KR20030083992A - 고액 분리장치 - Google Patents

Abstract

다수의 고체입자들을 포함하는 고액혼합물의 분리를 수행하는 고액분리장치에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 수지에 대한 페놀계 수지의 중량비가 1/40~1/2의 범위내에 있는 수지혼합물로 이루어지고, 평균 기공직경이 0.1~500

Description

고액 분리장치{SOLID-LIQUID SEPARATING APPARATUS}

본 발명은 미세 고체입자를 포함하는 고밀도 고체-액체 혼합유체(원유체)의 분리를 수행하기 위한 장치, 특히 효과적으로 여과재의 여과 표면에 적층된 고체성분, 즉 고체덩어리를 벗겨내어 안정적으로 액체성분을 분리하기 위한 장치에 관한 것이다.

절삭기 또는 연마기에서 배출된 폐절삭유 또는 폐연마액은 다수의 고밀도 미세 고체입자를 함유하는 경우가 많다. 이 때문에, 일반 여과 장치는 폐절삭유나 폐연마액을 여과하는데 실용적이지 않고 여러 종류의 고액 분리기 또는 분리장치가 활용되고 있다. 고액분리기는 그 자체로 소형도 아니고 복잡해서 절삭기나 연마기에 고액 분리기나 분리장치를 갖출수가 없어서 대신 한 공장에서 이용되고 있다.

일반적으로, 하나의 기계에서 사용되는 분리기에는 원심분리기, 자력을 이용하여 작동되는 분리기 및 여과 장치를 포함하는 분리기 어셈블리가 포함된다. 그러나, 이러한 유형들의 분리기들은 1000ppm 초과의 내용물을 갖는 고체입자를 함유한 원유체에 대한 여과 능력 또는 처리 능력이 충분치 않다. 특히, 이러한 유형들의 분리기들은 고가인 절삭유나 연마유가 한 번 사용된 후에 그것을 다시 회수하여 재사용할 목적으로 사용하기에는 극히 불충분하며, 또한 회수액에는 100ppm 초과의 내용물을 갖는 미세 고체입자도 함유하고 있다. 따라서, 폐유나 폐액을 재사용하기 위해서는 보다 정밀한 여과 작업이 요구된다.

상기 목적을 달성하기 위해, 올리버(Oliver) 여과 기계와 같은 회전식 여과 기계가 제안되어 있으며, 여과 재료의 공급, 여과 용액의 제거, 여과된 재료의 생성, 세정, 탈수 작업 및 방출이 여과 기계의 여과 표면을 회전시키면서 연속적으로 수행된다. 여과 표면은 통상적으로 원통모양이며 여과 작업은 진공상태에서 수행된다. 회전식 여과 기계는 작업조건이 세팅되면 여과 세정, 탈수 및 방출 처리를 연속적으로 수행할 수 있고 따라서 화학분야에서의 래핑(lapping) 원액, 시안화법(cyanide process)에 의한 금홍석, 펄프의 여과, 시멘트, 머드 또는 슬립, 전분, 석면 및 종이펄프의 탈수에 최근 광범위하게 이용되고 있다. 회전식 여과 기계의 여과 본체는 목재 또는 금속재 원통 외피 및 여과포(filtering cloth)를 포함하는 드럼으로 이루어져 있으며, 아치형 챔버가 드럼의 외주면에 구획되고 각 아치형 챔버의 격자표면은 여과포 또는 미세한 철그물로 덮혀져 있다. 철은 필요에 따라 여과포 또는 그물 주위로 나선형으로 감길 수도 있다. 각각의 아치형 챔버는 각각에 대해 독립적인 여과를 수행할 수 있으며 몇몇 흡착 파이프가 각각의 챔버로부터 원통형 드럼축을 향해 연장되어 있다. 여과포 또는 소결체가 여과 본체의 여과재로 사용되기 때문에, 여과가 정밀하게 수행될 수도 없으며 더욱이 그 구조도 복잡해진다. 여과포의 교환과 같은 관리가 용이하게 행해질 수도 없다. 또한, 여과재가 일체로 구성되지 않고 격자 및 철그물의 준비가 필요하기 때문에, 여과표면을 평탄하게 하기가 상당히 힘들고 또한 여과표면에 부착되거나 쌓인 고체성분을 균일하게 스크레이핑하는 것도 어렵다. 여과포 지지용 드럼 및 격자는 광범위한 여과영역의 실현을 방해하며, 여과기계나 여과장치 자체를 소형화시키는 것을 어렵게 한다.

요약하면, 부드러운 벨트 형태의 다공질 재료를 분리장치의 여과재로 사용하면 흡착 처리중에 여과재의 여과표면의 변형이 일어나기 쉽고, 따라서 중심 코아(core)와 같은 부재들이 이 결점을 제거하는데 필요하게 됨으로써 복잡하고 비경제적인 구조를 야기한다. 이러한 여러 가지 관점에서, 여과재로 사용될 재료의 선택 및 개발이 필요하다. 종래의 고액 분리기에서는 스크레이핑(scraping) 부재나 다른 추가적인 수단들을 이용해서 고체성분을 완벽하게 제거할 필요가 있었다. 또한 여과표면에 한 번 공급된 원유체를 효과적으로 재사용할 필요가 있었다.

또한, 후술에서는, 불필요한 고체 재료 또는 성분들이 고액 혼합물 유체로부터 분리되는 실시예가 개시되었지만, 그 개시는 필요한 고체 재료 및 성분들이 분리되어 그것들을 얻을 수 있는 실시예에도 당연히 적용이 가능할 것이다.

본 발명의 주요 목적은 종래의 고액 분리작업에서 나타난 결점을 제거하고 단점을 회피하여 탁월한 분리성능을 가진 소형 고액 분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 여과재의 여과표면에 적층된 고액 혼합물 유체의 고체성분을 완벽하게 제거하여 고체입자에 의한 여과표면의 오염없이 여과표면을 용이하고 완벽하게 재생하고 장시간의 작업시간을 유지할 수 있으며 장치의 평균수명을 향상시킬 수 있는 고액 분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 원래의 혼합물 유체의 고체성분을 진동없이 효과적으로 흡착하는 장비 또는 부재를 갖는 고액 분리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 여과성능을 향상시키고 장시간의 안정된 여과작업을 유지할 수 있도록 선택된 다공질 재료를 포함하는 고액 분리기용 여과재를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 고액 분리장치의 일실시예의 사시도.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 여과재의 단면도.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 고액 분리장치의 여과동작을 설명하기 위한 개략도.

도4는 본 발명의 일실시예에 따라 액체성분을 제거하는 동작을 설명하기 위한 개략도.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고액 분리장치의 개략도.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과재의 단면도.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명은, 다수의 고체입자들을 포함하는 고액혼합물의 분리를 수행하는 고액분리장치에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 수지에 대한 페놀계 수지의 중량비가 1/40~1/2의 범위내에 있는 수지혼합물로 이루어지고, 평균 기공직경이 0.1~500, 기공율이 50~90%인 그물코 형상의 연속기공을갖는 다공질의 중공 원통 일체형 여과재와; 상기 여과재의 단부개구를 시일하기 위해 상기 여과재의 대향단부에 각각 배치된 단부 플레이트와; 상기 여과재를 지지하고 회전시키기 위해 상기 단부 플레이트에 배치되며, 적어도 한쪽이 중공인 회전샤프트와; 상기 여과재의 외면에 고액혼합물을 공급하기 위해 상기 여과재 전체의 1/2 이하가 침지되도록 배치된 여과재 수용탱크와; 상기 여과재 수용탱크로 상기 고액혼합물을 공급하기 위한 공급수단과; 상기 고액혼합물의 액체만을 상기 여과재의 외면으로부터 상기 여과재의 내부 중공부로 흡인하도록 상기 중공의 회전샤프트를 매개로 상기 여과재의 중공부를 감압상태로 하기 위한 감압수단과; 상기 여과재의 외면으로 액체가 흡인됨으로써 퇴적되는 고형분을 여과재 외면으로부터 스크레이핑하기 위한 스크레이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 고액분리장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 여과재의 중공부에서 여과된 액체를 제거하기 위해, 일단이 여과재 중공부의 내벽 근방에 배치되고, 타단이 상기 중공 회전샤프트를 통해 감압수단에 연결된 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 고액분리장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 스크레이퍼의 상기 여과재 외면으로의 압압을 변화시켜서, 고형분의 슬러지의 스크레이핑과 상기 여과재의 외면을 연삭하여 새로운 표면으로의 갱신을 수행하기 위한 스크레이핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고액분리장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 여과재의 외면에 고액혼합물을 공급하기 위해 적어도 하나 이상의 노즐로 구성된 공급수단을 갖는 고액분리장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 여과재는 이음매가 없는 균일한 연속표면층을 갖는 일체형 여과재인 것을 특징으로 하는 고액분리장치를 제공한다.

본 발명에 따른 고액 분리장치의 일실시예를 도시하고 있는 도1 및 도2에 따르면, 드럼형 또는 원통형의 여과재(1)가 약 0.1 내지 약 500의 실질적으로 동일한 직경을 갖는 여과 구멍으로써 형성된 다수의 미세 구멍을 갖는 외주면 전체에 제공되며, 통상 5, 10, 25또는 50직경의 구멍을 갖는 여과재(1)가 사용된다. 여과재(1)는 그 각각의 축 단부에 개구를 가지며, 각 개구는 각각의 원형 단부 플레이트(5A 및 5B)로 단단히 막혀있고, 그 둘 중의 하나 예를 들어 단부 플레이트(5A)는 중공의 회전 샤프트(4)가 그 안으로 삽입될 중앙 구멍을 갖는다. 여과재(1)는 연속적으로 형성된 기공을 가지며 친수성 재료로 이루어져 있기 때문에, 원유체에 함유된 액체성분은 모세관 작용에 따라 여과재(1)의 내부로 부드럽게 전달될 수 있다. 이 모세관 작용에 의해, 여과 저항이 감소되며 원유체의 액체성분이 여과재(1)내의 원통형 챔버내로 그 내부 압력의 큰 감소없이 용이하게 흡착된다. 원통형 여과재(1)는 한쪽 단부 예를 들어 단부 플레이트(5B)에서의 회전을 위해 회전지지 샤프트(2)의 중개를 통해 고액 분리장치의 본체에 의해 지지된다. 풀리(11)는 중공 회전 샤프트(4)상에 장착되며 벨트(14A)가 풀리(11) 주위로 감겨져 있고 전기모터(12)가 구동 샤프트를 통해 연결된 감속기구(13)상에는 휠(14)이 배치되어 있으며 이로써 여과재가 회전구동될 수 있다. 한편, 도2에 도시된 바와 같이, 플랜지부(3A 및 3B)가 단부 플레이트(5A 및 5B)의 내측 표면에 제공되어 여과재(1)의 내측표면이 플랜지부(3A 및 3B)와 접촉되어 여과재(1)의 홍예틀(centering)이 완성된다.

도3에 도시된 바와 같이, 원통형 여과재(1)는 전체의 1/2 이하가 여과재 수용탱크(7)에 침지된다. 공급관(102)을 통해 연마기 또는 절삭기로부터 공급된 원유체(31)는 원유체 저장탱크(100)에 저장되며, 모터(104)에 의해 공급파이프(71)를 통해 여과재 수용탱크(7)로 공급된다. 한편, 저장탱크(100)의 원유체의 상하한 레벨을 검출하기 위해 레벨 스위치(101A 및 101B)는 저장탱크(100)의 측벽에 부착되며, 유체 레벨이 지나치게 낮으면 하한 레벨 스위치(101A)가 이 사실을 검출하여 펌프(104)의 구동을 중지시켜 여과재 수용탱크(7)로의 유체의 공급을 중지시키고, 반면 저장탱크(100)의 유체(31)의 레벨이 지나치게 증가하면, 상한 레벨 스위치(101B)가 이 사실을 검출하여 공급관(102)에 작동가능하게 결합된 전자석 밸브(103)를 폐쇄시켜 저장탱크(100)로의 원유체(31)의 공급을 중지시킨다.

도4에 관해, 중공 샤프트(4)의 단부는 여과재(1)의 원통형 챔버내로 흡착된 액체성분(32)을 도시되지 않은 용기로 퍼올리는 흡착 펌프(15)에 파이프 수단(16)을 통해 작동가능하게 연결되어 있다. 드럼형상의 여과재(1)는 양 축개구가 폐쇄되어 있는 디스크 형상의 단부 플레이트(5A 및 5B)를 가지며, 그 중 하나의 단부 플레이트(5A)는 예를 들어, 회전 샤프트(4)의 중공부분과 직접 소통되는 중앙 구멍을 갖는다. 풀리(11)는 중공 샤프트(4)에 장착되며 벨트 수단(14A)은 풀리(11) 주위로 연장되고 감속기구(13)의 구동휠(14)은 전기모터(12)에 작동가능하게 연결되어 있다. 노즐 수단(60)은 회전 샤프트(4)의 내부 중공부분을 통해 연장되어 있으며, 여과재(1)의 원통형 챔버내의 액체성분을 흡착할 뿐만 아니라 챔버내의 압력을 감소시킨다.

노즐 수단(60)의 외측 단부는 파이프(8)의 일단부와 밀봉결합되어 있으며 그 결합부에서 회전 샤프트(4) 역시 슬라이드 가능한 구조로 시일되어 있다. 파이프(8)의 타단부는 흡착 펌프(15)에 작동가능하게 연결되어 노즐 수단(60)을 통해 액체성분(32)을 흡착하여 그 액체를 도시되지 않은 용기로 저장한다. 노즐 수단(60)의 일측 자유단은 여과재(1)의 원통형 챔버에서 여과재 수용탱크(7)를 향해 아래로 그리고 단부 플레이트(5A)의 내부 표면에 근접하여 휘어져 있다. 노즐 수단(60)은 여과재(1) 및 회전 샤프트(4)의 회전에 관계없이 노즐 수단(60)의 자유단이 도4에 도시된 바와 같이 항상 바로 아래를 향해서 원통형 챔버의 액체성분(32)을 흡착할 수 있도록 중공의 회전 샤프트(4)에 위치한다. 즉, 노즐 수단(60)의 원통형 챔버측의 단부는 액체성분(32)에 항상 잠겨있어야 한다. 그렇지 않은 경우에는 액체성분(32)과 함께 공기 또한 챔버내로 흡착될 것이며, 이러한 현상은 흡착펌프(15)의 진동을 야기하는 경향이 있으며 결국 배출액체의 유량을 안정화시킴에 있어서 문제점을 드러내기 때문이다. 공급 파이프(71)는 원유체 저장탱크(100)로부터 원유체(31)를 공급할 수 있도록 탱크(7)의 바닥에 연결되어 있다.

도4에 도시된 여과장비를 이용한 여과작업은 다음과 같은 방식으로 수행된다.

여과재(1)의 내부 원통형 챔버는 파이프(8 및 4) 및 노즐 수단(60)을 통해흡착 펌프(15)에 의한 압력 감소 상태로 유지되며 전기모터(12)의 작동에 의해 도1의 화살표 A방향으로 부드럽고 서서히 회전되어, 외부 원통형 여과 표면상의 원유체(31)의 액체성분이 여과재(1)의 원통형 챔버의 바닥으로 흡착되고 따라서 저장된 액체성분(32)은 노즐 수단(60) 및 파이프(4 및 8)를 통해 배출된다. 이 실시예에서, 노즐 수단(60)이 관통되어 연장되는 중공 샤프트(4)가 회전되지만, 다른 단부 플레이트(5B)에 연결된 샤프트(2)를 회전가능하게 하여 여과재(1)를 회전시키는 것도 당연히 가능하다.

노즐수단(60)은, 그 전방 개구가 여과재(1)의 원통형 챔버내로 진동없이 안정된 방식과 안정된 유량으로 여과재(1)의 원통형 챔버내로 흡착된 액체성분(32)을 항상 흡착하기에 적합한 위치에 배치되도록, 여과재(1)의 내측 표면 근처를 따라 배치되어 있다. 노즐 수단(60)의 위치는 안정된 흡착작업을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 여과재(1)의 원통형 챔버에서의 안정된 압력 감소상태를 유지할 수 있으며, 따라서 고액 분리 특성을 향상시키고 분리기의 작동시간을 감소시킨다.

도4에 도시된 바와 같이, 흡착펌프(15)에 의해 감압상태로 유지된 여과재(1)의 원통형 중공 챔버 내부로 수용탱크(7)의 원유체(31)가 흡착되고 원유체(31)의 고체성분은 여과재(1)의 외주면상에 적층된다. 여과재(1)의 원통형 챔버에 흡착된 액체성분은 파이프 수단(16)을 통해 외부 용기로 배출되고 반면 여과재(1)의 외주면에 남아있는 고체성분은 여과재(1)의 세로방향을 따라 위치한 스크레이퍼(17)에 의해 벗겨져서 용기(19)로 수거됨으로써 액체 및 고체 성분의 분리를 완료한다.

상기 형태의 고액 분리장치의 응용으로써, 절삭기 또는 연마기의 액체 공급파이프에 연결된 세장 파이프(도시되지 않음)로부터 공급된 원유체가 여과재(1)의 상부 표면에 걸쳐 살포된다. 또는, 도5에 도시된 바와 같이, 원유체(31)는 수중펌프(105)에 의해 공급 파이프(33)와 노즐수단(30A)을 통해 여과재(1)의 외면에 걸쳐 살포될 수도 있다. 이 때, 공급 파이프(33)의 경로에는 유량 조절밸브(107)가 설치되어 공급유량을 조절할 수 있으며, 수중펌프(105)의 외부로는 저장탱크(100)의 원유체(31)를 회수하기 위해 회수관(106)이 설치되어 있다.

여과재(1)의 내부는 고도의 자가 흡착 성능을 갖는 액체 공급펌프, 진공 펌프 또는 배출기를 포함할 수 있는 흡착 펌프(15)에 의해 파이프 수단(16)과 중공 회전 샤프트(4)를 통해 압력 감소 상태가 유지된다. 여과재(1)는 또한 모터(12)의 작용에 의해 화살표 A방향으로 서서히 회전된다. 따라서, 여과재(1)의 외주면에 살포된 원유체(31)의 액체성분이 여과재(1)의 여과표면을 통해 원통형 챔버내로 흡착되며 그리고 중공 샤프트(4) 및 파이프 수단(16)을 통해 외부 장비로 배출되고 여과재(1)의 외면에 남아있는 고체성분(18)은 안정된 케이크(cake)층을 형성한다. 케이크층의 고체성분(18)은 스크레이퍼(17)에 의해 벗겨져 제거된다.

한편, 스크레이퍼(17)는 여과재(1)의 외면을 가압접촉하여 여과재(1)의 외면에 적층된 고체성분(18)을 여과작업중에 연속적으로 스크레이핑하게 되는데, 원유체(31)가 고체성분을 많이 포함하고 있지 않아서 적층된 고체성분의 양이 소량인 경우에도 스크레이핑 작업을 연속적으로 수행하게 되면 여과재(1)의 외면 자체가 마모되어 여과재(1)의 수명이 짧아지게 된다. 따라서, 원유체(31)의 성질에 따라 연속적인 스크레이핑 작업이 불필요한 경우에는 단속적으로 스크레이핑 작업을 하는 것도 가능하다. 즉, 여과재(1)의 외면으로부터 스크레이퍼(17)가 벗어나 있다가 일정 간격을 두고 스크레이퍼(17)를 여과재(1)의 외면으로 가압접촉하여 일정 시간 스크레이핑 작업을 하는 것을 반복할 수도 있다. 따라서, 스크레이퍼(17)를 여과재(1)의 외면에 대해 이동시킬 수 있는 스크레이퍼 가동수단(20)이 스크레이퍼(17)에 제공된다.

한편, 원유체(31)의 고체성분 함량비 등의 성질에 따라 스크레이퍼 가동수단(20)은 스크레이퍼(17)의 여과재(1) 외면에 대한 압압을 변화시킨다. 이것은 적층된 고체성분이 소량인 경우에도 스크레이퍼(17)를 지나치게 여과재(1) 외면에 가압할 경우 여과재(1) 외면이 마모되어 여과재(1)의 수명이 짧아지기 때문이다.

또한, 원유체(31)에 여과재(1)의 기공의 직경 이하인 고체입자가 포함된 경우에는 여과재(1) 내외부의 압력차에 의해 그 고체입자는 여과재(1) 표면에 적층되지 않고 기공내로 흡입되는 폐색현상(clogging)이 발생되어 시간이 지남에 따라 여과성능이 저하된다. 따라서, 이 경우에 스크레이퍼 가동수단(20)은 여과재(1) 외면에 적층된 고체성분을 스크레이핑 할 때보다 더 큰 압압으로 스크레이퍼(17)를 가압하여 여과재(1)의 외면을 깍아냄으로써 여과재(1)의 여과성능을 복원시킨다.

여과재(1)는 페놀수지 혼합물 및 폴리비닐 아세탈 수지와 같은 그물코 형상으로 서로 연결된 기공을 갖는 다공질 재료로 이루어져 있으며, 페놀수지에 대한 폴리비닐 아세탈 수지의 중량비는 1/40 내지 1/2의 범위내에 있다. 바람직한 실시예에서는, 기공의 평균 직경이 0.1 내지 500이고 기공이 차지하는 영역이 여과재(1) 전체 표면의 50 내지 90%이다(이하에서는 "기공율"이라고 칭한다). 페놀수지 또는 폴리비닐 아세탈 수지를 포함하는 페놀수지로 이루어진 다공성 재료를 제조하는 방법은 본출원과 동일한 출원인에 의해 출원된 일본특허공개 제 1238/1985에 개시되어 있으며, 이러한 방법은 여과성능, 설계 안정성, 내수성, 내화학약품성, 기계적 강도에서의 탁월한 특성을 갖는 현저한 여과재를 제공한다. 그러한 재료는 종래에 사용되었던 여과포나 소결체로는 얻을 수 없는 연속 기공 및 고기공율을 보유하면서 고정밀도를 갖는 여과재로 이용될 수 있다. 더욱이, 상기한 종류의 수지로 이루어진 여과 재료는 열경화성 수지라는 점에서 액체 및 열변형에 대한 치수의 설계나 변형의 안정성 뿐만 아니라 강도나 강성에 있어서도 우수하다. 또한, 어떠한 강화부재 및 지지기구도 여과재에 필요하지 않기 때문에, 일체형 재료로써 활용될 수 있다. 페놀수지에 대한 소량의 폴리비닐 아세탈 수지의 첨가는 폴리비닐 아세탈 수지 그 자체에 의해 주어진 친수성 특징을 여과재에 부여하며, 결과적으로 특히 물타잎의 슬러리(slurry)에 대한 여과재의 흡착속도가 상당히 향상되고 따라서 고여과속도의 여과재료를 제공한다.

페놀수지에 대한 폴리비닐 아세탈 수지의 함유비가 대략 1/40 미만이면, 재료 그 자체가 연약하고 그 경도가 증가하여 역으로 작업성능을 저하시키기 때문에 폴리비닐 아세탈 수지의 첨가가 유익한 효과를 갖지 못한다. 반면에, 그 비율이 1/2를 초과하면 방수특성이 현저하게 감소되어 재료가 지나치게 팽창되며 여과 재료로써 무용한 정도까지 약해질 것이다.

폴리비닐 아세탈 수지 및 페놀 수지는 제조과정에서 선구체 또는 프리폴리머의 상태에서 균일하게 혼합된다. 그러나, 혼합물은 공중합 또는 중축합의 형태로 균일한 고분자 재료를 형성하지는 않으며, 각각의 수지는 매우 마이크로적인 상태에서 혼합된다. 0.1미만의 평균 직경의 기공을 갖는 여과 재료를 제조하는 것은 매우 어려워서 경제적인 관점에서 그러한 제조는 바람직하지 않다. 반면, 평균 직경이 500를 초과하면 스크레이퍼를 갖는 회전식 여과장치의 여과재로써 역시 적당치 않다. 기공율이 대략 50% 미만인 경우에는, 연속 기공이 거의 형성되지 않으며 또한 여과 재료가 여과 처리중에 상당히 손상을 입게 됨으로써 평균 사용수명을 감소시킨다. 기공율이 90%를 초과할 경우에는, 제조된 여과 재료의 강도가 현저히 저하되어 진공 여과시의 압력차에 버티지 못하게 된다.

회전식 여과장치는 여과재가 항상 물이나 오일에 노출되어 있기 때문에 건조한 조건에서의 치수변경에 대한 안정성 및 산화열화에 대한 저항성을 가질 필요가 있다. 여과 챔버의 내외부 사이의 압력차이는 최대 1 Atm가 될 것이기 때문에, 일체형 회전식 여과장치 또는 여과재는 소정의 기준보다 높은 기계적 강도를 가질 필요가 있다. 이 점에서, 폴리비닐 아세탈 수지, 페놀 수지 또는 그 혼합물로 이루어진 일체형 여과재가 이용된 것이 앞에서 서술되었지만, 더 향상된 치수안정성, 항산화열화성, 기계적 강도를 얻기 위해서는 혼합된 수지형의 다공질 재료를 비산화성 분위기하에서 열처리하는 것이 바람직하며 이러한 형태의 여과 재료는 다음과 같은 방식으로 생산된다.

처음에 소정량의 액상 페놀수지의 프리폴리머와 소정량의 폴리비닐 수용액을혼합한 용액을 준비하고, 이 용액에 기공 생성제로써의 전분 또는 전분 변성체, 폴리비닐 아세탈의 가교제로써의 알데히드와 페놀수지, 알데히드의 경화제로써의 산, 페놀 수지 및 폴리머를 필요한 양만큼 각각 첨가하는 과정을 포함하는 방법에 따라 반응 원액이 준비되고, 최종적으로 그것들을 균일하게 교반(攪拌) 혼합하여 반응원액으로써의 혼합물을 얻는다. 그리고 반응원액을 몰드 프레임에 부어서 40℃ 내지 80℃에서 10 내지 20시간 동안 경화시키고, 그 이후에 세정 및 건조시킨다. 또한, 경우에 따라서는, 여과재로써의 바람직한 재료를 얻기 위해 170℃ 내지 200℃에서 10 내지 100시간동안 양생(curing) 작업이 행해질 수도 있다.

이렇게 해서 얻어진 재료는 블록 또는 원통형이며, 회전식 원통형 여과장치 또는 디스크형 여과장치의 여과재를 형성하기에 적합하도록 작업이 되어 형성된다.

상술한 방식으로 얻어진 회전식 여과장치의 여과재는 여과포와 강화재 그리고 유지재를 조합하여 제조된 여과재와 비교하여 상대적으로 간단한 방법으로 다양한 형태를 갖도록 제조될 수 있다. 여과영역이 광범위해지며 여과 시스템 그 자체가 소형으로 되며 코스트가 낮아진다. 또한, 본 발명에 따른 여과재는 일체형으로 몰딩되기 때문에, 여과재의 교체가 플랜지부에서 시일링을 제공함으로써 용이하게 수행될 수 있어서, 여과재의 작업성능을 향상시킨다.

본 발명에 따른 여과재의 바람직한 실시예가 이하에서 설명된다.

(실시예1)

본 발명 및 종래의 수단에 따라 만들어지는 원통형 여과재가 고액 분리장치에 각각 적용되어, 여과 시험 또는 실험을 거친 결과가 다음의 표1 및 표2에 나타나 있다. 여과될 원유체로써, GC #3000(일본 후지미 켄마자이 코교 주식회사가 제조한 그린 실리콘 카바이드 #3000)의 입자로 구성된 습식 숫돌을 이용한 래핑머신(lapping machine)에 의해 알루미늄 디스크가 연마될 때 배출되는 연삭폐액(밀도 약 2000ppm)이 이용되었다. 여과재는 바깥 직경 300mmphi 및 원통길이 350mm의 것을 사용하였다.

여과재 제조방법이 이하에서 상세하게 설명되며, [표2]에서는 용액의 최종량이 100ℓ로 나타나지만 실제 사용에서는 이 최종 용액량이 여과재의 원하는 크기에 따라 결정된 양으로 대체될 것이다.

처음에 폴리비닐 알코올이 약 30ℓ의 물에 분산되고 이어서 95℃에서 1시간동안 가열되어 폴리비닐 알코올을 완전히 용해시키며 이어서 전분이 25ℓ의 물에 분산되고 상기 폴리비닐 알코올 수용액과 혼합된다. 페놀수지(예를 들어, 액상 수용성 레졸) 및 포르말린이 폴리비닐 알코올 및 전분의 혼합용액에 첨가되어 균일하게 혼합되고 이어서 용액의 온도가가 되도록 조절된다. 마지막으로 황산이 첨가되어 최종적으로 얻어진 소정량의 용액이 균일하게 혼합되어 몰드에 부어진다.혼합용액이 부어진 몰드는로 15시간동안 원형 항온조 또는 원형 항온챔버에서 반응경화된다. 반응 후에, 경화된 재료는 몰드에서 제거되어 샤워기로 세정되어 탈산(脫酸) 처리를 수행한다. 이어서 탈산된 재료는 원형 항온챔버에서로 48시간동안 건조되며 건조처리 후에 얻어진 재료는 최종 제품으로써 원하는 크기의 형상으로 제작된다.

(실시예2)

여과 실험이 다음의 3가지 형태의 여과 시스템을 이용하여 행해졌으며, 이 실험에서는 (실시예1)에서 사용된 처리원액이 역시 사용되었다.

(1) [표1]에서 제안된 샘플번호 1번의 여과포를 이용한 원심분리기(비교예1)

(2) 여과지를 이용한 진공형 분리기(비교예2)

(3) [표1]에서의 본발명의 실험예3 타입의 고액 분리기(본발명의 실험예)

다음 [표3]은 여과 실험의 결과 및 이 실험에 사용된 분리기의 총평을 보여주며, [표 3]에서는 평균유량(ℓ/min)이 여과영역()으로 다시 나누어져 있다.

본발명에 따른 고액 분리장치는 높은 분리능력의 소형으로 제작가능하므로, 분리기는 경면연마와 같은 정밀연마를 수행하는 연마기로부터 협잡물(挾雜物)과 같은 극미세 입자를 갖는 고가의 연마액을 처리하는 데 뛰어난 성능을 달성할 수 있다. 또한, 한 번 사용된 연마액은 재생장치를 통해 재사용가능한 순도까지 재생가능하고, 적당한 재생장치가 이용될 경우에는 고체성분이 연마입자로써 회수재생 및 재이용이 가능하다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 고액 분리장치의 이용은 약 수천 ppm의 농도를 갖는 원유체로부터 약 10ppm의 농도를 갖는 액체성분을 분리할 수 있으며 외견적으로도 성능적으로도 사용전의 연마액과 실질적으로 동일한 특성과 성능을 갖는 연마액 또는 절삭액을 얻을 수 있다. 고액 분리장치는 빈번한 교체없이 상대적으로 장시간 연속적으로 사용이 가능하며, 여과재는 세정등의 처리를 거치면수개월동안 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 고액 분리장치는 소형 장치로써 연마기, 절삭기 등에 용이하게 적용될 수 있으며 고가의 연마액 또는 절삭액이 한 번 사용된 용액을 폐기할 필요없이 재사용할 수 있으므로 경제적이며 또한 상기 기계의 하류측에 연결된 폐액 처리장치에 인가되는 부하를 상당히 감소시킨다. 본 발명의 분리기는 또한 다양한 원유체의 밀도 및 원유체에 함유된 다양한 직경의 고체입자에 유연하게 적응이 가능하기 때문에, 어떠한 불편도 없이 연마기 등의 작업대상 이나 작업조건의 변화에 광범위하게 적용이 가능하다. 또한, 여과재를 교환할 필요가 있을 경우, 연마기나 절삭기를 해체하지 않고 약 10분이면 용이하게 교환이 가능하므로, 기계조작이나 생산성을 거의 방해하지 않는다.

회전식 여과재로써, 강화재 및 유지재와 결합된 여과포로 이루어진 여과재가 통상 이용되고 있지만, 이러한 형태의 여과재는 여과정밀도, 여과성능, 비용 및 유지면에서 불충분하다.

이러한 문제점이나 결점이 본 발명에 따른 여과재를 활용하는 회전식 여과장치에 의해 실질적으로 해소될 수 있으며, 여과될 다량의 원유체로부터 다량의 청정한 여과액이 모든 기술 분야에서 저가로 얻어질 수 있다.

본 발명의 방식에 따라 재생된 여과재의 여과성능은 재생처리가 없는 종래의 여과재의 여과성능보다 연속적으로 약 10배정도 더 장시간동안 유지될 수 있다.

본 발명의 상기 실시예에서, 도2에 도시된 바와 같은 단일 적층 여과재가 사용되었지만, 여과재는 그러한 단일 적층형에 한정된 것은 아니며 오히려 다층식의여과재가 사용될 수 있다.

도6은 미세 기공을 갖는 외부적층 구조(1A)와 그 외부적층 구조(1A)의 기공보다 큰 직경의 기공을 갖는 내부적층 구조(1B)로 구성된 다층식의 원통 혹은 드럼형 여과재(1)의 단면도이다.

본 발명에 대한 많은 변형과 응용이 당업자에게 자명하며 본 발명은 본 발명의 기술사상의 범주에서 그러한 자명한 변형 및 변경을 모두 포괄하도록 의도되었다는 점을 이해하여야 한다.

이상과 같은 본발명의 구성으로부터, 본발명은 종래의 고액 분리작업에서 나타난 결점을 제거하고 단점을 회피하여 탁월한 분리성능을 가진 소형 고액 분리장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 여과재의 여과표면에 적층된 고액 혼합물 유체의 고체성분을 완벽하게 제거하여 고체입자에 의한 여과표면의 오염없이 여과표면을 용이하고 완벽하게 재생하고 장시간의 작업시간을 유지할 수 있으며 장치의 평균수명을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본발명에 따르면 원래의 혼합물 유체의 고체성분을 진동없이 효과적으로 흡착할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본발명에 따르면 여과성능을 향상시키고 장시간의 안정된 여과작업을 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 다수의 고체입자들을 포함하는 고액혼합물의 분리를 수행하는 고액분리장치에 있어서,

   폴리비닐 아세탈계 수지에 대한 페놀계 수지의 중량비가 1/40~1/2의 범위내에 있는 수지혼합물로 이루어지고, 평균 기공직경이 0.1~500, 기공율이 50~90%인 그물코 형상의 연속기공을 갖는 다공질의 중공 원통 일체형 여과재와;

   상기 여과재의 단부개구를 시일하기 위해 상기 여과재의 대향단부에 각각 배치된 단부 플레이트와;

   상기 여과재를 지지하고 회전시키기 위해 상기 단부 플레이트에 배치되며, 적어도 한쪽이 중공인 회전샤프트와;

   상기 여과재의 외면에 고액혼합물을 공급하기 위해, 상기 여과재 전체의 1/2 이하가 침지되도록 배치된 여과재 수용탱크로 배관을 통해 고액혼합물을 공급하기 위한 제1 공급수단과;

   상기 고액혼합물의 액체만을 상기 여과재의 외면으로부터 상기 여과재의 내부 중공부로 흡인하도록 상기 중공의 회전샤프트를 매개로 상기 여과재의 중공부를 감압상태로 하기 위한 감압수단과;

   상기 여과재의 외면으로 액체가 흡인됨으로써 퇴적되는 고형분을 여과재 외면으로부터 스크레이핑하기 위한 스크레이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 고액분리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 여과재의 중공부에서 여과된 액체를 제거하기 위해, 일단이 여과재 중공부의 내벽 근방에 배치되고, 타단이 상기 중공 회전샤프트를 통해 상기 감압수단에 연결된 노즐수단을 갖는 것을 특징으로 하는 고액분리장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스크레이퍼의 상기 여과재 외면으로의 압압을 변화시켜서, 고형분 슬러지의 스크레이핑과 상기 여과재의 외면을 연삭하여 새로운 표면으로의 갱신을 수행하기 위한 스크레이핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고액분리장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과재의 외면에 고액혼합물을 공급하기 위해 적어도 하나 이상의 노즐로 구성된 제2 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고액분리장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과재는 이음매가 없는 균일한 연속표면층을 갖는 일체형 여과재인 것을 특징으로 하는 고액분리장치.