CZ89993A3 - Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use - Google Patents

Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use Download PDF

Info

Publication number
CZ89993A3
CZ89993A3 CZ93899A CZ89993A CZ89993A3 CZ 89993 A3 CZ89993 A3 CZ 89993A3 CZ 93899 A CZ93899 A CZ 93899A CZ 89993 A CZ89993 A CZ 89993A CZ 89993 A3 CZ89993 A3 CZ 89993A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
membrane
oil
layer
binder
powder
Prior art date
Application number
CZ93899A
Other languages
English (en)
Inventor
Nicolaos Dipl Phys Iniotakis
Willi Keutmann
Claus-Benedikt Von Der Decken
Original Assignee
Nicolaos Dipl Phys Iniotakis
Willi Keutmann
Decken Claus Benedikt Von Der
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE19924210413 priority Critical patent/DE4210413C2/de
Priority to EP93107429A priority patent/EP0623380A1/de
Application filed by Nicolaos Dipl Phys Iniotakis, Willi Keutmann, Decken Claus Benedikt Von Der filed Critical Nicolaos Dipl Phys Iniotakis
Priority to CZ93899A priority patent/CZ89993A3/cs
Publication of CZ89993A3 publication Critical patent/CZ89993A3/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/08Thickening liquid suspensions by filtration
    • B01D17/085Thickening liquid suspensions by filtration with membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • B01D67/00413Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state by agglomeration of nanoparticles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0083Thermal after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/05Cermet materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11BPRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B13/00Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/02Hydrophilization
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08Specific temperatures applied
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/08Specific temperatures applied
    • B01D2323/081Heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/12Specific ratios of components used
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/36Hydrophilic membranes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/74Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

Hen b r ána pro dělení polvdisperzí a neb·.? emulzi a zp ů s o b robv membrány
Oblast techmkv
Vynález se týká nenbránv pro dělení polvdisperzí a/nebo enulzí v jejich kontinuální a dispergované a nebo emulgované fázi.
Dosavadní stav techniky
Membránové filtry pro oddělováni hrubě dispergovaných, koloidních až nolekulárně dispergovaných částeček z tekutin jsou známé. Odpovídající propustnost membrány, její perraeabilita, se určuje z daného odměření a z počtu pórů v membráně, kterými vždy souvislá fáze prostupuje. .Membránové filtry se hodí pro koncentraci, frakční dělení nebo čištění obzvláště také u makromolekulárníeh roztoků. Pro takové ultrafiltrace se převážně používají membrány z celulózy a jejich deriváty nebo ze syntetických polymerů. Za účelem stabilizace tenkých membránových blanek se tyto blanky fixují na pórovitých nosných tělesech.
Dosud známé membrány vykazují při vysokém dělicím účinku jen malou permeabilitu. Lehce se zablokovávají a musí být uvolňovány proplachováním při vysokých rychlostech proudění na površích membrán. Objemu tekutin, které k tomu musí být vynaloženy, mohou činit padesáti až stonásobek perneujícího průtokového množství. Nevýhodná je také citlivost membrán na mechanické účinky a jejich nízká teplotní stálost, odpovídající organickým látkám.
Tyto nevýhody známých membránových filtrů zužují jejich oblast použití, komplikují vedení procesu a vedou ke zvýšených investičním a provozním nákladům. Zpracování emulzí silikonového oleje a vody nebo ultrafiltrace emulzí olivového oleje a vody jsou při použití membránových filtrů znaného druhu nákladově náročené. Především se nedá zablokování membrán kontrolovat s realisticky vyhovujícími náklady.
Podstata vynálezu vynález si klade za úkol vytvořit membránu pró dělení emulzí a nebo disperzí, která při dostatečné perneabi1itě vykazuje vysokou mechanickou pevnost a stabilitu a jejíž perneabi1ita je vždy jednoduchým způsobem přizpůsobitelná disperzí anebo enulz i.
Tento úkol je u membrány výše uvedeného druhu řešen tím, že jako membrána je na pórovité opěrné kostře jako nosném tělese nanesena membránová vrstva z pojeného práškového matreiálu, přičemž zrnitosti prášku a pojivo pro vytvoření vrstvy jsou určeny tak, že vrstva obsahuje propouštěcí otvory, jimiž může souvislá fáze procházet, ale dispergovaná a/nebo emulgovaná fáze je však v podstatě zadržována. Optimální zrnění prášku a příslušného pojivá se dá zjistit empiricky podle emulze, popřípadě disperze, která se má dělit. Čím jemnější je práškový materiál použitý pro vytvoření. vrstvy, tím vyšší je dosažený filtrační účinek. Pro volbu zrnění prášku jsou směrodatné vždy obě charkteristícké vlastnosti prášku, a to střední průměr práškového zrna a charakteristika (podle DIN 4190), přičemž permeabilita membránové vrstvy, která se nastavuje, je ve vztahu k charakteristice .
Jako práškové materiály jsou vhodné kovový a keramický prášek, ale také plastový prášek. Pro dosažení vysoké tepelné stálosti membránové vrstvy je však dávána přednost kovovým nebo keramickým práškovým materiálům. Pro zvýšenou provozní teplotu je však použitelná také tepelně stálá plastická hmota, jako např. mletý teflon.
Pro dělení emulze, popř. disperze je výhodné zesílit afinitu membrány na souvislou fázi, t.j. membránovou vrstvu například u emulzí vody ve vodě hydrofilizovat, u emulzí vody v oleji naopak řešit jako hydrofobni, tedy odpudivou pro vodu. Vedle práškového materiálu je pro afinitu membránové vrstvy rozhodující také nastavený množstevní poměr mezi práškovým materiálem a pojivém. Pro hydrofilní, pro vodu propustné membrány se prokázaly jako vhodné keramické práškové hmoty, jako Al2O3, Crkáš, ZrO^ a také grafit, přičemž se hydrofilní vlastnosti dosáhnou u keramického práškového podílu nejméně 55 hmot.(zbytek je pojivo). Nastavení membrány na afinitu vždy vůči souvislé kapalné fázi, která má procházet membránovou vrstvou se zvýší permeabilita membrány a zabrání se v rozsáhlé míře zablokování membrány. Ovlivnit se dá propustnost membrány a -jeji hydrofilní a hydrofobni vlastnost také pigmentováním propustné membránové vrstvy. Tak působí např. pigmenty, jako prášky vyrobené na bázi SiO3, např. Aerosil 200B, hydrofilne, zatímco např. Aerosil 972R a/nebo kovové prášky jako pigmenty nastavují vrstvu hvdrofobně.
Jako pórovitá nosná kostra pro membránovou vrstvu se účelně použije kovové rouno nebo kovová tkanina nebo skleněná tkanina s Šířkou oka mezi 5 a 60 /um.
Pro výrobu membrány se na pórovitou opěrnou kostru nanáší hmota lnoucí k opěrné kostře, vyrobená ze zrnitého prášku, pojivého prostředku pojícího zrna prášku (pojivo) a rozpouštědla, a nanášená hmota se při vypuzováni rozpouštědla na opěrné kostře suší a zpevňuje. Přitom se zrnění prášku použitého pro výrobu hmoty a pojivo voli tak, že na opěrné kostře po sušení a zpevnění hmoty membránová vrstva obsahuje průchozí otvory, které při zadržování dispergované nebo emulgované fáze umožňují průchod souvislé fáze. S výhodou se používají keramické (oxidy, karbidy, grafit) nebo kovové práškové materiály s velikostmi zrna menšími nebo rovnými 15 /um. Jako pojivo se použijí organická pojivá
-4(pryskyřice) a odpovídající rozpouštědlo pro pojivo v mísících poměrech, které vedou k viskositě hmoty vhodné pro její nanášení na opěrnou kostru, například stříkáním nebo válcováním .
Aby se zlepšila homogenita membránové vrstvy, nanáší se podle dalšího znaku vynálezu hmota ve více vrstvách, přičemž po každém nanesení následuje sušení a vyhřátí membránové vrstvy. Po nanesení poslední z vrstev se celá membránová vrstva slinuje na opěrné kostře při teplotě okolo 400“, Vedle zvoleného, vždy použitého práškového materiálu a jeho zrnitosti a zvolenému mísícímu poměru mezi práškovým materiálem a pojivém určuje také tlouštka membránové vrstvy permeabilitu a melekulární dělicí mez membrány. Aby membrána vykazovala dostatečnou pevnost a stabilitu, ale také dostatečnou tažnost (duktilitu), je účelné použít na 70 hmotnostních dílů pojivá 70 hmotnostních dílů práškové hmoty.
Pro vytvoření hydrofilních membránových vrstev se s výhodou používají keramické práškové materiály, jako Ai203, Cr2O3, ZrO2 a grafit, s hmotnostním podílem více než 55 hmot.% ve směsi práškového materiálu a pojivá, při hmotnostním podílu od 50 do 55 hmot.% keramického prášku vznikne membránová vrstva, která pokud jde o její afinitu k vodě vykazuje nehomogenity. Membránové vrstvy tohoto druhu jsou amfoterní, t.j. chovají se jak hydrofilně, tak i hvdrofóbne.
Obzvláště významné je použití membrány při čištění odpadní vody, vznikající při výrobě olivového oleje. Při výrobě olivového oleje vznikají toxicky působící odpadní vody, které jsou biotechnologickým způsobem '“jen obtížně ěistitelné. Kromě toxických látek, jako fenolů nebo taninů, jsou v odpadní vodě obsaženy také znovu zhodnotítel né látky, a to cca 2 až 5 hmot.% cukru, cca 7 hmot.% rozpuštěných solí, 0,3 až 0,5 hmot.% organických barviv a 0,3'až 3 hmot.% zbytkového olivového oleje, který je v emulgované formě. Pro oddělování a opětovné získávání emulgovaného olivového oleje se výhodně použije hydrofilní membránová vrstva, zhotovená z hmoty obsahující keramický prášek (Al^Ojl a organické pojivo (polyethersulfony) s 55 až 50 hmot.á keramického prášku se zrnitosti prášku menší nebo rovnou 15 un, přičemž pro nastaveni viskozity pro nanášeni hmoty na opěrnou kostru z nerezové oceli s velikostí oka 5 až 60 /um se použije organické rozpouštědlo (kupříkladu aromatický uhlovodík něho X-methy1-pvrrolidon).
Podstatný význam má to, že taková membrána působí rovněž demulgačně na emulzi oleje ve vodě, t.j. že se dá jednoduchým způsobem oddělovat od vody olej, který obsahuje jeik část pronikající nebo permeující membránou, v tomto textu dále nazývanou permeát, ale především zůstávající část zadržená nebo retenovaná membránou, v tomto textu dále nazývanou reten át, po odtoku od membrány.
Zařízení pro získávání zbytkového olivového který vzniká při výrobě olivového oleje, vychází z račního systému osazeného v přitéká na primární straně strany fi Jerového tělesa je odtoku odpadní odpadní voda. odváděna oleje vodv, u oleje, f iltněhož
Ze sekundární zbavená voda.
Podle vynálezu se použije jako filtrační membránová vrstva z vázaného pojivého materiálu, nanesená na opěrné kostře, přičemž pro vytvoření membránové vrstvy jsou prášková zrna a pojivo voleny tak, že ve vrstvě vznikají průchozí otvory pro emulgovaný olivový olej je zadržován. Odtok z podstatné Části zbavené olje od primární olejového odlučovače, v němž se na povrchu vodnou fázi a odpadní vody strany ústí do kapaliny zbývající olivový olej usazuje a oddtud je odebírán. Podle dalšího 2naku vynálezu je účelné zapojit ralelně několik filtrových pafiltěles, přičemž ze všech trových těles jsou odtoky pro permeát sváděny dohromady ze sekundárních stran membrán.
-oAby se popřípadě části olivového oleje, které proidou spolu s proniklou kapalnou fázi nenbránoven vrstvou, ještě př^d odtokem permeátu z filtračního systému zachytily, ústí potrubí na vedení permeátu na sekundární straně membránové vrstvy do dalšího olejového odlučovače, v němž se zbývající olivový olej usazuje nu povrchu permeátu. Z nyní zůstávající zbytkové vody prosté oleje mohou být eventuelně získávány ještě obsažené toxické látky a užitné látky, dříve než je po té získaná čistá voda odváděna do okolí.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l schéma zařízení pro čištění odpadních vod obsahujících olivový olej a obr.2 podrobnost filtrační komory.
Příklady provedení vynálezu
PŘÍKLAD 1
Na obr.l je znázorněno jako příklad provedení filtračního systému filtrační zařízení pro čištění odpadních vod, které jsou produkovány při výrobě olivového oleje. Odpadní vody obsahující zbytkový olivový olej v dispergované a emulgované formě, přičemž se jedná o emulzi oleje ve vodě. V emulzi je emulgováno přibližně 0,3 až 3 hmot.% olivového oleje, který má být získán ve filtračním zařízení.
Za tímto účelem jsou odpadní vody přicházející z výrobního zařízení olivového oleje odpadním potrubím 1, eventuelně při předřazení neznázorněné shromaždovací mezilehlé nádrže, spojeny se sací stranou čerpadla 2 odpadních vod. Od Čerpadla 2 odpadních vod je vedena emulze oleje ve vodě přes přívod 3, v němž jsou.vřazeny uzavírací kohouty 4^ a jj, k filtračnímu systému, který ve znázorněném příkladě provedení obsahuje dvě usazovací komory 6 a 7 pro odlučování
-Ίdispergovaného olivového oleje a filtrovou komoru 8. Olivový olej, který se usazuje v usazovací komoře 6, je odváděn přes olejové potrubí 9 po otevření uzavíracího kohoutu 19, přičemž zbytková emulze oleje ve vodě se odvádí z usazovací komory 6 prostřednictvím dopravního čerpadla 11, které se nachází ve spojovacím kanálu 12 mezi usazovací komorou 6 a filtrační komorou 8. Ve spojovacím kanálu 12 je vřazen uzavíratelný odtokový kohout 13.
V usazovací komoře 6 a filtrační komoře 8 jsou při pohledu ve směru proudění emulze oleje ve vodě, zařazeny za sebou ve směru prouvé šipky 14. Filtrační komora 8 je vybavena hydrofilní membránou 15 jako filtračním tělesem. Na primární straně membrány teče do primární komory 16 filtrační komory 8 emulze oleje ve vodě a ze sekundárná strany membrány 15 lze odebírat vodu v zásadě prostou oleje jako permeát (proniklou složku). Olej, který je jště obsažen v permeátu, se nakonec získává v usazovací komoře 7 a je odváděn přes olejové potrubí 18 s uzavíracím kohoutem 19, napojené na usazovací komoru 7. Voda prostá oleje teče přes potrubí 20 s čistou vodou po otevření odtokového kohoutu 21 do okolí.
Zadržená složka (retenát), zůstávající v primární komoře 16 filtrační komory 8, a obohacený demulgovaným olivovým olejem, je veden zpět po zpětném potrubí 22 k usazovací komoře 6. Proud reten átu ve zpětném potrubí 22 je řízen regulačním ventilem 23 použitým ve zpětném potrubí. Nastavením proud retentátu se řídí také množství emulze ve vodě proudící v přívodu 24 filtrační komory 8. K tomu slouží regulační ventil 25 v regulačním obtoku 26, který spojuje pro zpětné vedení přebytečně dopravované emulze oleje ve vodě pro zpětné vedení od dopravního čerpadla 11 tlakovou a sací stranu dopravního čerpad1 a.
Ve spojovacím kanálu 12 na přívodu 24 je uložen uzavírací věnčil 27. Také v odtoku permeátu je imistén potrubí 28 uzavírací ventil 29· Regulační ventily 23 , 2_5 jsou nastaveny vždy tak, že mezi přítokem nezulze oleje ve vodě a prouděn perneátu nebo reten.átu je nastaven množstevní poměr přizpůsobený požadované filtraci. Proud permeátn pro oddělování v nén ještě obsaženého olivového oleje je veden přes potrubí 28 pro vedeni perneátu veden do usazovací komory 7.
Usazovací komory 6., 7_ jsou upraveny tak, že olivový olej vždy demulgovany ve vodě se může usazovat ve vodě shromaždující se v usazovací komoře. Olej proudí z usazovacích komor v nejjednodušším případě přes přepady a může samozřejmě*být také odsáván z vodního povrchu z usazovací komory. Voda oddělená od demulgovaného oleje se odvádí ze dna usazovacích komor a přitom odtéká z usazovací komory 6 pres spojovací kanál 12 emulze oleje ve vodě ještě obsahující olivový olej, zatímco se 2 usazovací komory 7 dá odebírat‘potrubím 20 na čistou vodu oleje prostá voda.
V příkladě provedení se v čisticím zařízení znázorněném na výkrese čistí odpadní vody z výrobního zařízení na výrobu olivového oleje. Odpadní vody obsahují cca
0,6 hnot.ž olivového oleje, Byl zbaven oleje objem odpadních e> , ‘f’ vod (mJ/h) o velikosti v2 - 1,2 m3 h s obsahem oleje mx (kcj/h) mx přibližně rovným 7 kg/h. Ve výkrese jsou udány proud odpadních vod, jakož i proudy reten.átu, permeátu a čisté vody vždy na dopravních vedeních n pro objemové proudv o o vtl v /n3/h. Výše uvedený proud odpadní vody vx - 1,2 m3 h teče po uvedení čerpadla 2 ta odpadní vodu a otevření uzavíracích kohoutů 4, 5 přes přívodní vedení 2 usazovací komoře 2·
V usazovací komoře 6 §e odvádí demulgovany olivový olej a zbývající emulze oleje ve vodě se čerpá k filtrační
O komoře 8. Spolu se zpět vedeným reteniátem v2a - 2,8 m3/h í0tak přitéká do usazovací komory 6 objemový proud Ve - 4 m3 h. V usazovací komoře 6 se získává olivový olej v nnožd štvi nu o velikosti 0,97 x rti, a proud emulz^ oleje ve vodě v±J. - 4 n3 h (získané množství oleje zmenšuje objemový proud jen nepatrně) se dopravuje k dalšímu děleni olivového oleje a vody ve filtrační komoře S.
Hydrofilní membrána 15 použitá ve filtrační komoře ři působí ve filtrační komoře dvojím způsobem. Jednak slouží k mikrofíltraci, přičemž na sekundární straně mebrány se v široké míře získává vi. da zbavená ole je, jednak se emulze oleje ve vodě demulguje a dochází k rozdělování obou kapalinových fází oleje a vody. Toto rozdělí se dosahuje nejen v permeátu, takže se olivový olej, který je ještě v permeátu přítomný, dá jednoduchým způsobem oddělovat v odlučovači 7, ale rozděluje se také reten.át. Ve zpětném potrubí 22 tak teče demulgovaná směs oleje a vody, která může být v usazovací komoře 6 dělena.
Množství oleje, které s vodou permeuje hydrofilní membránou 15 , závisí na zadržovací schopnosti membrány (retenční faktor) a poměruS^ množství mezi proudem permeátu «
v-a k přítokovému proudu v2.x k filtrační komoře 8
Z filtrační komorv 3 odvádí oroud vodv v2 se potrubím 28 pro vedení 1,2 m3,h, a poměr iXje tak o o
VJtí, V;,4 . permeátu nastaven na pn v3J m3/h nastaven na 0,3. Proud reten átu, který je zpětně veden do usazovací komory 6, činí o
V O T
2,8 m3 h, jak je uvedeno výše.
Z permeátu proudícího z usazovací komory e
příkladě provedení získává ještě množství mia = 0,03 se «
x m L a do okolí odtéká v,.
1,2 m3 h vody prosté oleje
Filtrační komora 8 obsahuje v příkladě provedení, jak je znázorněno na obr.2, větší počet deskovitých membrán 15, které probíhají vzájemně spolu rovnoběžně a tvoří mezi
-bisebou proudové kanály 30, 31. Vždy střídavě slouží jeden z proudových kanálůjako proudový kanál pro vytváření prinárni komory 16. v- filtrační komoře 3 a tyto proudové kanály jsou proto nazývány jako primární kanály 30, zatímco vždy sousední proudové kanály oddělované od primárních kanálů 3 0 jednou z membrán 15 tvoří sekundární komoru‘17 a jsou proto nazývány sekundární kanály 30. V příkladě provedení nají primární a sekundární kanály 30, 31 následující rozměry: proudový průřez 4 :< 270 nm3, délku kanálu 620 mm, přičemž celková účinná plocha membrány ve filtrační komoře ý činí 1,4 m3.
V primárních kanálech 30 jsou vsazeny sítě 32 z plastu pro zvýšení turbulence proudění v primárních kanálech 30, přičemž v sekundárních kanálech 31 se nacházejí pro podporování membrán pórovitá opěrná tělesa 33. V příkladě provedení je přítok 24 k filtrační komoře 8 při kolmo stojící filtrové komoře napojen na filtrové komoře zezdola a retentát odtéká přes vratné potrubí 22. Potrubí 28 na vedení permeátu je napojeno po straně na filtrační komoře 8. Permeát vystupuje ze sekundárních kanálů 31 přes otvory 34 do potrubí 28 pro vedení permeátu.
V primárních kanálech 28 byly rychlosti proudění na vstupu nastaveny mezi v - 15,4 a 23,1 cm,s, na výstupu v
7,7 až 18 cm/s. Tlakový rozdíl mezi primární a sekundární stranou membrány 18 ve filtrační komoře 8 byl na cca 0,05 až 0,07 MPa. Zablokování hvdrofilní membrány použité ve filtrové komoře nebylo po provozní době 700 hodin pro odstranění oleje z odpadních vod obsahujících olivový olej zjištěno.
Vedle množstevního poměru r mezi proudem permeátu a přítokem emulze oleje ve vodě 0,3 byl filtrační systém provozován také při poměru 0,5. Poměry nastavující se při obou hodnotách íT jsou dávány v následující tabulce:
'.· i m · i i v;-.n3 h n„ mL ňLa m± mA fkg hi
0, 3 l , 2 4 , 00 0, 07 0,0 3 7
0 . 5 1 , 2 2,4 0,95 0,05 7
PŘÍKLAD 2
Zařízení znázorněné na obr.l se dál použít, pro čištění vody ze spodních částí lodí, která vzniká při lodní dopravě jako olej obsahující odpoadní voda a také označovaná sloop. Odstraňování takových odpadních vod je velni problematické. Takové při dopravy ropy vznikají při vykládání olejových tanků odpadní vody obsahující olej v důsledku oplachování stěn tanku tlakovou vodou. Obzvláště obtížné je zpracovávat takové emulze, jetliže obsahují s lanou vodu.
Filtrační systém znázorněný na obr.l se použil při odstraňováni vody ze spodních prostor lodě s obsahem 2 % oleje. Bylo zpracovávání cca 20 m3 takových odpadních vod. Doba provozu pro zpracovávání tohoto množství odpadních vod činila cca 17 hodin. Ve filtrové komoře byl nastaven množstevní poměr permeátu k přítokovému proudu ·& ~ 0,3. V usazovací komoře 6 se odloučilo přibližně 380 kg a v usazovací komoře 7 cca 12 kg oleje. Obsah oleje ve vyčištěné vodě, odtékající z usazovací komory 7, byl menší než 5 dílů na milion. V odděleném oleji nebylo možné prokázat žádnou zbytkovou vodu. S filtračním systémem se dal dalo nejen dosáhnout rozsáhlé čištění vody a dal se také zpětrtě získat, emulgovaný olej.
PŘÍKLAD 3
Zařízení znázorněné na obr.l je nejen vhodné pro' čištění emulzí oleje ve vodě, ale dá se také použít pro emulze vody v oleji. K tomu obsahuje zařízepí v jeho vstupní oblasti za čerpadlem 2 na odpadní vodu obtok 35 k přívodu 3, v němž je mezi uzavíracími kohoutv 36, 37 použit ohřívač 38 pro emulzi vody v oleji. V ohřívači se cla erulze vody v oleji ohřát, aby se snížila viskozita oleje. V přiklade provedeni je ohřívač 38 dimenzován tak, že se emulze vody v ole4i dá ohřívat až na 90 až 95^0. Emulgovaná voda se dá při táto teplotě zpracovávat stejným způsoben jako při emulzi oleje ve vodě a po zavedení emulze do usazovací komory 6 se dá odvádět od dna komory. Další dělení oleje a vody probíhá následně stejným způsobem jako při výše popisované emulzi oleje ve vodě.
Při zpracovávání 2 tun emulze vody v oleji obsahující 7¾ vody se emulze ohřála v ohřívači 38 na teplotu 90,z,C. V usazovací komoře 6 bylo možné získat t. této emulze 159 3 kg oleje a v usazovací komoře T_ ještě 7 kg oleje. Odváděná čistá voda měla zbytkovou koncentraci oleje menší než 5 dílů na milion.
PŘIKLAD VYROBY MEMBRÁNY
Jako opěrná kostra likostí oka 40 /um.
se použije kovová síťová tkanina s veNanese se prášek Al2O3 x 0,5 H2O (velikost zrna 2 až 5 /um), který se před tím smísil s pojivém (pryskyřicemi) v množstevním poměru 60 dílů prášku : 40 dílům a pomocí rozpouštědla se nastaví viskozita 50 až 60 s podle DIN. Jako pojivo se použil polyetherový sulfon, jako rozpouštědlo N-methyl-pyrrolidon.
Na opěrnou tkaninu se nanášé membránová vrstva o tloušťce celkem 60 /um v následujících třech krocích: Po sobě ve dvou krocích se nanese vždy vrstva 20 um a opěrná tlaknina a vrstva se suší při cca 200°C po dobu cca 3 minuty, než se následuje nanášení další vrstvy. V třetím kroku se konečně po nanesení poslední vrstvy 20 'um a jejím vysušení provede vytvrzení celého souvrství. V příkladě provedení se souvrství vytvrzovalo při cca 400°C po dobu cca 5 minut.
Tínto zpíiso.ben vyrobená nenfcrána vykazolava hydro filní a denulgačni j-.t nose i ti, S r o v n a t e 1 η ó v ] as c a % f i na η ner.ibrány, u nich’ je ni 3 to prášku Ai.Oj použito práškovéh; ZrO2 nebo grafitového prášku.

Claims (23)

  1. PATE N T O V É >
    Μ
    7J
    Oc i
    C
    I O
    i. Membrána pro děleni polydisperzi na jejich souvislou a dispergovanou fázi, jakož i emulzi na jejich složky, vyznačená tim, že jako membrána je na pórovité opěrné kostře jako nosném tělese nanesena membránová vrstva z pojeného práškového materiálu, přičemž zrnitost prášku a pojivo pro vytvoření vrstvy jsou určeny tak, že vrstva obsahuje propoustěcí otvory, jimiž může souvislá fáze procházet, ale dispergovaná a'nebo emulgovaná fáze je však v podstatě zadržována.
  2. 2. Membrána podle nároku 1 vyznačená tím, že pro vytvoření membránové vrstvy je použit kovový nebo keramický prášek.
  3. 3. Membrána podle nároku 1 nebo 2 vyznačená tím, že membránová vrstva vykazuje vysokou afinitu na souvislou fáz i.
  4. 4. Membrána podle nároku 1,2 nebo 3 vyznačená tím, že pro dosažení hydrofilních vlastností membrány se vzájemně smíchají keramický prásek a pojivo v poměru, při kterém keramický prášek tvoři podíl nejméně 55 hmot. ?ó .
  5. 5. Membrána podle kt-eréhcko-Í-i z nároků 1 až 4 vyznačená tím, že membránová vrstva obsahuje pigmenty.
  6. 6. Membrána podle It t _i í hikcri z nároků i až 5 vyznačená tímj že se jako opěrná kostra použije kovové rouno nebo kovová tkanina nebo skleněná tkanina s šířkou oka mezi 5 a 6 0 um,
  7. 7. Způsob výroby membrány podle nároku 1 vyznačený tím, že se ha“póroví tou opěrnou kostru nanáší hmota lnoucí k opěrné kostře, vvrobehá ze zrnitého prášku, re j ivéh-·· orostředku pojícího zrna prášku (pojivo) a rozpouštědla, a nanesená hmota se při vypuzováni rozpouštědla na 'ípěrné kostře Suší a z pevhu i o.
  8. 8. Způsob podle nároku 7 vyznačený tím, že se pro výrobu hmoty, která se má nanášet na opěrnou kostru, používají keramické a nebo kovové práškové materiály s velikostmi zrna menšími nebo rovnvmi 15 um.
  9. 9. Způsob podle nároku 7 nebo 3 vyznačený tím, že se jako pojivo použijí organická pojivá (pryskyřice) a pro pojivá vhodná rozpouštědla v takovém množství, že se dosáhnou viskozity pro nanášení hmoty na opěrnou kostru.
  10. 10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 7 až 9 vyznačený tím, že hmota se nanáší ve více vrstvách, přičemž každá z vrstev se po jejím nanesení suší a .'nebo vyhřívá a po nanesení poslední vrstvy se provádí slinování membrány.
  11. 11. Způsob podle nároků 7 až 10 vyznačený tím, že se při míchání práškové hmoty a pojivá přidává nejméně 30 hmotnostních dílů pojivá a 70 hmotnostních dílů práškové hmoty.
  12. 12. Způsob podle ict t· Ó4w ke .r ř* z nároků 7 az iO vyznačený tím, že keramický prášek se směšuje s hmotnostním podílem nejméně 55 hmotnostních dílů ve směsi práškového materiálu' a po j i v a .
    /
  13. 13. Membrána podle lít a r é In:, íío ii z nároků 1 až 6 vyI značená tím, že se používá při čištění odpadní vody ob/ ( sáhující olej, zejména jako odpadní voda při výrobě olivof vého oleje.
    Λ j
  14. 14, Membrána podle nároku 13 vyznačená tím, že se použije hydrofilní membránová vrstva.
  15. 15, Membrána podle nároku 14 vyznačená lín, že membránová vrstva, která se má nanášet na opěrnou kostru, obsahuje ke ranickv prášek a organické pojivo.
  16. 16. Membrána podle nároku 15 vyznačená tím, ž-.· se použije keramický· prášek se zrnitostí menší nebo rovnou 15 um.
  17. 17. Membrána podle --ki . r ih^h,, 1 i z nárokft J3 až 16 vyznačená tím, že směs práškového materiálu a pojivá obsahuje 55 až ffO hmot.1 keramického prášku.
    Ifi. Membrána podle -kteřehol; o 1 i z nárokft 13 až 17 vyznačená tln, že viskozíta hmoty je nastavena použitím organického rozpouštědla.
    16. Membrána podle ktc)~ -'! i > 1..: bi z nárokft 13 až 18 vyznačená tím, že se’jako opěrná kostra použije ocelová síť z nerezoťé oceJ i .
  18. 20. Membrána podle nároku 19 vyznačena tím, že hmota se nanáší ha opěrnou kostru se šířkou oka 5 až 60 um.
  19. 21. Zařízeni pro získáváni zbytkového oleje z odpadni vody, zejména z odpadní vody vznikající při výrobě olivového oleje, s filtrační komorou umístěnou v odtoku odpadní vody, do níž odpadní voda přitéká na primární straně k filtračnímu tělesu a z jejíž sekundární strany je odváděna voda zbavená oleje, vyznačená tím, že jako filtrační těleso se použije membrána (15), která obsahuje membránovou vrstvu z pojeného práškového mateťaálu, nanesenou na opěrné kostře, přičemž pro vytváření membránové vrstvy se prášková zrna a pojivo volí tak, že ve vrstvě .vznikají propouštění otvory pro vodnou fázi a emulgovaný olej se zadržuje.
    — ) pcai? naroKU z i vvznuvene cm, ze v v.i; 'idarr. ,μ ΐ'·.ι 1 ·.?1 r; r- a νή^·ηηρ .lur.-.ky nervedeuv v jednom potrubí 128 ) na vedení podle ivt-o -9,..7.-.. , z nároků 2 0 až 2. rrubí (23) na vedení perneátu ústí d<· pro oddělování zbytkového oleje.
    podle ktcv-jiidnjí-* z nároků 2 0 až 2' med tu jsou donronady permeát u ,
  20. 2 2 . Z a říz;? n í vyznačené Lín. 'v pe usazovací ko no ry (7 >
  21. 24. Zařízení vyznačené tín, že před filtrační komorou (3) je předřazena usazovací komora (7) pro oddělování demulgovanéhc oleje.
  22. 25. Zařízení podle nároku 24 vyznačené tím, že reten át. odvedený z filtrační komory (8) je veden k usazovací komoře <7) předřazené před filtrační komorou (9).
  23. 26. Zařízení podle nároku 24 nebo 25 vyznačené tím, že před usazovací komorou (7) je umístěn ohřívač (38) pro ohřev odpadní vody.
CZ93899A 1992-03-30 1993-05-14 Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use CZ89993A3 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924210413 DE4210413C2 (de) 1992-03-30 1992-03-30 Vorrichtung zum Reinigen von ölhaltigen Abwässern und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung
EP93107429A EP0623380A1 (de) 1992-03-30 1993-05-07 Membran zur Trennung von Polydispersionen und/oder Emulsionen sowie Verfahren zur Herstellung der Membran
CZ93899A CZ89993A3 (en) 1992-03-30 1993-05-14 Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924210413 DE4210413C2 (de) 1992-03-30 1992-03-30 Vorrichtung zum Reinigen von ölhaltigen Abwässern und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung
EP93107429A EP0623380A1 (de) 1992-03-30 1993-05-07 Membran zur Trennung von Polydispersionen und/oder Emulsionen sowie Verfahren zur Herstellung der Membran
CZ93899A CZ89993A3 (en) 1992-03-30 1993-05-14 Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ89993A3 true CZ89993A3 (en) 1994-12-15

Family

ID=27179629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ93899A CZ89993A3 (en) 1992-03-30 1993-05-14 Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0623380A1 (cs)
CZ (1) CZ89993A3 (cs)
DE (1) DE4210413C2 (cs)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2087032B1 (es) * 1994-09-29 1997-02-01 Ingenieria Y Tecnica Internaci Procedimiento para el tratamiento descontaminante de los residuos de almazaras e instalacion para efectuar dicho tratamiento.
DE19931846C2 (de) * 1999-07-09 2002-03-14 Neubert Susanne Membrane als Verbundmembrane zur Trennung von gelösten und suspendierten Stoffen sowie gelösten Salzen von ihrer Trägerflüssigkeit
DE10019287A1 (de) * 2000-04-19 2001-10-31 Neubert Susanne Verbundmembrane
SE532313C2 (sv) * 2008-09-11 2009-12-08 Claes Olofsson Förfarande och anordning för rening av s.k. skräpolja
DE102009046673A1 (de) 2009-11-13 2011-05-19 Evonik Degussa Gmbh Verwendung einer keramischen Membran auf Basis eines Polymerfasern aufweisenden Substrates als Feuchtespeicher
CN113578067B (zh) * 2021-07-23 2023-09-15 哈尔滨工业大学 一种基于异质碳纳米管自组装制备油水分离膜的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2155780A1 (de) * 1971-11-10 1973-05-17 Basf Ag Verfahren zur herstellung semipermeabler membranen
US3977967A (en) * 1973-05-10 1976-08-31 Union Carbide Corporation Ultrafiltration apparatus and process for the treatment of liquids
DE3141672A1 (de) * 1981-10-21 1983-05-05 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Semipermeable membranen
FR2575459B1 (fr) * 1984-12-28 1991-10-04 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de membranes minerales, poreuses et permeables
FR2600266B1 (fr) * 1986-06-19 1990-08-24 Lorraine Carbone Procede de fabrication d'une membrane minerale poreuse sur un support mineral
FR2604920B1 (fr) * 1986-10-10 1988-12-02 Ceraver Membrane de filtration ceramique et procede de fabrication
SE457607B (sv) * 1987-02-26 1989-01-16 Asea Atom Ab Dynamiskt membran foer separering av ett vaetskeformigt, aatminstone i huvudsak av vatten bestaaende medium
DE3873070T2 (de) * 1988-03-17 1993-01-21 Ceramiques Tech Soc D Verfahren zur behandlung verunreinigter oel-in-wasser-emulsionen oder-mikroemulsionen.
EP0348041B1 (en) * 1988-05-24 1992-08-26 Ceramesh Limited Composite membranes
US4980062A (en) * 1988-09-16 1990-12-25 W. R. Grace & Co.-Conn. Inorganic membrane
GB8923009D0 (en) 1989-10-12 1989-11-29 Alcan Int Ltd Porous inorganic membranes
JPH03143535A (ja) * 1989-10-26 1991-06-19 Toto Ltd セラミックス製非対称膜及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0623380A1 (de) 1994-11-09
DE4210413A1 (de) 1993-10-07
DE4210413C2 (de) 1994-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8070948B2 (en) Method of purifying wastewater and sewage treatment plant
Jung et al. Effects of membrane material and pretreatment coagulation on membrane fouling: fouling mechanism and NOM removal
TWI232773B (en) Treatment system having spiral membrane element and method for operating the treatment system
US7198713B2 (en) Installation for the removal and the deactivation of organisms in the ballast water
EP2694182B1 (en) Method and system for filtration and filtration cake layer formation
EP2493818A1 (en) Fluid treatment apparatus and method
CZ89993A3 (en) Membrane for separation by polydispersion, process for producing such membrane and its use
Astaraee et al. Analysis of BSA, dextran and humic acid fouling during microfiltration, experimental and modeling
CA2742251A1 (en) Method for the filtration of a bioreactor liquid from a bioreactor; cross-flow membrane module, and bioreactor membrane system
McAdam et al. Comparison of dead-end and continuous filtration conditions in a denitrification membrane bioreactor
WO2014007262A1 (ja) 淡水製造装置および淡水製造方法
Heijman et al. Submicron powdered activated carbon used as a pre-coat in ceramic micro-filtration
CN104125931B (zh) 水处理装置及水处理方法
SK55493A3 (sk) Membrána na delenie polydisperzii a/alebo emulzií a spôsob výroby membrány
Zheng et al. Ceramic microfiltration–influence of pretreatment on operational performance
CN111252857A (zh) 用于过滤水的系统和方法
KR101481075B1 (ko) 침지식 연속유동 막여과장치 및 그의 역세척방법
JP2005066403A (ja) 水処理用ろ過膜の製造方法
JPS63232805A (ja) スラリー中の懸濁固形物の濃縮方法および装置
CZ20032775A3 (en) Pre-coat filter
Kim et al. Effects of a sidestream concentrated oxygen supply system on the membrane filtration performance of a high-loaded membrane bioreactor
CN211004835U (zh) 一种污废水处理系统
DE4133974C2 (de) Filtrationssystem
DE4325937A1 (de) Verfahren zur Beeinflussung und Verminderung der Deckschichtbildung bei der Crossflow-Membranfiltration
JPS60212300A (ja) 活性汚泥の分離濃縮方法