diminui o custo do processo, mas também aumenta a taxa de fluxo durante a filtração. Fizemos a espessura da camada de hidrato tão fino quanto tamanho micron (por exemplo, inferiores a 500 microns, ou na ordem das dezenas de microns, ou mesmo menos de 10 microns) pelo processo seguinte. O processo a seguir também faz com que a espessura da camada de hidrato constante em todo o meio de filtragem. A seção inferior de uma unidade de filtro de pressão Amdel que foi usada para testes de filtração sob pressão anterior é mostrada na figura 20A. Esta seção é atualizada usando um disco de filtro de titânio sinterizado plano. Baixas doses de hidrato misturado em água foi usada para fazer uma solução de hidrato de muito diluída. Um meio de filtro poroso muito plana e lisa pode ser colocada sob a camada de hidrato. Por exemplo, utilizou-se um disco de titânio sinterizado (tamanho de poro inferior a 2 micra), sob a camada de hidrato e é vedada com cola à prova de água de vedação (outro equipamento de vedação, tais como a borracha também pode ser utilizado) (fig.20B). O titânio sinterizado fixo na parte inferior do equipamento de filtração de pressão permite a passagem de água enquanto hidrato constrói uma camada fina no topo. Outros meios filtrantes sinterizados similares ou filtro fino de meio, como plásticos porosos, ou tecidos finos, membranas ou papel de filtro também pode ser usado. Este titânio sinterizado é muito duro e resistente a alta pressão. Ele também tem uma forma muito suave, que permite que uma muito fina (da ordem de menos do que 500 microns, ou inferior a dezenas de ttiicrons, ou mesmo inferior a 10 microns) e camada consistente de hidrato de construir-se em cima (fig. 20C). Também é ácido e alcalino resistente. Portanto, é possível lavar o ácido facilidade com que no final de filtração para evitar a acumulação de quaisquer depósitos no interior do filtro, o filtro de poros de titânio sinterizado sob um microscópio (100 vezes ampliada) é mostrado na Fig.20D.

[0212] A solução diluída hidratada foi adicionada em cima dos meios filtrantes hidrato de retenção e permitiu a ser resolvido, se a solução for muito diluída o hidrato pode não resolver naturalmente. Portanto, aplicamos baixas pressões (10-40 psig) durante vários minutos após o vazamento da solução de hidrato de diluído. Essa etapa faz todos os hidratos em solução assentam e fazem um filme camada de hidrato consistente muito fina na retenção de meios filtrantes. A taxa de fluxo de filtração com hidrato de hidrato de camada muito fina é muito alta, e os resultados da filtração de suco de cenoura, sem a aplicação de uma pressão é mostrado na Figura 20E. Isto mostra que mesmo a camada fina pode hidrato de muito sucesso ser utilizado para a filtração. Com vantagem, as taxas de filtração são muito elevadas usando a camada de hidrato muito fina.

[0213] Os testes realizados pelos inventores da presente invenção demonstraram que as taxas de fluxo de filtração são significativamente mais elevadas que utilizam separadores de acordo com modalidades da presente invenção, quando em comparação com tecnologias de separação sabendo do estado da técnica. Por exemplo, tecnologias de separação conhecidas incluem microfiltros, filtros, nanofiltros e tecnologia de osmose reversa. Ultrafiltros médios padrão mostram um fluxo de filtração de 30LMH (litros/m2/h), nanofiltros padrão (por exemplo, possuindo um tamanho de poro inferior a 2nm e operacional pressão de 220-510 psi) mostram uma gripe de filtração de cerca de 20LMH, osmose reversa membranas têm um fluxo de filtração média de cerca de 15LMH em 250psi e biorreatores de membranas padrão mostram uma gripe de 10 a 20LMH. Em comparação, os fluxos obtidos utilizando modalidades da presente invenção são mostrados em Are 1 abaixo:Tabela 1:

[0214] Os dados apresentados na Tabela 1 mostram que o hidrato de filtro funciona muito mais rapidamente do que membranas de alta pressão convencionais (tais como, ultrafiltros, nanofiltros, membranas de osmose reversa e biorreatores de membranas). Em alguns casos, mesmo um filtro de hidrato de pressão muito baixa ou nula aplicada funciona significativamente mais rápida do que as membranas de alta pressão convencionais. Sem se pretender ficar limitado pela teoria, postula-se que isto é devido ao fato de que a camada de hidrato é principalmente constituída por água.

[0215] USO - KITS DE SOBREVIVÊNCIA DE ÁGUA DE BEBER

[0216] Um sistema de tratamento de água simples é necessário para emergências. A diarreia foi encontrada para ser um de a doença mais comum que afeta caminhantes de longa distância nos Estados Unidos. Kits de sobrevivência atuais no mercado, tais como comprimidos de purificação de água, filtros de carvão ativado, e microfiltros, são mais caros e menos eficazes do que a tecnologia de filtração de hidrato. Por exemplo, os comprimidos de cloro que matam agentes patogênicos não remover os sólidos em suspensão e de água não é seguro para consumo a longo prazo, as suas substâncias ativas são cloro e dióxido de cloro, o que tem riscos para a saúde. A água não está imediatamente pronta para beber. A água tratada deve assentar descoberta por várias horas para que o cloro possa evaporar. A água tratada com comprimido de cloro ainda é turva após o tratamento. As pastilhas de cloro também deixar um sabor desagradável atrás. Em contraste, o filtrado da filtração hidróxido de alumínio hidratado é não só livre de microorganismos (incluindo agentes patogênicos), mas também claro e agradável ao paladar. Após lavagem inicial para remover os sais em excesso a partir da fabricação de gel hidratado, o filtrado da filtração hidrato também está prontamente disponível para beber. Além disso, alguns patógenos são resistentes cloro, enquanto um filtro de hidrato pode remover bactérias, fungos, de microalgas (incluindo algas verdes azuis) e vírus. Os filtros de carvão ativado precisar de mais espaço do que a pequena quantidade de gel, consequentemente, eles não são práticos para ser transportado por caminhantes ou pessoal das forças armadas em todos os momentos. Microfiltros são muito complicados e têm várias partes, e também são difíceis de transportar. Além disso, kits de sobrevivência atuais são mais caros em comparação com filtros de hidratos.

[0217] Ao contrário de outros produtos no mercado, kits de sobrevivência filtro de hidrato de capturar todos os sólidos e micróbios em suspensão e a água tratada é clara como água destilada para beber. Ele tem uma forma muito simples processo de produção e embalagem. Portanto, fábricas de produção pode ser facilmente implementado com os menores custos de capital e operacionais possíveis, com equipamento simples. Por exemplo, um tubo de pasta de dentes de gel que pode ser facilmente transportado por qualquer pessoa pode salvar vidas em situações de emergência. Eles podem ser facilmente fornecidos por helicóptero e outros meios durante os tempos de desastres, como inundações. O filtro de hidrato pode capturar bactérias e vírus nocivos e pode prevenir doenças perigosas como a diarreia entre os caminhantes e as forças armadas. Alternativamente, o hidrato: gel pode ser produzido no local pretendido através de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio como mostrado na fórmula (1).

[0218] Uma variedade de diferentes kits de sobrevivência pode ser feita com base nesta tecnologia. Uma embalagem simples tubo de creme dental do gel pode ser colocado em qualquer kit de sobrevivência, e ser usado várias vezes. Outra embalagem simples de gel hidratado pode envolver pôr o gel em qualquer tecido disponível durante uma emergência. Por exemplo, a parte inferior de uma manga pode ser ligada a fazer um mini-saco, o gel hidratado pode ser adicionado e, em seguida, a água suja pode ser filtrada.

CONVERTER UMA GARRAFA DE ÁGUA EM UMA PURIFICAÇÃO DE ÁGUA DE GEL DE HIDRATO

[0219] Um kit de sobrevivência muito simples pode ser feito apenas por modificações de garrafas de água de plástico normais. As únicas modificações são necessárias corte da garrafa normal de água em duas partes e colocando uma rosca interna na seção inferior (ver Figura 17, o algarismo de referência 21) e duas roscas externas na seção superior (Figura 17, numerais de referência 22 e 23). Para aplicações normais, a garrafa é o mesmo que uma garrafa de água de plástico normal. Isto é mostrado na figura 18. No entanto, no caso de uma emergência, a seção superior da garrafa, ela pode aberto pelas duas pontas, em seguida, invertida e ligada de cabeça para baixo para a seção inferior, como mostrado na Figura 19. A tampa está equipada com um tecido como meio de filtro (ver a figura 20, o numeral de referência 24) que irá reter o gel. O gel será derramado dentro e após a adição de água suja, o filtrado que é água limpa serão recolhidos na seção inferior. Após a seção inferior é arquivado, um copo de água filtrado segura sem qualquer turbidez e patógenos está pronto para beber. Este ciclo pode ser repetido várias vezes.

[0220] Também é possível preencher a tampa com o gel e colocar um adesivo como no interior, para manter o gel na tampa e para evitar a secagem do gel (Fig. 21, o algarismo de referência 25). O gel pode ser vedado usando diferentes materiais, como cera de vedação de garrafa ou gel de agarose ou outra tampa de plástico dentro do que pode ser colocada durante o processo de fabricação de garrafas. Durante emergências o adesivo na tampa pode ser removido e filtração pode acontecer. Também é possível apenas vender a tampa que é preenchida com gel para instalação em garrafas de plástico padrão. Em caso de emergência, o usuário simplesmente mudar a tampa e, em seguida, corte a garrafa para recolher o filtrado ou recolher o filtrado em outra garrafa ou copo. A tampa que i s preenchido com gel hidratado também pode ser colocado em cima de garrafas de água dispensáveis.

[0221] Garrafas de água de plástico são um sério em problema ambiental no mundo. Assim, muitos combustíveis fósseis são desperdiçados durante a sua produção e transporte. A maioria deles acabam em aterros sanitários e ter até 1000 anos para se decompor. Esta tecnologia pode também indiretamente ajudar o ambiente. Ele ajuda as pessoas a reutilização de sua garrafa de água. Pessoas e caminhantes podem não jogue fora sua garrafa de água porque também o seu kit de sobrevivência é valioso, e pode salvar a sua vida em situações de emergência.

[0222] Esta modificação simples para garrafas de plástico padrão é prática a custo muito baixo, converte garrafa de plástico problemática da água para um kit de sobrevivência útil. Ele também pode ser vendido como uma substituição mais útil de garrafas de plástico convencionais de água em mercados da cadeia em todo o mundo. Além disso, a qualidade da água da torneira é muito baixa para potável em muitas cidades e regiões rurais de todo o mundo, especialmente nos países em desenvolvimento. Portanto, as pessoas compram garrafas de plástico convencionais de água todos os dias, por introduzir estas novas garrafas de água, muitas pessoas podem ter equipamentos de tratamento de água potável pequeno, barato e simples em casa. Eles podem filtrar a água da torneira várias vezes e economizar dinheiro.

USO — NOVOS FILTROS DE LABORATÓRIOD E GEL DE HIRDATO

[0223] A maioria dos filtros de laboratório atuais no mercado está na faixa de tamanho micron. Não há filtro de laboratório corrente que possa remover todas as bactérias e fungos e quebrar emulsões de água em óleo e pigmentos dissolvidos separados e partículas nanométricas de diferentes soluções. Filtros de tamanho de poro baixo são caros e, portanto, não são práticos para operar regularmente em trabalho de laboratório diariamente. Filtros de laboratório atuais no mercado são papéis de filtro, cápsulas, cartuchos e ésteres de celulose misturadas membranas (MCE). Eles não podem capturar as bactérias e vírus e quebrar emulsões de óleo em água semelhantes aos filtros de hidrato. Filtros de hidrato podem atingir todos esses resultados. Filtros de hidrato de laboratório são também de muito baixo custo em relação aos produtos de nano-filtro atualmente disponível para laboratórios.

[0224] A fim de formar um filtro de gel de laboratório hidrato, um gel espesso pode ser injetado entre dois papéis de filtro colados (ou outros meios semelhantes de baixo tamanho dos poros e tecidos) e pode ser utilizado várias vezes. Ele pode ser vedado em uma embalagem adequada para evitar a perda de água e a secagem do filtro de hidrato de laboratório. Usando estes tipos de embalagens do filtro de laboratório podem ser armazenadas durante vários anos. É também possível vender tubos de diferentes tipos de gel espesso como pré-revestimentos de papel de filtro. 200 ml de água turva do rio Brisbane foram purificadas utilizando este tipo de filtro de laboratório. Os resultados são semelhantes a outros testes, e o filtrado foi água clara. Os sólidos em suspensão e as bactérias foram capturados em cima do filtro que podem ser recolhidos. É possível reutilizar esse filtro várias vezes por lavagem apenas simples. Após a lavagem, todos contaminante capturados no papel de filtro foram removidos e o papel de filtro recuperado de forma semelhante a uma marca nova. Este filtro laboratório hidrato foi reutilizado várias vezes sem qualquer problema. É também possível injetar diferentes tipos de geles de hidrato de aplicação diferentes e testes.

USO - filtra as pequenas, tais como filtros PISCINA

[0225] Tecnologia de filtração de hidrato também tem potencial, a ser utilizado para pequenos-aplicações, tais como piscinas, e ser usado como um novo método de desinfecção e higienização. Saneamento adequado é necessário para manter a clareza visual da água da piscina e impedir a transmissão de doenças infecciosas. Atualmente, a filtração é usada para remover os poluentes, tais como sujidade e detritos e de cloro é usado para matar organismos infecciosos. Areia convencional ou terra diatomácea, filtros são normalmente usados como filtros de piscina. Processos de filtração convencionais não são suficientes para esterilizar completamente a água da piscina; consequentemente, o cloro e o bromo são utilizados como desinfectantes de piscinas. A água é forçada através de um filtro e depois voltou para a piscina. Um filtro de areia alimentados com pressão geralmente filtrar águas turvas de partículas não inferior a 10 microns, enquanto filtro de hidrato pode separar as partículas nanométricas. Os filtros de areia, normalmente, não irão remover as algas e vírus da água da piscina.

[0226] Os compostos geradores de cloro utilizado para desinfecção são tóxicos. Produtos químicos de desinfecção, tais como cloro e outros materiais presentes na água podem gerar subprodutos de desinfecção (DBPs). DBPs resulta de reações entre filtração orgânica e inorgânica na água com agentes de tratamento de químicos durante o processo de desinfecção da água. DBPs estão associados a efeitos negativos sobre a saúde humana. Coramtne produz amina N- nitrosodimetilamina (NDMA), que é possível um carcinógeno humano, bem como DBFs iodados altamente genotóxicos, tais como ácido iodoacético, quando iodeto está presente nas águas de origem. Cloro residual (e outros desinfetantes) também podem responder na rede de distribuição, tanto por outras reações com matéria orgânica dissolvida naturais e com biofilmes presentes nos canos. Além disso, alguns patógenos são resistentes cloro, enquanto os filtros de hidrato podem remover todas as bactérias, microalgas (incluindo algas verde-azuladas) e fungos e vírus.

[0227] Ao contrário dos filtros de areia convencional, um sistema de separação de piscina com base na tecnologia de separação de hidrato captura sólidos em suspensão e o filtrado é água clara. Em uma única etapa, todos os sólidos em suspensão e bactérias e fungos são capturados pelo que não há necessidade de processos de desinfecção mais problemáticos. Usando a tecnologia de filtração hidrato, não há necessidade para a utilização de desinfecção de cloro tóxico, de forma que nenhuma desinfecção com cloro subprodutos tóxicos (DBPs) são geradas utilizando esta tecnologia. O mercado de piscina é grande, por exemplo, 11,7% dos lares australianos têm piscinas. Além disso, porque a elevada qualidade do produto filtrado, em comparação com outros filtros no mercado, especificamente essa tecnologia pode ser utilizada para piscinas públicas ou os de casas de luxo, hotéis de cinco estrela e recursos.

[0228] O gel hidratado pode ser usado em uma variedade de sistemas de filtração convencionais e formas diferentes, tais como filtros de tambor rotativo, filtros de vácuo e os filtros de transporte. No entanto, também é possível adaptar-se simplesmente o pequeno equipamento de teste de filtração em escala utilizado nos exemplos anteriores descritos acima, uma estrutura forte é necessária para suportar o tecido inferior, tal como folha de metal galvanizado ou malha de metal perfurada. Para evitar a destruição de gel é possível pulverizar o líquido para o tanque até que a profundidade da água é suficientemente elevada, para permitir o rápido enchimento do tanque. É também possível colocar um tecido poroso ou de metal duro ou semelhante plástico no topo do gel de hidrato, ou colocar algumas chicanas sob o tubo de alimentação. Outra concepção é mostrada na figura 22, no qual uma região de menor diâmetro 28 casas do gel hidratado. Água é alimentada em piso inclinado 30 e corre para baixo fora inclinado andar 30 no gel hidratado na seção 28. Assim, este projeto pode não precisar fina

[0229] Pulverização ou outras medidas para evitar a destruição gel, porque a água penetra na seção de metal inclinada. Para aumentar a taxa de fluxo deste projeto para algumas aplicações específicas, é também possível para a PL ás uma câmara de vácuo por baixo do reservatório, ou a introdução de ar comprimido para o topo do tanque através de um tubo semelhante às utilizadas em compressores convencionais. Este sistema simples pode ser fabricado a um custo muito baixo através de uma simples modificação para tanques de água convencionais. Ele funciona sem qualquer entrada de energia e eletricidade, se a água é alimentada e removida pela gravidade. Este sistema pode ser capaz de fornecer para o tratamento de água potável para uma aldeia ou um local de mineração remoto ou a base do exército remoto. Ele também pode ser facilmente instalado em um caminhão como uma instalação simples tratamento de água potável móvel. A filtragem da piscina e saneamento semelhante ao fig.23, não é apenas um custo muito baixo e sua manutenção é simples e consome menos energia, mas também não precisa de desinfecção com cloro problemática e, portanto, é seguro para uso.

PROJETOS ALTERNATIVOS

[0230] Separadores de membrana de hidrato pode ser concebido de várias formas e sistemas. Ele pode al assim ser concebido semelhante a membrana de osmose reversa convencional (fig. 28). No desenho estas moléculas de água estão em ambos os lados da camada de hidrato, e tudo. Seções da camada de hidrato serão embebidas completamente em água em qualquer altura durante o processo de filtração. Consequentemente, a razão entre o número de moléculas de água para moléculas de hidróxido de metal será consistente em cada seção do hidrato. Isto pode ser uma vantagem em algumas aplicações. Uma possível escala maior, design conceitual deste sistema, é show na Fig.28. A. compressor ou outro equipamento de pressão semelhante aplica-se a pressão de um lado do filtro. Na figura 28, as moléculas de água e os compostos hidrofílicos viajar para o lado direito da membrana hidrato, enquanto que os contaminantes (de água) ou compostos hidrofóbicos e pigmentos (de sucos) e concentra-se no lado esquerdo da membrana hidrato. À medida que o filtro de hidrato funciona relativamente rápido em comparação com as membranas convencionais de pressão muito baixa, mesmo uma pressão da cabeça é mais provável que seja suficiente para assegurar a taxa de filtração adequada nesta concepção, embora também é aparente que a pressão também pode ser aplicada para aumentar a taxa de filtração. Uma outra designação semelhante é mostrada na Figura 29.

[0231] Outra concepção de uma 'unidade de filtro pode ser hidrato de fluxo cruzado (tangencial), neste design do fluxo de alimentação tangencialmente viaja através da superfície do filtro hidrato, em vez de para dentro do filtro (fig.30). A principal vantagem deste desenho é que, ao contrário do lote como filtro de extremidade morta, o bolo de filtração é lavado, permitindo que o processo seja contínuo em vez de lote. Usando este design menos cegueira ocorre em relação ao projeto beco sem saída. Uma bomba pode reciclar e recircular a alimentação várias vezes em volta da unidade até à concentração desejada conseguida e o retentado concentrado é transferido para fora da unidade.

OUTROS USOS

[0232] Existem milhares de produtos químicos, plantas petroquímicas e refinarias de petróleo ao redor do mundo que podem usar esta tecnologia de separação. Milhares de pequenas e médias plantas também podem usar esta tecnologia devido aos seus baixos custos operacionais e de capital.

[0233] A tecnologia pode também assim ser utilizada em processos de microbiologia industrial e processos farmacêuticos, especialmente para atender aos requisitos de drenagem e de separação altamente dispendiosos para isolar os produtos desejados.

[0234] A tecnologia pode também assim ser usada para tratar efluentes de minas e no tratamento resíduos. Além disso, alguns componentes preciosos como o ouro pode ser perdido como sólidos em suspensão nos efluentes de mina. Também é possível recuperar as matérias sólidas em suspensão preciosos, tais como partículas de ouro pequenas ou pó de carvão a partir de efluentes de minas.

EXEMPLOS COMPARATIVOS - OUTROS TIPOS DE GEL COMO GEL DE AGAROSE

[0235] O gel de agarose (2%) é feito por mistura de 2 g de ágar em 100 ml de água destilada e aquecimento durante um minuto em um forno de microondas. No estado líquido aquecido que passa através do tecido geotêxtil que tem sido utilizado para reter as camadas de hidróxido de hidrato dos exemplos anteriores dadas na presente memória descritiva. O equipamento de filtração, em seguida, foi embebido e o gel de agarose permitiu a solidificação por resfriamento. Brisbane água do rio foi adicionado no topo dos géis. Enquanto o gel de hidróxido de alumínio hidratado filtra a água rápido, nem mesmo uma gota de água passou o gel de agarose. Mesmo depois de vários dias nenhuma gota de água passa do gel de agarose.

[0236] Esta experiência mostra que o gel de hidróxido de alumínio hidratado é diferente de géis convencionais, como o gel de agarose. É por isso que foi denominado hidrato não gel por esta invenção. Apesar de sua aparência ser semelhante aos géis convencionais, sua textura quando tocado é semelhante aos cremes de água leve. As moléculas de água estão soltas e podem facilmente deixar o hidrato. Géis convencionais são sólidos a temperaturas baixas e as moléculas de água estão fortemente ligados a agarose e não pode sair do gel. Se géis convencionais como géis de agarose são aquecidos, eles irão converter-se ao líquido e, portanto, não pode ser utilizado como pré-revestimento. No entanto, a estrutura do gel não se altera hidrato por aquecimento. Se hidrato de hidróxido de alumínio é aquecido a sua aparência e as propriedades físicas e químicas não vai mudar, e que pode ainda ser utilizado como pré- revestimento de filtração. Isso, é por isso que o termo hidrato de hidróxido de alumínio é mais apropriado do que o gel de hidróxido de alumínio.

EXEMPLO — PROJETO BÁSICO DE SEPARADOR DE GEL DE HIDRATO

[0237] A Figura 23 mostra uma designação de base de um separador de gel de hidrato de acordo com uma modalidade da presente invenção. Os componentes mostrados na Figura 23, que são posicionados acima da água limpa irá normalmente ser localizado dentro de um alojamento. A caixa terá normalmente paredes laterais que mantêm o tecido de retenção, o filtro de gel hidratado, o tecido superficial e a mistura de água com as partículas. A caixa terá tipicamente um fundo poroso ou permeável localizado diretamente por baixo do tecido de exploração.

[0238] O separador compreende um tecido de retenção, o qual pode ser um tecido geotêxtil ou qualquer outro tecido que tem o tamanho de poro que é suficientemente pequena para reter o gel hidratado. A camada do gel de hidrato é mantida na parte superior do tecido de exploração e é retida pelo tecido de exploração. Um tecido de superfície opcional pode ser posicionado no topo da camada de gel hidratada, se for desejado recuperar partículas ou outros componentes separados a partir da mistura. A mistura de água e de partículas (ou outros componentes, tais como microorganismos ou moléculas não-polares ou moléculas hidrofóbicas) está posicionado acima da camada de gel de hidrato. Água, sais dissolvidos e líquidos polares pode passar através da camada de gel hidratado e, como resultado, estes componentes são separados dos outros componentes que não podem passar através da camada do gel de hidrato. Os componentes que passam através da camada de gel hidratado podem ser recolhidos na "água pura" abaixo da camada de gel hidratado. Os componentes que não podem passar através da camada de gel de hidrato de se acumular na parte superior da superfície do tecido (quando o tecido de superfície está presente) ou, na ausência do tecido da superfície, no topo da camada de gel hidratado.

[0239] Na presente especificação e nas reivindicações (se houver), a palavra "compreende" e os seus derivados, incluindo “compreendendo” e "compreende" incluem cada um dos números inteiros indicados mas não exclui a inclusão de um ou mais números inteiros.

[0240] Referência ao longo desta especificação com “uma modalidade” ou “um modelo de realização” significa que um determinado recurso, estrutura, ou característica descrita em ligação com a modalidade está incluído em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Assim, a aparência das frases em uma “modalidade” ou em “um modo de realização” em vários lugares ao longo desta especificação não estão necessariamente referindo-se a todos a mesma modalidade. Além disso, as particularidades, as estruturas, ou as características podem ser combinadas de qualquer forma adequada, em um ou mais combinações.

[0241] Em conformidade com o estatuto, a invenção tenha sido descrita em linguagem mais ou menos específica para as características estruturais ou metódicas, é para ser entendido que a invenção não está limitada às características específicas mostradas ou descritas uma vez que os meios compreendem formas preferidas aqui descritas de colocar a invenção em funcionamento. A invenção é, por isso, reivindicada em qualquer das suas formas ou modificações dentro do escopo próprio das reivindicações anexas (se houver) devidamente interpretadas pelos peritos na arte.

Claims

1. Separador para separar um ou mais componentes selecionados de material particulado, material hidrofóbico, material não-polar, micro-organismos, ou vírus de uma mistura de água e do um ou mais componentes ou de uma mistura de um líquido polar e do um ou mais componentes, o separador caracterizado por compreender um retentor poroso e uma camada contínua de um gel de hidrato de hidróxido de metal, em que o retentor poroso é para reter a camada de gel de hidrato de hidróxido de metal, em que o separador é estruturado de modo que o líquido precisa passar através da camada de gel de hidrato de hidróxido de metal antes de sair do separador, para garantir que todo filtrado tenha passado através da camada de gel de hidrato de hidróxido de metal, em que o retentor poroso é localizado a jusante da camada de gel de hidrato de hidróxido de metal, em que a camada contínua de gel de hidrato de hidróxido de metal retém o um ou mais componentes na camada contínua enquanto a água ou o líquido polar passa através da camada contínua, em que a camada contínua de gel de hidrato de hidróxido de metal tem uma espessura de 1 mícron a 1 metro, em que o gel de hidrato de hidróxido de metal é selecionado de hidrato de hidróxido de alumínio, hidrato de hidróxido de magnésio, hidrato de hidróxido de zinco, hidrato de hidróxido de manganês, hidrato de hidróxido de cobalto e hidrato de hidróxido de níquel.

2. Separador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o retentor poroso compreende um tecido, um material tecido, um material foraminoso, um material sólido tendo um ou mais furos ou poros, um material de cerâmica poroso, ou um material sinterizado.

3. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender uma entrada através da qual a mistura entra no separador e uma saída através da qual a água ou líquido polar que passou através da camada do gel de hidrato de hidróxido de metal deixa o separador.

4. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender ainda um retentor a montante que é colocado a montante da camada de gel de hidrato de hidróxido de metal.

5. Separador, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o retentor a montante compreende um tecido, um material tecido, um material foraminoso, um material sólido tendo um ou mais furos ou poros, um material cerâmico poroso ou um material de malha.

6. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada de gel de hidrato de hidróxido de metal tem uma espessura de 1 mícron a 50 cm.

7. Separador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a camada de gel de hidrato de hidróxido de metal tem uma espessura de 1 mícron a 10 cm.

8. Separador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a camada de gel de hidrato de hidróxido de metal tem uma espessura de 1 mícron a 10 mm.

9. Separador, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o gel de hidrato de hidróxido de metal tem pelo menos 10 moléculas de água associadas com cada molécula de hidróxido de metal.

10. Separador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o gel de hidrato de hidróxido de metal tem de 30 a 400 moléculas de água associadas com cada molécula de hidróxido de metal.

11. Separador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o gel de hidrato de hidróxido de metal tem de 37 a 300 moléculas de água associadas com cada molécula de hidróxido de metal.

12. Separador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o gel de hidrato de hidróxido de metal tem de 37 a 90 moléculas de água associadas com cada molécula de hidróxido de metal.

13. Método para separar um ou mais componentes selecionados de material particulado, material hidrofóbico, material não-polar, micro-organismos ou vírus de uma mistura de água e do um ou mais componentes ou de uma mistura de um líquido polar e do um ou mais componentes, o método caracterizado por compreender alimentar a mistura ao separador, conforme definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, e fazer com que a água ou o líquido polar da mistura passe através de uma camada contínua de gel de hidrato de hidróxido de metal enquanto o um ou mais componentes são retidos na camada contínua de gel de hidrato de hidróxido de metal, em que o gel de hidrato de hidróxido de metal é selecionado de hidrato de hidróxido de alumínio, hidrato de hidróxido de magnésio, hidrato de hidróxido de zinco, hidrato de hidróxido de manganês, hidrato de hidróxido de cobalto e hidrato de hidróxido de níquel.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que pressão é aplicada à mistura.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 e 14, caracterizado pelo fato de que o gel de hidrato de hidróxido de metal é preparado através da geração de um hidróxido de metal em água ou em uma solução aquosa para, desse modo, formar o hidrato de hidróxido de metal, ou em que o gel de hidrato de hidróxido de metal é preparado através da mistura de dois ou mais reagentes juntos para, desse modo, formar o hidrato de hidróxido de metal, ou o hidrato de hidróxido de metal é formado por eletrólise.