ES2247576T3 - Procedimiento de filtrado. - Google Patents
Procedimiento de filtrado.Info
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Abstract
Procedimiento de filtrado que comprende: preparar un aparato de purificación de agua que comprende una estructura de celdas y una porción de tapón, siendo la estructura de celdas configurada para combinar, en una dirección perpendicular a las celdas, una o más unidades para constituir una estructura de celdas cada una teniendo una pluralidad de celdas que están definidas mediante paredes de partición hechas de un cuerpo poroso para ser canales de flujo del agua en crudo, y estando la porción de tapón dispuesto con un espacio predeterminado formado en el otro extremo en caso que el agua en crudo que fluye dentro de las celdas desde un extremo de la estructura de celdas deba pasar a través de las celdas y fluir hacia el exterior desde el otro extremo, el agua en crudo fluye dentro de las celdas desde un extremo de la estructura de celdas del aparato de purificación de agua, hacer fluir el agua en crudo desde un extremo de dicha estructura de celdas para que el agua en crudo que fluya dentro de las celdas se infiltre a través de las paredes de partición para extraer sustancias extrañas contenidas en el agua en crudo con las paredes de partición para filtrar el agua en crudo, y, extraer un agua en crudo filtrada como agua filtrada desde el lado de una superficie periférica exterior de la estructura de celdas, caracterizado por el hecho de que las paredes de partición de la estructura de celdas están construidas de forma tal que una relación de la permeabilidad al agua entre las paredes de partición que muestran una máxima permeabilidad al agua y paredes de partición que muestran una mínima permeabilidad al agua entre las paredes de partición está dentro de un rango de entre 110 y 300% en términos de porcentaje, y en el que las celdas ubicadas en la periferia exterior de la estructura de celdas tiene una permeabilidad mayor al agua, por medio de la cual el agua en crudo que fluye dentro del espacio predeterminado de la porción de tapón desde las celdas con una permeabilidad menoral agua se hace fluir en forma inversa desde el extremo que enfrenta a la porción de tapón en las celdas con una mayor permeabilidad al agua de la estructura de celdas, y el agua en crudo que fluye en sentido inverso se infiltra en la pared de partición para filtrarse, y a continuación el agua en crudo filtrada se extrae como agua filtrada desde el lado de la superficie periférica exterior de la estructura de celdas.
Description
Procedimiento de filtrado.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de filtrado y más específicamente a un procedimiento
de filtrado capaz de realizar una operación estable y continua
durante un largo período de tiempo.
Convencionalmente, utilizamos el agua superficial
de los ríos, agua de pozo, agua de lagos o similares como fuente de
agua de grifo, purificándola. Dicha agua en crudo se ha purificado
mediante el procedimiento que comprende una coagulación del
sedimento, esterilización/pasteurización con cloro, o similar. Sin
embargo, en años recientes, en vista de la elevación de los
estándares de vida y la preocupación sobre la seguridad, con
frecuencia se ha utilizado el filtrado que emplea una membrana
aplicado al tratamiento de purificación del agua. Por otra parte,
dicha membrana también se utiliza para el tratamiento de
purificación de agua de desecho tales como agua de desecho de
fábricas, efluentes domésticos, agua de desecho doméstico colectiva
o similar como un corolario de que problemas de protección ambiental
se han vuelto tópicos de actualidad.
Un filtro poroso de cerámica o similar puede
ejemplificarse como una membrana utilizable para dicho tratamiento
de purificación de agua o similar. El filtro poroso de cerámica
tiene una alta resistencia a la corrosión, y por lo tanto se
deteriora menos. También muestra una alta confiabilidad debido a que
el tamaño de poro que regula una capacidad de filtración puede
controlarse en forma precisa. Por otra parte, la capacidad de
filtrado de la membrana puede recuperarse fácilmente mediante el
lavado a presión o la limpieza con químicos cuando la capacidad de
filtrado de la membrana se reduce debido a las sustancias extrañas
acumuladas que están contenidas en el agua en crudo o similar sobre
la superficie de la membrana y/o en los poros. Por lo tanto, la
capacidad de filtrado de la membrana se reduce con el incremento en
la cantidad total de agua en crudo sometida a tratamiento de
filtración.
Una estructura de celdas que tiene una pluralidad
de celdas definidas mediante paredes de partición hecha de cerámica
porosa y actuando como canales de flujo del agua en crudo se ha
utilizado convencionalmente para dicho propósito (este tipo de
estructura de celdas ha sido referido con frecuencia como un
elemento de membrana de tipo multicanal). En este tipo de estructura
de celdas, la membrana de filtración está formada sobre las
respectivas paredes de partición que definen las respectivas celdas
de la estructura de celdas (de aquí en adelante referidas
simplemente como paredes de partición). Hacer que el agua en crudo
fluya en las respectivas celdas, y luego hacerla permear a través de
la membrana de filtración formada sobre la pared de filtración
realizan la purificación.
Se suponía que el rendimiento total de filtrado
podía mejorarse haciendo uniforme el rendimiento de cada celda,
cuando se empleaba una estructura de celdas como tal para la
filtración. Por lo tanto, se han hecho muchos intentos, apuntando a
hacer que la respectiva cantidad permeada de agua en crudo a través
de las paredes de partición de cada celda sea uniforme a un valor
predeterminado, y se han realizado varias propuestas (Ver, por
ejemplo, las patentes
JP-A-6-16819,
JP-A-6-86918,
JP-A-6-99039, y
JP-A-11-169679).
Sin embargo, en el caso donde dicha estructura se
utiliza para filtrado, las paredes de partición se obstruyen
regularmente mediante sustancias extrañas, y el área efectiva de
membrana se reduce durante un uso prolongado de la estructura de
celdas para filtración. Como resultado, la eficiencia de filtrado
cae con frecuencia en la última mitad de la operación de
filtrado.
La presente invención se ha completado para
resolver el problema antes mencionado. Por lo tanto, la presente
invención proporciona un procedimiento de filtrado capaz de realizar
una operación estable, continua durante un largo período de
tiempo.
El siguiente procedimiento de filtrado se ha
completado, como resultado de estudios intensivos.
Procedimiento de filtrado que comprende:
preparar un aparato de purificación de agua que
comprende un estructura de celdas y una porción de tapón, estando la
estructura de celdas configurada para combinar, en una dirección
perpendicular a las celdas, una o más unidades para constituir una
estructura de celdas, cada una teniendo una pluralidad de celdas que
están definidas mediante las paredes de partición hechas de un
cuerpo poroso para ser canales de flujo de agua en crudo, y una
porción de tapón dispuesta con un espacio predeterminado formado en
el otro extremo por si acaso el agua en crudo que fluye dentro de
las celdas desde un extremo de la estructura de celdas debe pasar a
través de las celdas y fluir al exterior desde el otro extremo, el
agua en crudo se hace fluir dentro de las celdas desde un extremo de
la estructura de celdas del aparato de purificación de agua,
fluir el agua en crudo desde un extremo de dicha
estructura de celdas para hacer que el agua en crudo que fluye
dentro de las celdas permee a través de las paredes de partición
para extraer las sustancias extrañas contenidas en el agua en crudo
con las paredes de partición para filtrar el agua en crudo, y,
\newpage
extraer el agua en crudo filtrada como un agua
filtrada desde el lado de una superficie periférica exterior de la
estructura de celdas,
en el que las paredes de partición de la
estructura de celdas están construidas de forma tal que una relación
de la permeabilidad al agua entre las paredes de partición que
muestran una máxima permeabilidad al agua y paredes de partición que
muestran una mínima permeabilidad al agua entre las paredes de
partición está dentro de un rango de entre 110 y 300% en términos de
porcentaje, y en el que las celdas ubicadas en la periferia exterior
de la estructura de celdas tiene una permeabilidad mayor al agua,
por medio de la cual el agua en crudo que fluye dentro del espacio
predeterminado de la porción de tapón desde las celdas con una
permeabilidad menor al agua se hace fluir en forma inversa desde el
extremo que enfrenta a la porción de tapón en las celdas con una
mayor permeabilidad al agua de la estructura de celdas, y el agua en
crudo que fluye en sentido inverso se infiltra en la pared de
partición para filtrarse, y a continuación el agua en crudo filtrada
se extrae como agua filtrada desde el lado de la superficie
periférica exterior de la estructura de celdas.
Es preferible usar, como estructura de las celdas
para el presente procedimiento de filtrado, una estructura de celdas
que tiene al menos un canal de agua formado en forma de hendidura en
una longitud predeterminada en un estado de penetrar las paredes de
partición entre celdas predeterminadas. Dichas celdas
predeterminadas están dispuestas casi linealmente en sección
transversal que corta las celdas en un plano perpendicular a las
celdas. Dicho al menos un canal de agua está formado de manera de
conectar las celdas predeterminadas de forma comunicante unas con
otras en una distancia predeterminada desde una cara de extremo de
la estructura de celdas. Ambos extremos de las celdas
predeterminadas de unidades para constituir la estructura de celdas
así conectados de forma que estando acoplados con un material no
poroso, y estando las unidades para constituir la estructura de
celdas configuradas simétricamente respecto a las celdas
predeterminadas así acopladas. En este caso, el agua en crudo se
infiltra a través de las celdas que constituyen las unidades para
constituir la estructura de celdas para filtrar el agua en crudo. A
continuación, el agua en crudo que fluye dentro del canal de agua o
de las celdas predeterminadas conectadas en forma comunicante con el
canal de agua y pasa a través del canal de agua para extraerse como
agua filtrada desde un lado de una superficie periférica exterior de
la estructura de celdas.
Es preferible usar una estructura de celdas que
tiene tres o más filas de celdas dispuestas casi en paralelo con el
canal de agua a modo de hendidura en el presente procedimiento de
filtrado.
Es preferible usar una estructura de celdas hecha
de cerámica en el presente procedimiento de filtrado.
En el caso del presente procedimiento de
filtrado, se preferible hacer un lavado a presión de las unidades
para constituir la estructura de celdas se realiza además después de
que el agua en crudo filtrada se extrae desde el lado de la
superficie periférica exterior de la estructura de celdas haciendo
que el agua filtrada presurizada con una presión de 200 a 1000 kPa
suministrada desde el lado de la superficie periférica exterior a
través de las paredes de partición, empujando fuera las sustancias
extrañas capturadas sobre las paredes de partición, haciendo fluir
un gas presurizado de 100 a 500 kPa desde el otro extremo de la
estructura de celdas para hacer que el agua filtrada fluya dentro de
las celdas junto con las sustancias extrañas de modo de hacer que el
agua filtrada y las sustancias extrañas que fluyen dentro de las
celdas pasa a través de las celdas, y descarga desde el extremo de
la estructura de celdas sobre el lado desde el cual el agua en crudo
fluye hacia el interior.
La figura 1 es una vista sección transversal
obtenida mediante el corte de una estructura de celdas en un plano
que incluye el eje central de la estructura de celdas, que a modo de
ejemplo muestra un aparato de purificación de agua para utilizar en
una realización de un procedimiento de filtrado según la presente
invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva a modo de
ejemplo que muestra una estructura de celdas para utilizar en otra
realización del procedimiento de filtrado según la presente
invención.
La figura 3 es una vista en sección transversal
obtenida mediante el corte de la estructura de celdas para utilizar
en otra realización del procedimiento de filtrado según la presente
invención en un plano que pasa por el eje central de la estructura
de celda y es perpendicular al canal de agua a modo de
hendidura.
De aquí en adelante, las realizaciones preferidas
de la presente invención se describirán específicamente en
referencia a los dibujos. Además, las mismas referencias numéricas o
signos se utilizan en principio para mostrar elementos y/o
componentes que tienen la misma función o acción en los dibujos.
La estructura de celdas comprende al menos una
unidad para constituir una estructura de celdas que tiene una
pluralidad de celdas definidas mediante paredes de partición hechas
de un cuerpo poroso, y una porción de tapón provista en un extremo
de la misma. El agua en crudo se hace fluir desde el otro extremo de
las celdas, y una parte del agua en crudo que fluye dentro de las
respectivas celdas permea las paredes de partición, y el agua en
crudo restante fluye en un espacio predeterminado de la porción de
tapón. Las paredes de partición también están configuradas de forma
tal que la relación relativa de un valor máximo a un valor mínimo en
la permeabilidad del agua entre las paredes de partición que
constituyen las celdas de las unidades para constituir una
estructura de celdas está en un rango de entre 110 y 300%. Por otro
lado, la permeabilidad al agua en las celdas ubicadas sobre un lado
periférico exterior de las unidades para constituir la estructura de
celdas es más grande.
Por lo tanto, el agua en crudo que fluye dentro
del espacio predeterminado de la porción tapón desde las celdas que
tienen paredes de partición con una menor permeabilidad al agua
fluye a la inversa desde el otro extremo que se enfrenta a la
porción de tapón en las celdas que tienen las paredes de partición
capaces de permear agua en una cantidad mayor, es decir, una mayor
permeabilidad al agua, y las celdas ubicadas en el lado periférico
exterior en la estructura de celdas. Por lo tanto, de aquí en
adelante, la capacidad de permear agua es referida como
permeabilidad al agua. El agua en crudo que fluye a la inversa
penetra a través de las paredes de partición para su filtrado,
posteriormente el agua filtrada se extrae como agua filtrada desde
el lado periférico superficial exterior de la estructura de celdas.
De este modo, una parte de las sustancias extrañas en el agua en
crudo se acumulan en el espacio predeterminado de la porción de
tapón, y la cantidad de sustancias extrañas recogidas en las paredes
de partición de la unidad que constituye la estructura de celdas por
unidad de tiempo se disminuye. Esto hace posible un funcionamiento
estable, continuo por un largo tiempo. Además, hemos encontrado que,
en las celdas que tienen las paredes de partición con una mayor
permeabilidad al agua y las celdas ubicadas en el lado periférico
exterior, la acumulación de sustancias extrañas en estado compacto
se potencia en la línea divisoria donde la cantidad del agua en
crudo que fluyó hacia el interior desde el extremo de las celdas y
la cantidad del agua en crudo que fluyó en sentido inverso están en
equilibrio. En consecuencia, esto garantiza además el funcionamiento
estable, continuo durante un largo período de tiempo.
La figura 1 es una vista en sección transversal
obtenida mediante el corte de una estructura de celdas en un plano
que incluye el eje central de la estructura de celdas, que a modo de
ejemplo muestra un aparato purificador de agua utilizable para el
procedimiento de filtrado de la presente invención comprende una
estructura de celdas cilíndrica 2 hecha de unidades para constituir
la estructura de celdas 4; dicha estructura de celdas tiene una
pluralidad de celdas 10 definidas mediante paredes de partición 9
hechas de un cuerpo poroso y que actúan como canales de flujo para
el agua en crudo. El aparato de purificación de agua 1 comprende
además una porción de tapón 3 dispuesta con un espacio
predeterminado 13 formado en el otro extremo 6 en caso que el agua
en crudo que fluye dentro de las celdas 10 desde un extremo 5 de la
estructura de celdas 2 deba pasar a través de las celdas 10 y fluir
hacia el exterior desde el otro extremo 6. El extremo 5 y el extremo
5 de aquí en adelante, algunas veces serán referidos como "el
extremo en el lado de entrada de flujo del agua en crudo", y
"el extremo en el lado de la porción de tapón",
respectivamente. Aquí, respecto a las unidades para constituir
estructura de celdas 4, la pluralidad de celdas 10 se presentan en
filas y cada una de dichas filas dispuestas se denomina como una
unidad.
La estructura de celdas 2 se aloja en un
alojamiento 20 a través del embalaje 16. Se proporciona un canal de
entrada de flujo 14 para hacer que el agua en crudo fluya dentro de
las unidades para constituir la estructura de celdas en el
alojamiento 20 en un extremo correspondiente al extremo en el lado
del flujo de entrada del agua en crudo 5 de las unidades para
constituir la estructura de celdas. Se proporciona la porción de
tapón 3 en el otro extremo de la misma. Un canal de salida de flujo
15 para que el agua filtrada fluya hacia fuera también se
proporciona en la parte superficial lateral del alojamiento 20. Se
proporciona un canal de entrada de flujo 17 para gas presurizado en
la porción de tapón 3. El canal de entrada de flujo 17 para gas
presurizado se cierra con una válvula (no mostrada), durante la
filtración de agua.
El presente procedimiento de filtrado utilizando
este aparato de purificación de agua 1 comprende las etapas de hacer
fluir el agua en crudo dentro de las celdas 10 desde el extremo en
el lado del flujo de entrada del agua en crudo 5 de la estructura de
celdas 2 del aparato de purificación de agua 1 a través de un canal
de entrada 14, haciendo que el agua en crudo que fluyó dentro de las
celdas 10 penetre a través de las paredes de partición 9 para
filtrar el agua en crudo mediante la recolección de las sustancias
extrañas contenidas en el agua en crudo mediante las paredes de
partición 9, y a partir de ahí sacando el agua filtrada del lado de
una superficie periférica exterior 8 de la estructura de celdas. El
agua filtrada obtenida se transfiere a un tanque exterior de
almacenaje (no mostrado) o similar a través del canal de flujo de
salida 15. Entonces, una parte del agua en crudo que fluye dentro de
las celdas 10 desde el extremo del lado del flujo de entrada de agua
en crudo 5 de la estructura de celda 2 penetra a través de las
paredes de partición 9 desde las celdas 10 que tienen una menor
permeabilidad al agua. La parte restante se hace fluir dentro del
espacio predeterminado 13 para acumular una parte de las sustancias
extrañas contenidas en el agua en crudo en el espacio predeterminado
13 mientras que el agua en crudo circulante fluye en el espacio
predeterminado 13 dentro del espacio 13. Luego, el agua en crudo que
circuló dentro del espacio predeterminado 13 fluye a la inversa
desde el extremo que enfrenta la porción de tapón 3 en las celdas 10
que tienen las paredes de partición con mayor permeabilidad al agua.
Las celdas 10 están localizadas sobre el lado de una periferia
exterior 7 de la estructura de celda. El agua en crudo que fluye en
sentido inverso penetra a través de las paredes de partición 9 para
su filtrado, y a partir de ahí, el agua permeada sale como agua
filtrada desde el lado de superficie periférica exterior 8 de la
estructura de celdas. El agua filtrada así obtenida se transfiere al
tanque exterior de almacenamiento (no mostrado) o similar a través
del canal de salida de flujo 15.
Por otra parte, según el procedimiento de
filtrado de la presente invención, es preferible utilizar la
estructura de celdas 2 que tenga celdas con las paredes de partición
9 diferentes en la permeabilidad al agua a un nivel predeterminado,
y estando las celdas ubicadas en el lado periférico exterior y
teniendo una mayor permeabilidad al agua. La diferencia en la
permeabilidad al agua entre las paredes de partición que tienen una
máxima permeabilidad al agua y aquellas que tienen una mínima
permeabilidad al agua respecto a la cantidad del agua en crudo que
fluye dentro de las celdas 10 es tal que la relación de la máxima
permeabilidad a la mínima permeabilidad está dentro del rango de
entre 110 a 300% en términos de porcentaje. Si este porcentaje es
menor a 110%, no se logra la operación de filtrado estable y
continua durante un largo período de tiempo debido a que la
formación del flujo circulante se hace difícil. En contraste, si es
mayor de 300%, la cantidad de agua en crudo que penetra las paredes
de partición 9 se hace demasiado grande, por medio de la cual las
sustancias extrañas no pueden acumularse haciendo fluir de forma
efectiva una parte del agua en crudo dentro del espacio
predeterminado 13 y circulando en él. La operación de filtrado
estable y continua durante un largo período de tiempo no se consigue
en este caso. Incidentalmente, este porcentaje es más
preferentemente 120 a 240%. Aquí, la expresión "valor mínimo de la
permeabilidad al agua" significa un valor de la permeabilidad al
agua mostrado por la(s) pared(es) de partición 9 que
tiene la menor permeabilidad al agua entre toda la estructura de
celdas 2. El "valor máximo de la permeabilidad del agua"
significa un valor de la permeabilidad del agua mostrado por la
pared(es) de partición 9 que tienen la mayor permeabilidad al
agua entre toda la estructura de celdas 2.
En referencia a la figura 1, el flujo de agua en
crudo (agua a filtrar) se describirá a modo de ejemplo utilizando
flechas. Entre el agua en crudo 1 que fluye desde el extremo del
lado de flujo de entrada de agua en crudo 5 de la estructura de
celdas 2, mucha del agua en crudo que fluye dentro de las celdas 10
ubicadas en el centro de la estructura de celdas 2 pasa a través de
las paredes de partición de las celdas 10 y fluye como agua en crudo
a dentro del espacio predeterminado 13 de la porción de tapón 3 con
una alta presión. El agua en crudo que fluye dentro de las celdas 10
ubicada en el lado periférico exterior alejado del centro de la
estructura de celdas 2 pasa a través de las paredes de partición de
las celdas 10 y fluye dentro de un espacio predeterminado 13 de la
porción de tapón 3 como agua en crudo b en una cantidad menor con
una presión más baja que aquella del agua en crudo a. Además, entre
el agua en crudo f, casi todas las cantidades de agua en crudo que
fluyen dentro de las celdas 10 más cercanas a la periferia exterior
7 de la estructura de celdas, es decir, las celdas 10 en una
periferia más exterior pasan a través de las paredes de partición 9
como agua en crudo d. Esta agua se denomina agua filtrada después de
pernear a través de las paredes de partición. De esta forma,
haciendo que casi toda la cantidad del agua en crudo d se infiltre a
través de las paredes de partición 9, una presión de agua dada desde
el extremo de la porción de tapón 3 lado a lado del espacio
predeterminado 13 de la porción de tapón 3 en las celdas 10 en la
periferia más exterior se vuelve muy baja, por medio de lo cual el
agua en crudo que fluye dentro del espacio predeterminado 13 de la
porción de tapón 3 fluye inversamente como agua c a ser tratada y
luego infiltra a través de la pared de partición 9 que se extraerá
como el agua filtrada. Como el flujo antes mencionado del agua en
crudo, se muestra un caso donde las celdas 10 ubicadas más cerca de
la periferia exterior 7 de la estructura de celda tienen una
permeabilidad mayor al agua. En la figura 1, las flechas a a g a
modo de ejemplo indican los flujos del agua en crudo (agua
parcialmente filtrada), la flecha e indica el agua en crudo que
circula dentro del espacio predeterminado 13, y la flecha g indica
el agua filtrada.
Como se ha descrito con anterioridad, según el
procedimiento de filtración de la presente invención, una parte de
sustancias extrañas en el agua en crudo se acumula en el espacio
predeterminado 13 de la porción de tapón 3, y la cantidad de
sustancias extrañas recogidas en las paredes de partición 9 de la
estructura de celda 2 por unidad de tiempo se disminuye. Por lo
tanto, el funcionamiento estable, continuo durante largo tiempo se
vuelve posible. Uno puede tener la estructura de celda que se
proporciona con celdas que tienen mucha permeabilidad al agua en el
lado periférico 7 de la estructura de celda, y con celdas que tienen
una permeabilidad al agua menor en la porción central de la
estructura de celdas que se propone. por ejemplo, pueden usarse
materiales capaces de hacer un diámetro de los poros más grandes
para constituir las paredes de partición en el lado periférico. O
pueden utilizarse materiales capaces de hacer un diámetro de poros
menos para constituir las paredes de partición en las porciones
centrales de la estructura de celdas, viceversa. Se pueden tener
celdas haciendo un grosor de membrana de las paredes de partición
para las celdas ubicadas en el lado periférico más finas. O se
pueden tener celdas haciendo un grosor de membrana de las paredes de
partición para las celdas ubicadas en la porción central más gruesa,
viceversa. Se pueden tener las celdas utilizando material que tenga
un tamaño de partícula mayor para constituir una membrana de
filtración para las celdas ubicadas en el lado periférico. O se
pueden tener las celdas utilizando material que tenga un tamaño de
partícula menor para constituir una membrana de filtración para las
celdas ubicadas sobre el lado central. Además, cuando el agua en
crudo f se hace fluir hacia el interior, una tasa de flujo del agua
en crudo que fluye dentro de las celdas ubicadas en el lado central
puede incrementarse.
Como un material del cuerpo poroso para utilizar
en las unidades para constituir la estructura de celdas 4 utilizable
para el presente procedimiento de filtrado, a pesar de que no está
particularmente limitado en tanto es un cuerpo poroso que puede
utilizarse como membrana. Sin embargo, las cerámicas son preferibles
en vista de su fuerza y durabilidad.
Por otra parte, puede seleccionarse un diámetro
de poro fino del cuerpo poroso según se requiera según un propósito
de aplicación de las unidades para constituir la estructura de
celdas 4.
En el presente procedimiento de filtración, a
pesar de que la filtración puede realizarse sólo mediante el cuerpo
poroso que constituye las paredes de partición 9. Sin embargo, en
vista de mejorar la función de separación mientras que se asegura la
velocidad de procesamiento, es preferible utilizar el material de
paredes de partición 9 que tiene poros fines de un diámetro
relativamente grande se utiliza como un sustrato poroso, y forman
una membrana de filtración 12 que tiene poros finos de un diámetro
más pequeño que aquel de las paredes de partición sobre la
superficie del sustrato poroso. Esta estructura puede suprimir la
pérdida de presión cuando el líquido en crudo se infiltra a través
de las paredes de partición 9 aún si un diámetro promedio del poro
fino en la membrana 12 se disminuye. Como se muestra en la figura 1,
este caso es preferido en que la formación de la membrana de
filtración 12 sobre la superficie de las paredes de partición 9
permite alcanzar de forma efectiva el propósito antes mencionado. El
diámetro promedio del poro fino de la membrana de filtración 12
puede seleccionarse según se requiera según un propósito o
aplicación del aparato de purificación de agua 1, es decir, los
diámetros de las partículas de sustancias extrañas contenidas en el
líquido en crudo a filtrar. Sin embargo, por ejemplo, el diámetro
promedio de poro fino en la membrana de filtración 12
preferentemente es aproximadamente de 0,1 a 2,0 \mum, y más
preferentemente de 0,1 a 0,7 \mum.
A pesar de que no se limita en particular un
material para la membrana de filtración 12, es preferible utilizar
un material que contenga partículas cerámicas y una ayuda de
sinterización para la membrana de filtración. Las partículas
cerámicas preferentemente tienen un diámetro de partícula promedio
de aproximadamente 0,1 a 10 \mum. Dado que seleccionar un material
que tenga un diámetro de partícula menor reduce el diámetro de poro
fino después de sinterizar, el diámetro de partícula puede
seleccionarse según se requiera para obtener un diámetro de poro
fino apropiado según un propósito de filtrado. Por ejemplo, el
diámetro de partícula promedio de las partículas cerámicas se
establece preferentemente en aproximadamente 0,2 a 5,0 \mum, y más
preferentemente se establece en aproximadamente 0,4 a 2,5 \mum. La
membrana de filtración 12 puede formarse mediante la aplicación de
estas partículas cerámicas y la ayuda de sinterización para la
membrana de filtración en un estado de lodo a la superficie del
sustrato y quemándolos a continuación. Por otra parte, a pesar de
que la membrana de filtración 12 puede proporcionarse como una única
capa, también puede proporcionarse como dos o más capas. En el caso
de dos o más capas, es preferible que el diámetro promedio de poro
fino de la membrana de filtración 12 de la capa más exterior sea el
más pequeño, y que los diámetros de poro fino se incrementen en
forma secuencial hacia las paredes de partición 9.
Por otra parte, como se muestra en la figura 1,
una capa selladora 11 se forma preferentemente sobre una superficie
que incluye una superficie de terminación, es decir, una superficie
de terminación de las paredes de partición 9. La capa selladora se
forma usualmente en al menos cualquiera de los dos extremos de las
unidades que constituyen la estructura de celdas 4, es decir, el
extremo del lado de flujo de entrada del agua en crudo 5 y/o el
extremo en la porción de tapón 6. En el caso donde las unidades que
constituyen la estructura de celdas 4 cada una tiene la membrana de
filtración 12 como se ha descrito con anterioridad, mediante la
estructura antes mencionada, puede impedirse la infiltración del
líquido en crudo desde el extremo de las unidades para constituir la
estructura de celdas 4 (el extremo en el lado de entrada de flujo
del agua en crudo 5 y/o el extremo en el lado de la porción de tapón
6), sobre el cual la membrana de filtración 12 no se ha formado.
A pesar que el material de esta capa selladora 11
no está particularmente limitado, en el caso en que las unidades
para constituir la estructura de celdas 4 se hacen de cerámica, se
hace preferentemente de cerámica en vista de la fuerza y la
adhesividad con el sustrato que compone las unidades para constituir
la estructura de celdas 4. Es más preferible utilizar aquella hecha
de un material cerámico que contiene componentes similares a una
parte de los componentes contenidos en las paredes de partición 9.
Sin embargo, debido a que se requiere que el líquido en crudo no se
infiltre substancialmente a través de la cerámica, es preferible
utilizar un vidriado obtenido mediante el sinterizado de un material
que contenga sílice y alúmina como componentes principales, y 10% en
masa de circona, o similar. Puede contener metil celulosa como
aglutinante.
Por otra parte, el tamaño de la estructura de
celdas 2 para utilizar en el procedimiento de filtrado de la
presente invención no está particularmente limitado, y puede
seleccionarse cualquier forma según un propósito/aplicación,
ubicación de la instalación o similares. Por ejemplo, en el caso de
la estructura de celdas 2 de un aparato de purificación de agua a
gran escala utilizado en una planta purificadora de agua, es
preferible tener una forma cilíndrica que tenga un diámetro de la
superficie de extremo de 30 a 500 mm y la longitud del eje axial de
500 a 2000 mm.
Por otra parte, la cantidad de agua que pasará a
través de la estructura de celdas 2 no está particularmente
limitada. Sin embargo, en el caso de la estructura de celdas 2 de un
aparato de purificación de agua a gran escala utilizado en una
planta purificadora de agua, la cantidad de agua que pasará a una
temperatura del agua de 25ºC bajo una presión de agua de 100 kPa es
preferentemente de 15 a 300 m^{3}/m^{2}/día.
Por otra parte, la forma de la sección
transversal de las celdas 10 de las unidades que constituyen la
estructura de celdas 4 utilizadas en el procedimiento de filtrado de
la presente invención puede ser un polígono arbitrario tal como un
triángulo, cuadrado, pentágono y hexágono, un círculo, elipsoide o
similar, o con forma corrugada o similar. El diámetro interior
equivalente de las celdas 10 tampoco se halla particularmente
limitado en tamaño. Sin embargo, si el diámetro interior equivalente
es demasiado pequeño, la resistencia en el momento del fluyo de
entrada del líquido en crudo puede volverse muy largo. Por el
contrario, si el diámetro interior equivalente es demasiado grande,
puede no ser capaz de obtener un área de filtración suficiente. A
pesar que un rango preferente del diámetro interior equivalente de
las celdas 10 varía dependiendo de la viscosidad del líquido en
crudo a filtrar, por ejemplo, es preferentemente de 1,0 a 10 mm, y
más preferentemente 1,5 a 7 mm. Mediante el ajuste del diámetro
interior equivalente a estos rangos, puede lograrse fácilmente una
formación de membrana uniforme cuando se forma la membrana de
filtración 12, y puede obtenerse un área relativamente grande de la
membrana de filtración 12 por unidad de volumen. El diámetro
interior equivalente de la celda significa un diámetro de un círculo
que tiene la misma área que aquella de una sección transversal de la
celda. Por otra parte, el número de celdas 10 por unidad de
estructura de celdas no está particularmente limitado, y aquellos
entendidos en la técnica pueden seleccionarlo según se requiera en
relación a la fuerza, tamaño y cantidad a procesar.
Por otro lado, la condición de disposición de las
celdas 10 en la estructura de celdas 2 no está particularmente
limitada. Sin embargo, tres o más filas de las celdas 10 se disponen
preferentemente en una sección transversal cuando se corta la
estructura de celdas 2 en un plano perpendicular al eje de la
estructura de celda 2. Mediante la disposición de tres o más filas
de tal forma, las celdas ubicadas más cerca de la superficie
periférica exterior de la estructura de celdas tienen una
permeabilidad al agua mayor. Esto es porque la permeabilidad al
agua, concretamente, se varía la relación en la cual el agua en
crudo que fluye dentro de las respectivas filas de las celdas se
infiltra a través de las paredes de partición. Por otro lado, el
área de filtración más grande puede asegurarse mediante el
incremento del número de las celdas 10 a disponer, donde la cantidad
de agua para pasar puede incrementarse, y además se realiza la
reducción de la estructura de celda 2. El empaquetado más compacto
de las celdas puede realizarse mediante la disposición de las
respectivas celdas 10 de forma que las líneas que conectan los
centros de las celdas formen un triángulo regular, bajo el supuesto
de que la forma en la superficie de extremo de cada una de las
celdas 10 es circular. Esta es una de las formas preferidas de
disponer las celdas.
En el procedimiento de filtrado de la presente
invención en el que se emplea el aparato de purificación de agua 1
como se muestra en la figura 1, es preferible realizar un lavado a
presión para la estructura de celdas 2 después que el agua en crudo
se ha extraído como agua filtrada desde el lado de la superficie
periférica exterior 8 de la estructura de celda. El lavado a presión
se lleva a cabo en una forma tal que el agua filtrada presurizada a
una presión de 200 a 500 kPa se infiltra a través de las paredes de
partición 9 desde el lado de la superficie periférica exterior 8 de
la estructura de celdas y las sustancias extrañas recogidas en las
paredes de partición 9 son empujadas hacia fuera. Al mismo tiempo,
el gas presurizado de 100 a 500 kPa además se hace fluir hacia
dentro desde el extremo del lado de la porción de tapón 6 para hacer
que el agua filtrada fluya dentro de las celdas 10 junto con las
sustancias extrañas. Por lo tanto, el agua filtrada y las sustancias
extrañas que fluyen dentro de las celdas 10 se hacen pasar a través
de las celdas 10 y se descargan desde el extremo del lado del flujo
de entrada de agua en crudo 5, concretamente el extremo de la
estructura de celdas 2 en el lado desde el cual el agua en crudo se
hace fluir hacia dentro. Mediante la realización del lavado a
presión en esta forma, las sustancias extrañas acumuladas en el
espacio predeterminado 13 de la porción de tapón 3 y la membrana de
filtración 12 pueden extraerse de manera fiable. Además, el
procedimiento de filtrado de la presente invención puede realizarse
repetidamente.
La Figura 2 es una vista en perspectiva a modo de
ejemplo que muestra una estructura de celda utilizable para otra
realización del procedimiento de filtrado de la presente
invención.
En el caso de la estructura de celda 30 mostrada
en la figura 2, tres tipos de unidades para constituir la estructura
de celdas 4a, 4b, 4c se disponen en línea (en series), casi en
paralelo unas respecto a otras, por lo tanto la forma montada como
una estructura de celdas se hace una forma cilíndrica como un todo.
La estructura de celdas 30 tiene dos canales de agua a modo de
hendidura 31 que tienen una longitud predeterminada L en una
dirección axial, concretamente la longitud axial predeterminada.
Cada canal se forma en un estado de penetrar una pared de partición
entre celdas predeterminadas 32 que están dispuestas casi
linealmente cuando se cortan en un plano perpendicular a las celdas
10. Por lo tanto, las celdas predeterminadas 32 están conectadas de
forma comunicante cada una con otra en una posición a una distancia
predeterminada D axialmente desde un extremo 33 de la estructura de
celdas 30. Luego, unidades para constituir estructura de celdas 4a,
4b y 4c están configuradas simétricamente unas respecto a otras de
los canales de agua 31. En cuanto a la disposición de las unidades
para constituir la estructura de celdas, las celdas 10 casi en
paralelo con los canales de agua 31 son preferentemente dispuestas
en tres o más filas. Mediante la disposición de tres o más filas en
una forma tal, la permeabilidad al agua se varía, de forma que las
celdas ubicadas más cerca de los canales de agua y la superficie
periférica exterior de la estructura de celda muestran una mayor
permeabilidad al
agua.
agua.
La figura 3 es una vista en sección transversal
obtenida mediante el corte de la estructura de celdas 30 como se
muestra en la figura 2 en un plano que pasa por el eje central de la
estructura de celdas y es perpendicular a los canales de agua a modo
de hendiduras 31. En la figura 3, en ambos extremos de las celdas
predeterminadas 32, se forman partes conectadas 34 hechas de un
material no poroso desde cada extremo hasta una determinada
profundidad. Además, en el caso de la presente estructura de celdas
2 como la que se muestra en la figura 1, la membrana de filtración
12 se forma en la superficie de las paredes de partición 9, y la
capa de sellado 11 se forma en ambas superficies de extremo 9
ubicadas en ambas superficies de extremo de la estructura de celdas
2.
La distancia D desde los canales de agua a modo
de hendiduras 31 hasta el extremo 33 de la estructura de celdas 30,
como se muestra en la figura 2, no se halla particularmente
limitada, y se determina según se requiera de acuerdo con el tamaño
de la estructura de celdas 30 o similar. El mismo, sin embargo, se
establece preferentemente entre 20 mm y 50 mm. Si está por debajo de
20 mm, el sellado entre la estructura de celdas y la cubierta es
difícil, y si está por encima de 50 mm, el acoplamiento de las
celdas en la cara de extremo es difícil de realizar. Además, la
longitud predeterminada L de los canales de agua a modo de
hendiduras 31 en la dirección axial de la estructura de celdas 30 no
está particularmente limitado, y se determina según se requiera de
acuerdo con el tamaño de la estructura de celdas 30 o similar. Sin
embargo, se ajusta preferentemente de 40 mm a 200 mm. Esto es porque
si está por debajo de 40 mm, el rendimiento de la filtración de agua
es bajo, y si está por encima de 200 mm, la fuerza de la estructura
de celdas disminuye. Por otro lado, un ancho W de los canales de
agua a modo de hendiduras 31, como se muestra en la figura 3,
concretamente, un ancho en una dirección perpendicular a la
dirección axial de la estructura de celdas 30 en la vista en sección
transversal de la figura 3 no se halla particularmente limitada.
Este ancho se determina según se requiera de acuerdo con el diámetro
de las celdas 10, el grosor de las paredes de partición 9 o similar.
Sin embargo, es preferible ajustarlo de 2 mm a 3 mm. Si se halla por
debajo de 2 mm, el rendimiento de la infiltración de agua es bajo, y
si está por encima de 3 mm, el área de membrana disminuye.
Además, las otras estructuras son similares a
aquellas de la estructura de celdas 2 antes mencionada como se
muestra en la figura 1.
La estructura de celdas 2 antes mencionada está
alojada en el alojamiento 20 de forma similar a la estructura de
celdas 2 como se muestra en la figura 1. Es decir, la estructura de
celdas se aloja mediante su colocación dirigiendo el extremo sobre
el lado en el lado más cercano a los canales de agua 31 que se
ubicarán en el lado de la porción de tapón 3. Al alojarla de esta
forma, el agua en crudo f fluye hacia dentro como se muestra en la
figura 1, donde pueden formarse los flujos de agua en crudo (agua
parcialmente filtrada) que se muestra a modo de ejemplo mediante las
flechas a a d en la figura 3.
Específicamente, como se muestra en la figura 3,
el agua en crudo 1 que fluye hacia dentro desde el extremo del lado
del flujo de entrada del agua en crudo 5 de la estructura de celdas
30 se divide en dos flujos. Una gran cantidad del agua en crudo que
fluye dentro de las celdas 10 que constituyen las unidades para
constituir la estructura de celdas 4c ubicada en el centro de la
estructura de celdas 30 fuera de las unidades para constituir la
estructura de celdas entre los dos canales de agua 31 y 31, pasa a
través de las celdas 10 y fluye dentro del espacio predeterminado 13
(referirse a la figura 1) de la porción de tapón 3 (referirse a la
figura 1) como el agua en crudo a a una presión alta. Por el otro
lado, el agua en crudo que fluye dentro de las celdas 10 ubicadas
inmediatamente fuera de las unidades para constituir la estructura
de celdas 4c (en el lado más cercano a los canales de agua 31 y 31),
que constituye las unidades para constituir la estructura de celdas
4b, pasa a través de las celdas 10 y fluye dentro del espacio
predeterminado 13 (referirse a la figura 1) de la porción de tapón 3
(referirse a la figura 1) como el agua en crudo b a una presión
inferior en una cantidad menor que aquella del agua en crudo a. El
agua en crudo que fluye dentro del espacio predeterminado 13 circula
dentro del espacio predeterminado 13 como en la estructura de celdas
2 antes mencionada como se muestra en la figura 1, donde una parte
de las sustancias extrañas contenidas en el agua en crudo se
acumulan en el espacio predeterminado 13 para añadirse a las
sustancias extrañas h (referirse a la figura 1). Luego, entre el
agua en crudo f, casi toda la cantidad del agua en crudo que fluye
dentro de las unidades que constituyen la estructura de celdas 4a
más cercanas a (adyacentes a) los canales de agua 31 pasa a través
de las paredes de partición 9 y fluye dentro de las celdas
predeterminadas 32 conectadas en forma comunicante con el canal de
agua 31 o los canales de agua 31 como el agua en crudo (agua
filtrada después de infiltrarse en la pared de partición) d. El agua
filtrada que fluye dentro de las celdas predeterminadas 32
conectadas en forma comunicante con el canal de agua 31 o los
canales de agua 31 pasa a través de los canales de agua 31, y por lo
tanto puede extraerse como agua filtrada desde el lado de la
superficie periférica exterior 8 de la estructura de celda como se
muestra en la figura 2. De esta forma , haciendo que casi toda la
cantidad del agua en crudo d infiltre la pared de partición 9, una
presión de agua aplicada desde el extremo de las celdas 10
adyacentes a los canales de agua 31 en el lado de la porción de
tapón 3 (referirse a la figura 1) hacia el lado del espacio
predeterminado 13 (referirse a la figura 1) de la porción de tapón 3
(referirse a la figura 1) se vuelve muy baja, por lo que el agua en
crudo que fluye dentro del espacio predeterminado 13 (referirse a la
figura 1) de la porción de tapón 3 (referirse a la figura 1) fluye
en sentido inverso como el agua en crudo (agua filtrada después de
infiltrar la pared de partición) c desde la celda 10s que constituye
las unidades para constituir la estructura de celdas 4a adyacente a
los canales de agua 31, e infiltra la pared de partición 9 para
extraerse como el agua filtrada.
Además, casi toda la cantidad del agua en crudo f
que fluye dentro de las celdas 35 ubicadas en la periferia más
exterior de la estructura de celdas 30 (referirse a la figura 2)
infiltra a través de las paredes de partición 9 y pueden extraerse
como el agua filtrada desde la superficie periférica exterior 8 de
la estructura de celdas de manera similar a la que fluye dentro de
la celda 10 más cercana a (adyacente a) el canal de agua 31 (agua en
crudo (agua filtrada después de infiltrar a través de las paredes de
partición)).
En la figura 3, entre el agua en crudo f que
fluye hacia dentro desde el extremo del lado del flujo de entrada de
agua en crudo 5 de la estructura de celdas 30, el agua en crudo que
fluye hacia dentro de las unidades que constituyen la estructura de
celdas 4a, 4b, 4c (una parte de la cual no se muestra) ubicada fuera
de los canales de agua 31 forma un estado fluido de manera similar a
aquel que fluye dentro de las unidades antes mencionadas para
constituir la estructura de celdas entre los dos canales de agua 31
y 31. Como se muestra en forma ilustrativa en la figura 1, las
sustancias extrañas acumuladas h se depositan en el espacio
predeterminado 13 de la porción de tapón 3.
Como se describe con anterioridad, según el
procedimiento de filtrado de la presente invención en el cual el
agua en crudo se filtra utilizando la estructura de celdas 30 como
se muestra en la figura 3, una parte de las sustancias extrañas en
el agua en crudo se acumula en el espacio predeterminado 13
(referirse a la figura 1) de la porción de tapón 3 (referirse a la
figura 1). Por lo tanto, la cantidad de sustancias extrañas
acumuladas en las paredes de partición 9 de las unidades que
constituyen la estructura de celdas 4 por unidad de tiempo
disminuye, por lo que puede realizarse un funcionamiento estable,
continuo durante un largo período de tiempo.
De aquí en adelante, la presente invención se
describirá específicamente según los ejemplos, sin embargo, no se
halla limitada por estos ejemplos.
La estructura de celdas utilizada tiene una
pluralidad de celdas de \phi 2mm, y toma una forma monolítica con
una superficie de extremo de \phi 180 mm y una longitud de 1000
mm.
En cada una de las estructuras de celdas, dos
canales de agua a modo de hendiduras se formaron como se muestra en
la figura 2. Se prepararon tres estructuras de celdas no quemadas;
es decir, configurándose la primera de forma que las siete filas de
celdas se dispusieron entre los dos canales de agua (Ejemplo 1), el
segundo una vez configurado de forma que cinco filas de celdas se
dispusieron entre los dos canales de agua (la estructura como se
muestra en la figura 2) (Ejemplo 2), y configurándose la tercera de
forma que dos filas de celdas se dispusieron entre los dos canales
de agua (Ejemplo Comparativo 1). Luego, se insertaron los elementos
de acoplamiento para formar una parte acoplada en las celdas
conectadas en forma comunicante con los canales de agua (las celdas
32 mostradas en la figura 2).
El diámetro de poro de una membrana de permeación
de cada una de las estructuras de celdas resultantes fue de
aproximadamente 0,1 \mum. El área de membrana de la estructura de
celdas utilizada en el Ejemplo 1 fue de 12,5 m^{2}, el área de
membrana de la estructura de celdas utilizadas en el Ejemplo 2 fue
de 15 m^{2}, y el área de membrana de la estructura de celdas
utilizadas en el Ejemplo Comparativo 1 fue de 16 m^{2}.
El agua purificada fluyó hacia dentro desde el
extremo del lado del flujo de entrada del agua en crudo de cada una
de las estructuras de celdas resultantes bajo la condición de una
presión de agua de 0,1 MPa y una temperatura de 25ºC durante un
minuto, y la cantidad de agua que infiltró la pared de partición
(L/min) se midió para cada celda de las respectivas estructuras de
celdas. Las celdas a medir fueron celdas que constituían las
respectivas filas de las celdas dispuestas entre los dos canales de
agua. Luego, la cantidad de agua que infiltra a través de la pared
de partición en cada celda se dividió por la cantidad neta de agua
que se hizo fluir hacia dentro desde el lado del extremo del flujo
de entrada del agua en crudo en cada celda, y el valor obtenido se
centuplicó para obtener una permeabilidad. Luego, se obtuvo una
permeabilidad promedio para cada fila de celdas, que se definió como
una permeabilidad de celdas en cada fila de celdas. Los resultados
obtenidos se muestran en la Tabla 1. En la Tabla 1, la numeración de
las celdas Nº 1 a 7 del Ejemplo 1 se hizo en la forma indicada a
continuación; las celdas Nº 1 y 7 son las celdas ubicadas
respectivamente en la primera fila contando desde los dos canales de
agua respectivamente; las celdas Nº 2 y 6 son las celdas ubicadas en
la segunda fila contando desde los dos canales de agua
respectivamente; las celdas Nº 3 y 5 son celdas ubicadas en la
tercera fila contando desde los dos canales de agua respectivamente;
y la celda Nº 4 son las celdas ubicadas en la fila central. Como
para las celdas Nº 1 a 5 del Ejemplo 2, las celdas Nº 1 y 5 son
celdas ubicadas en la primera fila contando desde los respectivos
dos canales de agua; las celdas Nº 2 y 4 son celdas ubicadas en la
segunda fila contando desde los dos canales de agua respectivos; y
la celda Nº 3 son celdas ubicadas en la fila central. La celda Nº 1
del Ejemplo Comparativo 1 es una celda ubicada en uno de los dos
canales de agua, y la celda Nº 2 por lo tanto es una celda ubicada
en otro canal de agua, respectivamente.
Se llevó a cabo una prueba de filtración de
membrana de coagulación de agua de superficie de río utilizando las
estructuras de celdas antes mencionadas preparadas para los Ejemplos
1 y 2, y el Ejemplo Comparativo 1, respectivamente.
Policloruro de aluminio (de aquí en adelante
mencionado como PAC) se añadió al agua de superficie de río en una
cantidad suficiente para hacer que allí la concentración fuera de 10
mg/L y las sustancias extrañas en el agua de superficie de río se
coagularan. A continuación, la prueba de filtración de coagulación
de membrana se realizó haciendo que el agua sometida al tratamiento
de coagulación, como agua en crudo, fluyera dentro de las
respectivas estructuras de celdas utilizadas en los Ejemplos 1 y 2,
y el Ejemplo Comparativo 1 a una tasa de flujo de 2,0 m/día durante
seis horas para obtener agua filtrada. Las diferencias de presión
transmembrana de las membranas de filtración se midieron en ese
momento, y los cambios en las diferencias de presión transmembrana
en los Ejemplos 1 y 2, y Ejemplo Comparativo 1 respecto al tiempo
fueron lienalmente apropiados y pueden obtenerse las siguientes
ecuaciones (1), (2) y (3). En las ecuaciones (1), (2) y (3), Y
representa una diferencia de presión transmembrana (kPa/min) y X
representa un tiempo de filtración (min).
Ecuación (1): Diferencia de presión transmembrana
en el Ejemplo 1
... (1)Y=
0,0167X +
10,583
Ecuación (2): Diferencia de presión transmembrana
en el Ejemplo 2
... (2)Y=
0,0109X +
11,79
Ecuación (3): Diferencia de presión transmembrana
en el Ejemplo Comparativo 1
... (3)Y=
0,0054X +
12,294
Se hallaron valores calculados incrementados de
las diferencias de presión transmembrana por unidad de área y por
unidad de tiempo (tasas aumentadas de las diferencias de presión
transmembrana) respecto a las diferencias de presión transmembrana
de los Ejemplos 1 y 2, y el Ejemplo Comparativo 1, basado en los
resultados medidos antes mencionados de las diferencias de presión
transmembrana. Los resultados se mostraron en la Tabla 1.
La diferencia de presión transmembrana antes
mencionada indica una diferencia en presión entre el lado primario
(lado del agua en crudo) y el lado secundario (lado del agua
filtrada) de la membrana.
| Ejemplo 1 | Ejemplo 2 | Ejemplo | ||
| Comparativo 1 | ||||
| Permeabilidad | Celda Nº | |||
| del agua (%) | ||||
| 1 | 128 | 106 | 100 | |
| 2 | 106 | 97 | 100 | |
| 3 | 79 | 92 | ||
| 4 | 72 | 99 | ||
| 5 | 81 | 106 | ||
| 6 | 105 | |||
| 7 | 128 | |||
| Tasa de incremento de | 3,38 x 10^{-4} | 7,27 x 10^{-4} | 13,36 x 10^{-4} | |
| la diferencia de presión | ||||
| (kPa/min\cdotm^{2}) |
Como se muestra en la Tabla 1, se entiende que
como el número de las filas de celdas dispuestas entre los dos
canales de agua es mayor, la diferencia entre las respectivas filas
en la permeabilidad al agua se hace más grande. Cuando la diferencia
en la permeabilidad de agua se hace más grande, la cantidad de agua
en crudo que pasa a través de las celdas que tienen una
permeabilidad menor para alcanzar la porción de tapón se hace más
grande, y la cantidad del agua en crudo que circula en el espacio
predeterminado de la porción de tapón se hace mayor. Por lo tanto,
la cantidad de sustancias extrañas recogidas (sustancias extrañas
acumuladas) en el espacio predeterminado de la porción de tapón se
hace mayor, lo que permite un funcionamiento estable, continuo
durante un largo período de tiempo. Además, se entiende que como el
número de las filas de las celdas dispuestas entre los dos canales
de agua se hace mayor, la tasa incrementada de la diferencia de
presión transmembrana de la membrana de filtración es menor. Debido
a la menor tasa de incremento en la diferencia de presión
transmembrana de la membrana de filtración significa que la membrana
de filtración puede utilizarse establemente, y que el tiempo de
servicio como un aparato de filtración se hace más largo. Por lo
tanto, se entiende que como el número de filas de las celdas se hace
mayor, puede alcanzarse una operación más estable, continua durante
un período de tiempo mayor.
Como se ha descrito con anterioridad, de acuerdo
con el procedimiento de filtrado de la presente invención, en una
estructura de celdas que comprende una o más unidades para
constituir la estructura de celdas cada una teniendo una pluralidad
de celdas hechas de un cuerpo poroso, y una porción de tapón
provista en un extremo del mismo, el agua en crudo fluye hacia
dentro desde el otro extremo del mismo, y una parte del agua en
crudo que fluye dentro de las respectivas celdas infiltra en la
pared de partición que se parte y forma las celdas respectivas, y la
otra parte se hace fluir dentro de un espacio predeterminado de la
porción de tapón. Además, las paredes de partición de las celdas
están construidas de forma tal que la relación del valor máximo con
el valor mínimo en la permeabilidad al agua entre las paredes de
partición se halla dentro de un rango de entre 110 a 300% en
términos de porcentaje. Al mismo tiempo, las celdas ubicadas en el
lado de una periferia exterior de las unidades para constituir la
estructura de celdas están construidas de forma que muestran una
mayor permeabilidad al agua. El agua en crudo que se hizo fluir
dentro del espacio predeterminado de la porción de tapón desde las
celdas que tienen una permeabilidad menor al agua fluye en sentido
inverso desde el otro extremo que enfrenta a la porción de tapón en
las celdas que tienen una permeabilidad mayor al agua, y las celdas
ubicadas en el lado periférico exterior en la estructura de celdas,
y el agua en crudo que fluye en sentido inverso se infiltra en las
paredes de partición para filtrarse, a partir de entonces se extrae
como agua filtrada desde el lado de la superficie periférica
exterior de la estructura de celdas. De este modo, una parte de las
sustancias extrañas en el agua en crudo se acumulan en el espacio
predeterminado de la porción de tapón, y la cantidad de sustancias
extrañas recogidas en la pared de partición de la unidad para
constituir la estructura de celdas por unidad de tiempo disminuye,
lo que permite un funcionamiento estable, continuo durante un largo
período de tiempo. Además, en las celdas con una permeabilidad mayor
al agua y las celdas ubicadas en el lado periférico exterior, se ha
encontrado que la condensación de las sustancias extrañas se
promueve en las divisorias formadas en posiciones donde la cantidad
del agua en crudo que fluye hacia dentro desde el extremo y la
cantidad del agua que fluye en sentido inverso están en balance, y
además, se permite un funcionamiento estable, continuo durante un
largo período de tiempo.
Claims (5)
1. Procedimiento de filtrado que comprende:
preparar un aparato de purificación de agua que
comprende una estructura de celdas y una porción de tapón, siendo la
estructura de celdas configurada para combinar, en una dirección
perpendicular a las celdas, una o más unidades para constituir una
estructura de celdas cada una teniendo una pluralidad de celdas que
están definidas mediante paredes de partición hechas de un cuerpo
poroso para ser canales de flujo del agua en crudo, y estando la
porción de tapón dispuesto con un espacio predeterminado formado en
el otro extremo en caso que el agua en crudo que fluye dentro de las
celdas desde un extremo de la estructura de celdas deba pasar a
través de las celdas y fluir hacia el exterior desde el otro
extremo, el agua en crudo fluye dentro de las celdas desde un
extremo de la estructura de celdas del aparato de purificación de
agua,
hacer fluir el agua en crudo desde un extremo de
dicha estructura de celdas para que el agua en crudo que fluya
dentro de las celdas se infiltre a través de las paredes de
partición para extraer sustancias extrañas contenidas en el agua en
crudo con las paredes de partición para filtrar el agua en crudo,
y,
extraer un agua en crudo filtrada como agua
filtrada desde el lado de una superficie periférica exterior de la
estructura de celdas,
caracterizado por el hecho de que las
paredes de partición de la estructura de celdas están construidas de
forma tal que una relación de la permeabilidad al agua entre las
paredes de partición que muestran una máxima permeabilidad al agua y
paredes de partición que muestran una mínima permeabilidad al agua
entre las paredes de partición está dentro de un rango de entre 110
y 300% en términos de porcentaje, y en el que las celdas ubicadas en
la periferia exterior de la estructura de celdas tiene una
permeabilidad mayor al agua, por medio de la cual el agua en crudo
que fluye dentro del espacio predeterminado de la porción de tapón
desde las celdas con una permeabilidad menor al agua se hace fluir
en forma inversa desde el extremo que enfrenta a la porción de tapón
en las celdas con una mayor permeabilidad al agua de la estructura
de celdas, y el agua en crudo que fluye en sentido inverso se
infiltra en la pared de partición para filtrarse, y a continuación
el agua en crudo filtrada se extrae como agua filtrada desde el lado
de la superficie periférica exterior de la estructura de celdas.
2. Procedimiento de filtrado según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
estructura de celdas es una estructura de celdas que tiene al menos
un canal de agua formado en forma de hendidura en una longitud
predeterminada en un estado de penetrar las paredes de partición
entre celdas predeterminadas; estando dichas celdas predeterminadas
dispuestas casi linealmente en sección transversal que corta las
celdas en un plano perpendicular a las celdas; estando dicho al
menos un canal de agua formado de manera de conectar las celdas
predeterminadas de forma comunicante unas con otras en una distancia
predeterminada desde una cara de extremo de la estructura de celdas;
ambos extremos de las celdas predeterminadas de unidades para
constituir la estructura de celdas así conectados de forma que
estando acoplados con un material no poroso, y estando las unidades
para constituir la estructura de celdas configuradas simétricamente
respecto a las celdas predeterminadas así acopladas para hacer que
el agua en crudo infiltre a través de las celdas que constituyen las
unidades para constituir la estructura de celdas para filtrar el
agua en crudo, y desde entonces, y hacer que el agua en crudo que
fluye dentro del canal de agua o de las celdas predeterminadas
conectadas en forma comunicante con el canal de agua y pasa a través
del canal de agua para extraerse como agua filtrada desde un lado de
una superficie periférica exterior de la estructura de celdas.
3. Procedimiento de filtrado según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la
estructura de celdas es una estructura de celdas que tiene tres o
más filas de celdas dispuestas casi en paralelo con el canal de agua
a modo de hendidura.
4. Procedimiento de filtrado según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que
la estructura de celdas está hecha de cerámica.
5. Procedimiento de filtrado según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que
el lavado a presión de las unidades para constituir la estructura de
celdas se realiza además después de que el agua en crudo filtrada se
extrae desde el lado de la superficie periférica exterior de la
estructura de celdas haciendo que el agua filtrada presurizada con
una presión de 200 a 1000 kPa suministrada desde el lado de la
superficie periférica exterior a través de las paredes de partición,
empujando fuera las sustancias extrañas capturadas sobre las paredes
de partición, haciendo fluir un gas presurizado de 100 a 500 kPa
desde el otro extremo de la estructura de celdas para hacer que el
agua filtrada fluya dentro de las celdas junto con las sustancias
extrañas de modo de hacer que el agua filtrada y las sustancias
extrañas que fluyen dentro de las celdas pasa a través de las
celdas, y descarga desde el extremo de la estructura de celdas sobre
el lado desde el cual el agua en crudo fluye hacia dentro.
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