CN106795457A - 就地清洗并入洗涤机中的膜滤器模块用的清洗配方 - Google Patents
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Abstract
一种碱性清洗配方，其呈干燥形式时包含：i)25wt％到85wt％的有机螯合剂；ii)5wt％到25wt％的碱性化合物；和iii)5wt％到25wt％的表面活性剂。清洗配方可以与水合并而形成水性清洗溶液，其特别适合于就地清洗洗涤机内所安装的膜滤器模块。
Description
技术领域
本发明是针对清洗配方和其用于“就地”清洗并入洗涤机内的聚合物膜基过滤器的用途。
背景技术
用于清洗衣物和器具(如玻璃器具、餐具、扁平餐具、碗碟、厨具和其类似物)的洗涤机在所属领域中是众所周知的。典型的洗涤机包括洗涤桶和电动操作泵，它们被容纳在机柜中。桶可以借助于可密封的门进入。在典型的洗涤循环期间，水与清洁剂合并且在洗涤阶段期间围绕洗涤桶操纵，然后排出所产生的废水。随后在一或多个冲洗阶段，将桶再填充新鲜进料水。膜滤器模块可以并入洗涤机中，以致一个阶段产生的废水通过过滤器模块且再用于同一阶段中或后续阶段中。举例来说，洗涤循环可以包括洗涤阶段，继之为第一和第二冲洗阶段，且第一冲洗阶段产生的废水可以连续地通过过滤器模块且再用于第一冲洗阶段中或分开用于第二冲洗阶段。过滤模块使残渣(包括细菌、病毒、原生动物、油和表面活性剂中的一或多种)至少部分地从废水中除去。随着时间推移，过滤模块内的膜被此类残渣弄脏且必须置换或清洗。用于清洗衣物和器件的清洁剂不大适合于清洗结垢的膜。类似地，工业应用中所用的膜清洗配方不大适合于就地清洗并入洗涤机内的膜滤模块，在洗涤机中，残余清洗溶液接触洗涤机的组件以及衣物或器件。
发明内容
本发明包括碱性清洗配方，其呈干燥形式时包含：i)25wt％至85wt％的有机螯合剂；ii)5wt％至25wt％的碱性化合物；和iii)5wt％至25wt％的表面活性剂。清洗配方可以与水合并而形成水性清洗溶液，其特别适合于就地清洗洗涤机内所安装的膜滤器模块。
附图说明
图1是根据本发明的洗涤机的一个实施例的示意图。
具体实施方式
如本文中所使用，术语“器具”是指例如玻璃器具(例如瓶子)、餐具、扁平餐具(例如刀具、用具)、碗碟(例如餐盘)、厨具(例如罐、平底锅)等物品和在制备、储存或消费期间用于食品和饮料的其它物品。术语“衣物”是指由纺织物或织物制成的物品，包括例如服装和亚麻制品(例如桌布、被褥、毛巾等)等物品。本发明特别适用于“就地”清洗并入洗涤机内的聚合物膜基过滤器，所述洗涤机是为了洗涤衣物而设计。举例来说，衣物通常被矿物质和生物来源的油弄脏。洗涤此类衣物所产生的废水被油污染。过滤此类废水时，存在于水中的油(例如1ppm到1000ppm，更常常10ppm到500ppm，且甚至更常常50ppm到200ppm)弄脏了膜表面。
图1中提供了洗涤机的一个通用实施例的示意图，其中在(10)一般性绘示了洗涤机，其包括适于暂时容纳待清洗物品的洗涤桶(12)。虽然不受特定限制，但洗涤桶(12)优选地包括可密封的门，所述可密封的门为进入内部腔室提供便利。在设计成清洗器件的一个实施例中，洗涤桶(12)可以包括用于在清洗期间固定器件的架子和隔室。在设计成清洗衣物的一个实施例中，洗涤桶(12)可以包括能够绕轴旋转的圆筒形滚筒。洗涤桶(12)与至少一个进水口(14)和废水出口(16)处于流体连通。进水口(14)适于为液体提供一条流入洗涤桶(12)的路径，而废水出口(16)为废水提供了一条从桶(12)流出的路径。入口(14)和出口(16)可以包括阀(14'、16')或连接到阀(14'、16')，所述阀选择性地控制液体进入和流出桶(12)。出于此描述的目的，术语“废水”是指已经用于洗涤或冲洗桶(12)内的物品的水。包含一或多个管道的流体通道(18)从废水出口(16)延伸到进水口(14)。泵(20)提供了一种使水沿着流体路径(18)移动的驱动力。如下文将描述，可以利用一或多个泵。
膜滤器模块(22)沿着流体路径(18)定位。虽然绘示成单个单元，但多个过滤器模块可按并行的串联配置使用。膜滤器模块(22)可以包括多种多样的膜基模块(例如螺旋形缠绕、中空纤维、毛细管、扁平圆盘，和管状膜模块或“元件”)。代表性半透膜包括由以下各物制成的半透膜：各种聚合物，包括聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚烯烃等。还可以使用陶瓷或金属膜。膜可以适用于多种多样的应用，包含(但不限于)微滤(MF)和超滤(UF)。在优选实施例中，模块包括多个位于外壳的内部腔室内的半透膜。为了优选地除去残渣(例如食物、油脂、蛋白质、油和其类似物)，可以选择过滤器模块(22)内所用的中空纤维膜的平均孔径，例如微滤范围内的平均孔径(即0.1微米到5微米)。在一个优选实施例中，膜平均孔径是在超滤范围(即0.01微米到0.10微米)内，以便至少部分地除去原生动物、细菌和病毒。通过平均流动孔径小于0.05微米的超滤可以另外除去大量的表面活性剂(例如作为实例)。在一个实施例中，多个中空纤维半透膜在内部腔室内轴向定向。中空纤维的末端借助于众所周知的“罐封”技术从内部腔室中密封，其中中空纤维的一个或两个末端打开且与在端盖组合件内所形成的一或多个外部腔室处于流体连通。在一个优选实施例中，过滤器模块(22)包含管状外壳(例如长度超过宽度的细长外壳)，其沿着两个相对末端之间的轴延伸并界定内部腔室。过滤器模块的外围是圆筒状，具有圆形横截面。外壳可以由各种材料建构，例如塑料、陶瓷、金属等，但是，在一组优选实施例中，外壳由例如聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)等可注射成型的塑料制成。代表性实例包括DowTMUF模块SFX2660和SFX 2680的小型化型式。
洗涤机(10)可以进一步包括与过滤器模块(22)处于流体连通的通气器(24)。通气器向过滤器模块的内部腔室提供气泡源(例如空气泡)，从而促进残渣脱离膜表面。在一个实施例中，通气器包含一或多个与例如环境空气等气体来源处于流体连通的气体喷嘴。气体压力可以由独立的泵或鼓风机(未示出)产生。或者，可以使用用于使水沿着流体路径(18)移动的相同泵(20)产生气泡。举例来说，通气器(24)可以包括沿着流体路径(18)定位的阀门，所述阀门选择性地打开以允许在水通过所述路径时将空气抽到流体路径中，即，借助于文丘里效应(Venturi effect)。虽然未绘示，但是通气器也可以与洗涤桶(12)处于直接流体连通，以在清洗或冲洗阶段期间将气泡提供给桶。
洗涤机包括适于连接到水源(例如自来水)的给水口(26)、适于与外部排液管连接的废液排出口(28)以及适于外部排液管的过滤器排出口(30)。废液排出口(28)和过滤器排出口(30)可以组合成单个孔口。每个孔口可以包括在操作期间可以选择性地打开或关闭的阀。
在一个优选实施例中，洗涤机(10)的上述组件一体式容纳于机柜(32)内。在一个优选的商业实施例中，过滤器模块(22)的尺寸相对小于洗涤机，例如过滤器模块(22)与机柜(32)的体积比优选1:20到1:1000。
洗涤循环可以包括至少一个洗涤阶段，继之为至少一个且优选两个冲洗阶段，且可以包括至少一个再使用来自前一阶段的已经通过过滤器模块(22)的水的阶段。洗涤阶段的特征在于水与清洁剂或其它清洁组合物组合，而冲洗阶段一般不包括清洁剂(但是可以使用阻垢剂)。也就是说，在一个优选实施例中，洗涤循环包含至少一个洗涤阶段，其包含将水和清洁剂引入洗涤桶中；继之为至少一个冲洗阶段，其中将已经通过过滤器模块的废水再引入洗涤桶中，不添加清洁剂。
在操作中，有待清洗的物品安置在洗涤桶(12)内且给水借助于给水口(26)选择性地进入洗涤桶(12)。自动化阀和泵可以促进此过程，从而实现最优水位。还可以提供清洁剂或其它清洗化合物且喷洒所产生的洗涤水，搅拌或以其它方式围绕桶(12)操纵以使残渣脱离物品。随后，即典型10到30分钟，洗涤阶段结束且所产生的废水借助于废水出口(16)从桶(12)排出。再一次，自动化阀和泵(20)可以促进此过程。废水可以通过打开废液排出口(28)从洗涤机(10)中除去，或废水(或其一部分)可以通过过滤器模块(22)回收。
在洗涤阶段后，开始一或多个冲洗阶段。使用水(包含来自给水口(26)的给水或通过过滤器模块(22)的膜的渗透液，或两种水源的组合)作为冲洗水且通过进水口(14)引入洗涤桶(12)中。渗透液比新鲜给水的优选混合比是至少3:1。当以交叉流动模式操作时，不能通过膜的浓缩废水可以借助于过滤器排出口(30)排出。当以死端流动模式操作时，残渣被收集在模块(22)内，其可以周期性地置换。在一个优选实施例中，来自洗涤阶段的废水经由废液排出口(28)除去，但来自第一冲洗阶段的废水通过过滤器模块(22)回收并再使用。
本发明包括特别适于“就地”清洗并入洗涤机内的聚合物膜基过滤器的方法的清洗配方。清洗配方可以用固体(例如粒状、粉末、团块等)或液体(例如凝胶、浆液、溶液等)形式提供。用固体(干燥)形式提供时，清洗配方优选包含：
i)25wt％到85wt％、36wt％到75wt％、45wt％到75wt％且更优选55wt％到75wt％的有机螯合剂；
ii)5wt％到25wt％且更优选6wt％到14wt％的碱性化合物；和
iii)5wt％到25wt％且更优选10wt％到20wt％的表面活性剂。
适合有机螯合剂的实例包括：氨基羧酸和相应盐，诸如乙二胺四乙酸(EDTA)和其相应盐(例如EDTA-2Na、EDTA-4Na)。其他适合螯合剂包括六偏磷酸钠(SHMP)、聚丙烯酸、顺丁烯二酸、二乙三胺五乙酸、柠檬酸、谷氨酸、羟乙基乙二胺三乙酸和氮基三乙酸，以及其相应盐(尤其是钠盐和钾盐)。适合碱性化合物的实例包括：碱金属或碱土金属盐(优选水溶性盐)；例如金属氢氧化物，诸如氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂、氢氧化钙、氧化钙；金属碳酸盐，诸如碳酸钠、碳酸氢钠(sodium dicarbonate)和碳酸钾；金属硅酸盐，如正硅酸钠、正硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾、倍半硅酸钠和倍半硅酸钾；乙醇胺，诸如单乙醇胺和二乙醇胺。其中，优选氢氧化钠。
适合表面活性剂的实例包括阳离子表面活性剂(例如季铵物质)、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂(例如具有烃尾(例如烷基)和阴离子官能基作为头部(例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸盐))。优选的烷基硫酸盐包括：月桂基硫酸铵、十二烷基硫酸钠(SDS)和相关的烷基醚硫酸盐月桂醚硫酸钠(SLES)和肉豆蔻醇聚醚硫酸钠。优选的磺酸盐包括十二烷基苯磺酸钠钠(SDBS)。SDBS是优选的表面活性剂。
除上述化合物之外，清洗配方可以进一步含有无机增效剂、分散剂、表面活性剂、消泡剂、污垢形成阻止剂、造粒剂、填充剂、破裂剂、破裂活化剂、表面改性剂、防腐剂、防止再染色剂、荧光增亮剂、消毒剂、酶、芳香剂、着色剂、醣类或醣酸，或其盐。
本发明包括“就地”清洗安装于洗涤机(10)内的膜滤器模块(22)的方法。如本文中所用，术语“就地”意指膜滤器模块(22)仍然安装于洗涤机(10)内。方法包含将上述清洗配方引入洗涤机(10(例如借助于进水口(14))内，以便清洗配方被稀释而形成通过膜滤器模块(22)的水性清洗溶液。清洗溶液在用新鲜水置换之前，在膜滤器模块内优选驻留至少30分钟且更优选驻留30到120分钟。在一个实施例中，清洗溶液静置于模块(22)内，以便膜浸泡在清洗溶液内。在另一个实施例中，清洗溶液沿着洗涤桶(12)与膜滤器模块(22)之间的流体路径(18)循环。在又另一个实施例中，清洗溶液间歇地被泵(20)从洗涤桶(12)驱动到膜滤器模块(22)中，例如清洗溶液被抽吸到膜滤器模块(22)中且允许浸泡10到20分钟，随后将膜滤器模块(22)通气1到5分钟，且随后通过抽吸洗涤桶(12)中和/或洗涤桶(12)与膜滤器模块(22)之间的流体路径中的清洗溶液来置换膜滤器模块(22)中的残余清洗溶液。水性清洗溶液优选包括：
i)2500ppm到8500ppm、3600ppm到7500ppm、4500ppm到7500ppm且更优选5500ppm到7500ppm的有机螯合剂(例如EDTA或其盐)；
ii)500ppm到1500ppm的碱性化合物(例如NaOH)；和
iii)500ppm到2500ppm且更优选1000ppm到2000ppm的表面活性剂(例如SDBS)。
可以加热清洗溶液以改善功效。在一个优选实施例中，水性清洗溶液是在30℃到90℃、优选50℃到80℃且更优选60℃到80℃的温度下引入进水口(14)中。
优选通过通气器(24)将气泡引入膜滤器模块(22)中来进一步清洗膜。气泡朝上流动通过模块(22)且将在膜表面上收集的残渣驱离。气泡然后可以借助于过滤器排出口(30)选择性地离开模块(22)。在一个优选实施例中，膜滤器模块(22)充满气泡，同时水性清洗溶液驻留于膜滤器模块(22)内。另外，给水可以周期性地反向冲洗通过膜且借助于过滤器排出口(30)从模块(22)中除去。通气可以在洗涤或冲洗阶段之后进行，或在一或多个阶段期间可以是连续或间歇的。
实例
使用油性废水(普通衣物洗涤所得到，包含油、粉尘、皮脂且存在于水中的油小于50ppm)来操作如结合图1所述的洗衣机，以模拟脏衣物的反复洗涤循环。过滤器的渗透液连续循环到洗涤桶中。操作周期之后，过滤器的通量下降到低于过滤之前的初始通量的30％。然后将清洗配方溶解于含有65℃自来水的洗涤桶中且将所产生的水性清洗溶液抽吸到过滤器模块中且允许浸泡10分钟，随后通气，且随后，所述溶液用洗涤桶中剩余的水性清洗溶液置换。所述过程重复10次且浸泡总时间是100分钟。随后，过滤器模块中的水溶液用新鲜水置换。
在用油性废水操作之前(通量初始)，用油性废水操作之后(通量下降)和清洗之后(通量回收)，测试过滤器模块的通量。回收率是按(通量回收/通量初始)*100％计算。结果概述于表1中。在各实验中，清洗配方是干燥粉末，其包括EDTA-4Na作为有机螯合剂、SDBS作为表面活性剂、NaOH作为碱性化合物、柠檬酸钠作为缓冲剂、SHMP作为腐蚀抑制剂，和其它添加剂。
表1
Claims (12)
1.一种呈干燥形式的碱性清洗配方，其包含：i)25wt％到85wt％的有机螯合剂；ii)5wt％到25wt％的碱性化合物；和iii)5wt％到25wt％的表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的清洗配方，包含：i)36wt％到75wt％的有机螯合剂；ii)6wt％到14wt％的碱性化合物；和iii)10wt％到20wt％的表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的清洗配方，包含：i)55wt％到75wt％的有机螯合剂；ii)6wt％到14wt％的碱性化合物；和iii)10wt％到20wt％的表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的清洗配方，其中所述有机螯合剂是EDTA或其盐。
5.根据权利要求4所述的清洗剂，其中所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠。
6.一种就地清洗安装于洗涤机内的膜滤器模块的方法，所述方法包含将水性清洗溶液引入所述洗涤机(10)内，以便所述清洗溶液通过所述膜滤器模块(22)；且其中所述水性清洗溶液包含根据权利要求1所述的清洗配方的水溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述洗涤机(10)包含：
洗涤桶(12)，
与所述洗涤桶(12)处于流体联通的进水口(14)和废水出口(16)，
从所述废水出口(16)延伸到所述进水口(12)的流体路径(18)，和
沿着所述流体路径定位的膜滤器模块(22)；和
其中所述方法包含将所述水性清洗溶液引入所述进水口(14)中，以便所述清洗溶液通过所述膜滤器模块(22)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述水性清洗溶液在所述膜滤器模块(22)内连续驻留至少30分钟。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述水性清洗溶液是在30℃到90℃的温度下引入所述洗涤机(10)中。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述水性清洗溶液沿着所述洗涤桶(12)与膜滤器模块(22)之间的所述流体路径(18)循环。
11.根据权利要求6所述的方法，其中所述洗涤机(10)进一步包括与所述膜滤器模块(22)处于流体联通的通气器(24)，且其中所述膜滤器模块(22)充满气泡，同时所述水性清洗溶液驻留于所述膜滤器模块(22)内。
12.根据权利要求6所述的方法，其中所述水性清洗溶液包含：i)2500ppm到8500ppm的所述有机螯合剂；ii)500ppm到1500ppm的所述碱性化合物；和iii)500ppm到2500ppm的所述表面活性剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |