KR930012029B1 - 현탁액내에서의 고형물 농축 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

현탁액내에서의 고형물 농축

제1도는 농축 혹은 가동모우드를 보여주는 중공섬유 교차 흐름 농축기의 도식적 도면.

제2도는 역류세정 모우드를 보여주는 제1도의 농축기에 유사한 도식적 도면.

제3도는 중공섬유 교차흐름 응축기에 대한 시간 대 정화된 액의 유량 그래프.

제4도는 본 발명의 일 실시예를 따른 가스상 역류세척 시스템의 도식적 다이아그램.

제5도는 액체 및 공기 역세(backwash)를 이용하는 중공섬유 교차흐름 응축기에 대한 시간 대 정화된 액 유량 그래프.

제6도는 정화된 액 역세(liquid backwash)만을 이용하는 중공섬유 교차흐름 응축기에 대한 시간 대 정화된 액 플럭스의 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 교차흐름 응축기 11 : 쉘

12 : 섬유 15, 23, 40 : 배관

16 : 출구포트 17 : 출구

18 : 입구포트 20 : 농축기

21 : 출구배관 22, 25, 33, 37, 43, 55 : 밸브

24 : 제어밸브 26 : 스톱밸브

27 : 탱크 29, 53 : 현탁액입구

30 : 전환밸브 31 : 제어기

32 : 감지기 35, 51 : 첵크밸브

38 : 펌프 39 : 흡입배관

47 : 실린더

본 발명은 액체공급 현탁액내의 미세 고형물의 농축에 관련된다.

현탁액내에서 미세 고형물을 농축하는 문제는 현탁액으로 부터 깨끗한 액체를 재생하는 문제에 상응하는 것이다.

액체를 정화하는 공정은 통상 쓰레기같은 고형물의 모든 가시흔적(visible traces)에 관한 것이다. 통상 사용되는 방법은 고형물이 오염되게 하는 응김제와 여과촉진제를 첨가하고 있다. 고형물은 아래로 가라앉은 경향이 있어, 정화액체를 연속으로 공급 현탁액 탱크에 보내어 일부 해로운 영향이 커지고 공급된 현탁액탱크의 내용물을 다른 장치로 비울 필요가 있을때까지 고체 내용물을 증가시키는 방법으로 사용하게 만든다. 불변적으로 축적된 고형물은 일정하게 제품을 늦추고 생산성은 연속적으로 농축된 고형물을 배출하는 장치에 의해 유리할 수 있다.

반대로, 최종적으로 분리된 고형물의 처리는 통상 식품, 광업 혹은 제조공업이다. 이들에는 고형물이 필요하고 액체는 최선으로 재순환된다. 또한 고형물은 크기 및 순도에 대한 기준을 가지고 있어 가끔 더 처리할 필요가 있고 대부분 농축물로써 높은 고형물 함량을 얻을 필요가 있다. 물론 여과촉진제는 제품을 오염시킨다.

교차 흐름 마이크로 여과의 이러한 필요중 최근에 상세한 발표가 R. Bertera, H. Steven 및 M. Metcalfe에 의한 The Chemical Engineer. pp. 10-14, June, 1984에서 있었다.

상기 간행물의 제8도에서 보인 바와 같이 미세한 무기질 필터상의 일정한 농축 교차흐름(diafiltration) 상태에서 투과막(transmembrane) 정화된 액으로 역세되었을때 최근 1984년 상업적 Enka Membrana A. G. 필터 모듈이라 할지라도 급속히 망가지고 정화된 액체유량은 계속 감소되어 간다.

경제적으로 여과촉진제 없이 심하게 오염된 고형물에 대처하는 능력은 대부분 압축하는 것이다. 오염문제는 오래전부터 공지되어 있고 당해 분야에서 역세를 할때 정화된 액체를 사용하는 대신 가스로 바꾸어 공급된 부유물로 정화된 액체가 재순환 되지 않게 하려는 시도가 있었다. 일본공개공보 제53(1978-108882호는 ＂본 발명에서는 막의 역세를 위해 여과물을 사용하지 않으므로 여과물은 미처리 액체로 되돌려 보내야 했던 종래 방법의 심각한 결점을 제거하였다. 이는 명백히 산업에 유리한 것이다＂라고 기재하고 있다.

그러나 역 삼투막(reverse osmosis membrance)과 한의여과기(ultrafilters)같은 극히 미세한 공극의 필터에서는 투과막 가스역세(transmembrane gas backwsahing)가 불가능하다. 그 이유는 표면장력을 이기기위해 필요한 압력이 여과목적을 위해 사용되는 표준중공 섬유막의 강도를 훨씬 넘기 때문이다 ; 용해성 액체는 통과할 수 있어도 가스는 통과할 수 없다. 이러한 막을 통과하는 모든 기체거품은 막에 핀 홀의 홈이 있음을 나타낸다. 따라서 이 발명은 역삼투 혹은 정확한 한외여과기에 적용 않는다.

이 발명은 한외필터의 공극(porse)보다 큰 0.001-10미크론의 범위를 가지는 마이크로 필터에 관한 것이다. 통상적으로 큰 공극은 정화된 액의 탁도를 모두 없애도록 분류된다. 탁도는 공지된 광학적 법칙을 따르고 이로부터 발생하는 입자 크기보다 큼을 포함한다.

종래에는 마이크로 필터들이 극히 빨리 막혔다. 그 이유는 이들 필터가 브라운 운동(Brownian motion)이나 확산으로 현탁되지 않은 입자처리하여 입자와 크기가 유사한 공극 범위속으로 침투해 들어가 체막힘 현상을 일으키기 때문이다.

이 문제를 풀기 위한 종래 기술중 하나는 친수성 마이크로 필터를 정화된 액체투과막역세(clarified liquid transmembrance backwash)와 교차흐름 상태(cross flow mode)로 작동시키는 것이었다. 높은 교차흐름 속도는 공급 현탁액을 섬유의 큰 외부표면에 반대로 루멘(lumen)의 작은 내부여과 표면에 있도록 하는데 필요하다. 따라서 역세압은 섬유가 망가지지 않도록 제한되어야 한다. 작은 여과표면은 여과량을 줄인다. 따라서 이런 방법은 필터오염문제를 해결하는데 유용하지 못하다.

또다른 종래의 연구가 일본공개공보 제53(1978)-108882호에 발표되었는데 여기에서는 친수성 ＂폴리비닐알콜(PVA)＂ 섬유의 풀린 ＂캔들(candle)＂형상의 중공섬유 묶음이 장기간(1분)의 공기로 하는 루멘 역세(lumenal backwsashes)중에 비틀리도록 만들어졌다. 이 일본공개공보 명세서내에 기술된 종류의 필터 ＂캔들＂은 끝이 막힌 길죽한 중공포트 형태로 되어 있어 교차-흐름 ＂셀 앤드 튜브 필터＂보다는 데드-앤드 필터에 더 유사하다.

상기 일본 명세서의 실시예와 단항은 발표된 발명이 루멘 하부로 흐르는 공기 흐름에 의해 섬유의 막힌 단부가 진동함에 의해 압축된 공급 현탁액 포트에서 백만분의 50의 공급 현탁액으로 남겨진 미세 철 클로이드를 유리시킴을 기술하고 있음을 명백히 하고 있다. 일본 명세서는 ＂이러한 측정(루멘 가스 단독)으로, 침전된 미세입자들은 압축공기의 유입에 의해 따로이 떨어지게 된다＂라고 기재하고 있다.

즉, 우리의 경험은 ＂철 클로이드＂가 공급보다 무척 거칠고 섬유의 표면에 완전히 제한되기 때문임을 제안했다. 원당(orude sugar), 케인 쥬스(cane juice) 혹은 전분 찌꺼기(starch waste)같은 스펙트럼 크기에 걸쳐 분포된 다른 오염재료들은 더 청소하기 어렵다.

상기 ＂캔들(candle)＂형상의 친수성 ＂폴리비닐알콜(PVA)형태 중합체＂다공성 중공섬유의 개발은 영국특허 명세서 제2,120,952호에서 볼 수 있다. 이 명세서에 기술되고 평균입자 크기가 0.6미크론인 산화철을 5ppm만 함유하고 다시 공급 크기에 입자크기가 관련이 있는 시험 현탁액은 세척을 실시하기에 곤란하지 않음이 확실하다. 섬유묶음의 비틀림은 섬유를 느슨하게 감고 이들을 개방된 슬리브 속에 넣음에 의해 얼마간 억제된다. 이는 앞에서 언급한 일본공개 공보 제53(1978)-108882호의 섬유 파괴와 뒤엉킴을 피하고 가스역세는 5분 걸린다.

당면한 종래 기술은 본질적으로 친수성인 섬유, 즉 폴리비닐 알콜섬유의 한 형태만 사용한다는 것을 알아야 한다. 그러나 비-슘 철 클로이드(non-wetting iron colloids)가 폴리프로필렌 섬유같은 소수섬유(hydrophobic fibres)로 사용되면 가스역세가 공급을 차단하는 원인이 된다.

이 가스 차단은 ＂포점(bubble point)＂측정의 이론에 의해 예견되었다. 우리가 알고 있는 한 종래 기술들은 본질적으로 소수성(hydrophobic)인 섬유를 가스역세함을 발표한 것이 아니고 가스차단효과가 1분-5분간 가스역세를 지속한 후 발생함을 제안하고 있다.

종래 기술은 화학적으로 내성이 있는 소수성 필터를 주기위해 열가소성 중합체 보다 열경화를 사용하여 균등히 적게 적절한 ＂포트내의 캔들＂형상을 위해 가스역세하는 다른 논문을 포함하고 있다.

이 논문은 소련특허 제955,986호에 포함되어 있는데 이는 열경화성 페놀/포름알데히드, 레조시놀/포름알데히드, 피로카테킨/포름알데히드 혹은 멜라민/포름알데히드의 윤내기된 단단한 미세구(microspheres)로부터 미공개의 공정으로 제조된 육중한 포트(길이 250mm, 구멍 70mm 및 벽 25mm)를 사용하는데 관한 것이다. 상기 미세구는 0.5-5미크론의 직경을 가지고 있어 0.1-1.6미크론의 공극을 만든다. 공극들은 마세광물입자로 0.3-0.5mm까지 침투된다. 그러나 이 장치는 소련명세서에 기술된 용도에 적당함이 명백하지만 교차흐름형상(cross-flow configuration)과 최소정화되는 액체 역세에는 정당치 못하다.

비록 종래 기술의 마이크로필터가 현탁액으로부터 미세고형물을 재생할 수는 있지만, 상기 관점에서 그의 작동이 상업적으로 성공적인 것이 못된다. 이에 대한 하나의 이유로 여과매체로 부터 미세고형물을 빠르고 효과적으로 제거하는 것은 공극의 크기, 고형물과 여과매체의 성질과 물리적 특성, 공급을 당겨 보유된 고형물을 제거할 필요성이 변함에 의해 복잡해 진다.

미세고형물을 제거하는데 왜 종래 기술의 마이크로필터가 상업적인 성공을 거두지 못했느냐에 대한 다른 이유는 사용된 섬유가 피드스톡의 필터 천연제품 존재로부터 필터섬유의 오염물을 제거하기 위해 사용되는 강한 염산 및 수산화나트륨에 거의 저항성이 없는 것이다.

부가하여, 종래 마이크로필터의 중공섬유는 소득과 세척에 보편적으로 사용되는 아염소산염, 염소, 과산화수소에 의해 급속히 파괴될 수 있는 것이다.

종래 기술의 또다른 단점은 필터용기로부터 오염물을 제거하는 것이 역세 싸이클이 완료된 후까지 수행될수 없이 필터를 꺼놓는 시간을 연장하게 된다는 것이다.

본 발명의 목적은 교차-흐름 분리 모우드를 이용하여 현탁액의 고형물을 농축하고 역-흐름 모우드(reverse-flow mode)는 보유된 고형물의 방출이 보유된 고형물의 급속한 제거를 가능하게 하고 여기서 분리와 방출모우드는 연장된 긴 기간동안 반복되게 되는 방법을 구비하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상업적 여과 상황인 화학적 환경에 견딜 수 있고 동시에 주기적인 작동상태중에 일어날 수 있는 반복적인 신축에도 견딜 수 있는 탄성체이고 미세공극이 있는 중공섬유(hollow fibres)를 이용할 수 있는 현탁액의 고형물 농축방법을 구비하는 것이다.

본 발명에 따르면 하기의 과정을 포함하여 현탁액의 고형물을 농축하는 방법이 구비된다 :

(i) 쉘 혹은 하우징내의 탄성, 마이크로 공극성, 중공섬유의 외표면에 현탁액을 공급하고 여기서 :

(a) 현탁액의 일부가 섬유의 벽을 통해 통과하여 섬유 루멘으로부터 정화된 액체로 달려나가고,

(b) 고형물의 적어도 일부는 섬유의 표면 혹은 내부에 보유되고 혹은 달리 쉘내에서 액체 나머지와 함께 쉘로부터 제거되어 비-보유된 고형물로 보유되는 과정.

(ii) 보유된 고형물을 쉘로부터 섬유 루멘을 통해 :

(a) 실질적으로 모든 공극을 통하여 통과하여 실질적으로 모든 공극이 긴장되어 보유된 모든 고형물이 씻겨 나가는 가압액체를 공급하고, 다음,

(b) 큰 공극을 통하여 통과하여 이들 공극을 긴장시키고 이들 공극에 보유된 모든 고형물을 제거하고 쉘의 내부와 섬유의 외벽을 세척하고 쉘로 부터 외부 수집점까지의 모든 고형물을 제거함에 의해 방출되는 과정.

본 발명 일 실시예에서, 가압된 기체의 공급은 모든 루멘내의 액체(lumen liquid)를 섬유벽의 기포점(bubble point) 이하의 압력에 있는 기체로 매체함에 의해 섬유의 전 길이를 역세하도록 초기에 도입된다. 쉘은 이후 비교적 비압축성인 공급액체로 밀봉되어 가스가 포집된 가스의 압력이 기포점 이상으로 올라가더라도 섬유벽을 통하여 흐를 수 없도록 한다. 이후 액체 밀봉은 투멘입구로부터 가장 먼저리의 섬유벽을 통해서 실질적으로 균일하게 포집된 가스가 도망가도록 풀려 가스입구 근처의 공극의 연속적으로 선호적인 세척으로 최소화한다.

신호적으로, 본 발명의 방법은 고형물 축적과 고형물 방출의 반복적인 싸이클을 이용하는 연속공정으로 수행된다. 이상적인 섬유에서는 가압된 액체가 모든 공극을 통과하겠지만, 실제에 있어서는 공극의 일부는 비교적 얇은 벽을 가지고 있어 이들이 찌그러지지만 이들 구멍을 막는다.

고형물 방출 과정 후 섬유를 통한 공급 현탁액의 흐름의 회복은 공극들이 확장되어 그들의 원래 크기로 재생될 때까지 충분한 시간동안 지연되어 공급 현탁액으로부터 보다 큰 크기의 입자들이 확대된 크기의 공급을 통해 혹은 그 속으로 들어갈 수 없게 하게 될 것이다.

어떤 경우 가스가 공급 현탁액의 압력보다 높은 압력에서 공급된다면 공급흐름의 회복이 가스 그 자체의 작용에 의해 지연될 수 있다. 가스압력이 방출과정 끝에서 떨어짐에 따라 섬유의 공극은 회복하기 시작하고 가스의 압력이 공급압력 이하로 떨어지기 전에 그들의 원 크기로 돌아가고 여기서 섬유벽을 통한 공급부분의 흐름이 회복된다.

만약 필요하다면, 쉘 혹은 하우징으로부터 처리된 공급 현탁물의 흐름이 밸브에 의해 조절되어 배압(back pressure)이 공급에 적용되고 이러한 밸브수단은 가압된 액체 및 가스의 역류중에 공급 현탁액의 유입을 제어하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 또다른 관점에 따르면, 액체공급 현탁액으로부터 미세고형물을 농축하는 장치가 :

(i) 하나의 쉘과

(ii) 상기 쉘내에 다수의 탄성체이고, 중공이며, 마이크로 공극이 있고 중합체인 섬유들과,

(iii) 가압된 공급 현탁액을 섬유의 외측에 공급하는 수단과,

(iv) 섬유 루멘들로부터 정화된 액체를 뽑아내는 수단과,

(v) 가스다음의 액체를 압력하에서 섬유 루멘에 공급하여 섬유의 투과막 세척을 하도록 하는 수단을 포함하고, 액체의 상기 압력은 섬유의 모든 공극을 실질적으로 긴장시키기에 충분하고 가스의 상기 압력은 가스가 섬유의 큰 공극을 통해 통과하여 그 속에 보유된 모든 고형물을 제거하고 섬유 외부벽을 세척하기에 충분하고 쉘의 내벽은 쉘로부터 외부 수집점으로의 모든 고형물을 제거함을 포함하는 농축장치가 구비된다.

본 발명의 선호적인 형태에서, 농축장치는 비교적 비압축성 공급 현탁액을 쉘에서 액체의 교환에 따라 섬유 루멘으로부터 압축된 가스에 의해 밀봉하기 위한 수단을 포함하여 가스가 섬유벽의 포점 이상의 압력에서 포집되고, 섬유벽을 통해 실질적으로 균일하게 가스를 갑작스럽게 방출하게 하는 수단을 포함하고 있다.

대체로, 섬유는 하기와 같은 열가소성 중합체로 제조된다.

폴리(프로피렌), 폴리(4-메틸펜트-1-엔), 프로필렌의 공중합체, 폴리(비닐리덴디플루오로라이드), 폴리(술폰), 폴리(페닐렌 술파이드), 폴리(페닐렌 옥시드), 페녹시 메진, 폴리(테트라플루오로에칠렌) 및 폴리(클로로트리플루오로에칠렌).

이러한 섬유는 값이 싸고 여러 온도에 사용 되기에 적당하고 필요한 탄성도, 만곡내 균열성 및 공극크기를 소유하고 있다.

비록 섬유의 선택이 처리될 공급 현탁액의 성질에 의존하지만, 일반적으로 섬유는 하기에 따라 선택된다.

(a) 공극크기 분포는 경우의 필요에 따라 가장 작은 필요한 입자를 제거한다. 그러나,

(b) 섬유의 일부공극은 공기를 통과시키고 모두가 10미크론 이하의 직경을 가진다.

(c) 섬유는 산성 혹은 염기성 세척용액에 강한 내성을 가지며, 반복되는 열 혹은 화학적 소속에 저항성이 있다.

(d) 섬유의 특성은 총 공극체적에 적어도 같은 정화된 액체량에 의해 모든 공극이 가압세정될 때 공극을 탄성적으로 긴장시킨다. 이후,

(e) 큰 공극의 실질적인 부분을 통해 가스를 가압하기에 충분한 압력에서 가스의 공극-긴장세척이 고형물을 섬유표면과 쉘벽에서 떨어 내어 축적된 고형물 시스템으로부터 수집 포트로 확신시키는 수단속으로 고형물을 밀어낸다.

(f) 섬유의 탄성적 특성은 긴장후 공급 현탁액이 돌아가기 전에 공극크기를 급히 회복하여 공극크기를 넘는 크기가 통과하거나 농축된 재료가 걸리지 않게 하도록 한다.

만약 필요하다면, 상기 언급된 탄성중합체 섬유는 강한 내산 및 내염기성 안정친수성 코팅(stable hydrophilic coatings)으로 피복되어도 좋다. 공극의 벽에 교차-연결된 친수성 피복제를 가지는 공수성(hydrophilic) 마이크로 공극의 열가소성 탄성체 염기를 포함하는 적당한 친수성 복합섬유는 본인들의 국제 출원번호 PCT/AU84/00179호에 기술되어 있다.

가스방출과정에서, 가스는 공급 및/혹은 정화된 액체를 가스의 압력보다 낮은 포점을 가지는 섬유의 상기 공극들로부터 교환한다. 폴리프로필렌 및 기타 소수성 섬유의 경우, 이들 공극은 공기로 차단되나 이는 하기의 방식으로 극복될 수 있다.

(a) 교차-흐름 운전전 혹은 중 어느 한쪽에서 소수성 섬유를 습식작용물의 풀럭 흐름(plug flow)에 적용시켜 공급의 표면장력을 센티메타당 50(신호적으로는 32-35 다인(dynes)이하도 낮추도록 하며, 여기에서, 공극은 친수성이 되고 연속적으로 늘어진 길이에서 친수성 공급의 흔적이 소수성 섬유에 흡수되므로써 처리를 반복한다.

(b) 소수성 섬유를 초기에 혹은 상기 선택(a)후의 하나에서 충분한 공급압에 적용시켜 섬유의 공극에 보유된 가스 기포를 수축하게 하여 공극으로부터 그들의 통과를 촉진하고 피드스톡 및/혹은 침투에 가스의 충분한 용해도가 유지되게 한다.

본 발명은 하기의 설명으로 첨부된 도면을 참조하여 더 쉽게 이해될 것이고 효과적으로 실시될 수 있게 된다.

제1도와 제2도에서 도시된 중공섬유 교차-흐름 농축기(10)는 카트리지 쉘(cartridge shell)(11)을 포함하고 있고 이속에 중공, 공극, 중합체 섬유(12)의 묶음이 위치되어 있다. 이 보기에서, 각 섬유의 폴리프로필렌으로 만들어지고 평균 공극크기가 0.2미크론이며 벽두께는 200미크론이고 루멘직경은 200미크론으로 되어 있다. 묶음(12)에는 3,000중공섬유가 있다. 그러나 이 숫자와 각 섬유칫수는 선택적인 필요에 따라 변할 수 있다.

폴리우레탄 보유 화합물(13)(14)는 섬유(12)의 단부를 제자리에 그들의 루멘을 차단하고 쉘(11)의 각 단부를 폐쇄함이 없이 잡는다. 농축될 액체 공급현탁액은 공급현탁액 입구(15)를 통해 쉘(11)로 압송되고, 중공섬유(12)와 외벽을 거쳐간다. 공급 현탁액의 일부는 섬유벽(12)을 통해 섬유루멘속으로 가서 루멘 출구 포트(16)를 통해 정화된 액으로 빠져나간다.

나머지 공급현탁액과 배출된 종의 일부는 섬유(12)들 사이를 흘러 출구(7)를 통해 쉘(11)을 나간다. 배출된 종(species)의 나머지는 섬유의 위 혹은 내부에 잡혀있고 그렇지 않으면 쉘내에 남아 있게 된다. 루멘입구포트(18)는 제1도에서 도시된 농축기의 운전중에는 폐쇄된 체 있는다.

보유된 종을 제거하기 위해서는, 정화된 액체의 흐름이 중지되도록 루멘출구포트(16)를 닫는다. 이후 가압되고 정화된 액체 루멘입구포트(18)를 통해 루멘속으로 유입되어 공급의 실질적인 전부를 긴장시키고 이들을 정화된 액체의 적어도 총공극 체적으로 세척된다. 정화된 액체의 퍼지(purge)가 완료됨에 따라 압축된 가스가 루멘입구포트(18)를 통해 섬유(12)의 루멘을 따라 그리고 섬유의 벽을 통해 공급현탁액/농축된 흐름속으로 유입시켜 심히 기도포가 발생하게 하고, 이것이 섬유의 외벽에 부착된 혹은 정화된 액체 피지에 의해 섬유 공급내로부터 청소된 모든 보유된 종을 쉘에서 몰아내게 된다.

본 발명의 실시예에서(특히 길고 얇은 섬유에 적당한), 압축된 가스는 입구(18)를 통해 또 섬유(12)의 루멘을 따라 한정된 시간동안 루멘 출구 포트(16)를 열은 후 유입되어 이 단계에서 섬유의 공극을 가스가 침투하지 못하게 한다. 액체로 충전된 쉘은 이후 폐쇄 쉘 입구(15) 및 쉘출구(17)에 의해 밀봉된다. 아직까지 가스는 가스압력이 섬유벽의 정상 포점 이상으로 상승하더라고 쉘내의 액체가 비-압축성이기 때문에 다공성벽을 투과하지 못한다. 고압가스의 저장조는 섬유루멘내에 축적된다.

이후 쉘출구(17)가 열려 가스가 각 섬유의 전길이를 따라 공극을 침투하게 된다. 초기에, 끓어 오르는 기체의 맥동이 균일하나 루멘입구포트(18)로부터 원거리의 단부에서는 얇은 섬유를 따라 일어나는 점성에 의한 압력강하 때문에 극히 느려진다. 극단의 경우, 루멘포트(16)(18) 둘다를 통해 상기 언급된 가압되고 포집된 가스운전을 수행하고 난 후 가스를 허용함이 바람직하다.

가스세척후 공급현탁액 흐름의 재생이 충분한 시간동안 지연되어 가스에 의해 긴장된 공극이 그들의 원래 크기로 회복할 수 있게 하여 공급된 현탁액으로부터 큰 입자가 확대된 공극속으로 혹은 공극을 통과하지 않게 할 수 있어야 한다.

제3도는 정화된 액체의 제조속도에 기초하여 제2도에 관해 기술된 고형물 방출의 효과를 보여 주고 있다. 곡선 A는 고형물의 방출없이 저속된 시간에 대한 정화된 액체 유량의 감소를 보여주는 반면 곡선 C는 각기 결합된 액체와 가스 방출 싸이클 후 정화된 액체유량의 회복을 보여준다. 비록 고형물의 방출이 정화된 액체유량을 거의 초기값으로 되돌려 놓지만 유효 유량의 감소가 연속 방출에 관계치 않고 시간의 연장에 따라 발생한다.

본 발명의 정화된 액체/가스 방출기술은 다수의 상태로 운전되고 있는 제4도의 시스템을 사용하여 수행된다. 교차-흐름 농축 모우드에서, 펌프(38)를 공급현탁액을 공급현탁액탱크(27)로 부터 펌프흡입배관(39)을 통하고 입구압력밸브(37)를 통하여 흡입하고 현탁액을 공급현탁액 입구(29)(공급현탁액 중지 전자변(41)을 가진)을 통하여 교차-흐름 농축기(20)로 공급한다.

공급현탁액은 중공섬유의 표면위를 교차-흐름 농축기(20)의 내측으로 통과하고 유체의 일부는 섬유를 통과하여 루멘속으로 들어가 정화된 액체출구배관(21)으로 공급된다. 배관(21)내의 정화된 액체는 솔레노이드(47a)에 의해 작동되는 정화된 액체 실린더(47), 유량감지기(32) 솔레노이드(22a)에 의해 제어되는 정화된 액체 제어밸브(22)를 통해 정화된 액체 수집점으로 간다.

교차-흐름 농축기(20)로부터 농축된 공급현탁액은 첵크밸브(35)와 전자석으로 작동되는 쉘밀봉 밸브(55)(맞추어졌을때)를 통해 배관(28)으로 가고 이 배관으로부터 현탁액은 솔레노이드(30a)에 의해 제어되는 3-방향 농축액 전환밸브(30)로 공급된다.

밸브(30)는 출구통로(a)와 (b)를 가지고 있고 이 통로는 공급현탁액 탱크(27)와 농축액수집점으로 각기 연결되어 있다. 농축 모우드에서 밸브(30)은 위치(a)에서 농축된 공급현탁액이 배압밸브(33)를 통해 탱크(27)로 가도록 한다.

바이패스 배관(40)내의 바이패스 밸브 교차-흐름 농축기(20)을 통한 유속, 유입압 밸브(37)를 함께 제어하도록 설정되었다. 공급현탁액 탱크(27)는 공급현탁액입구(53)와 세척입구(52)를 가지고 있다.

가스는 필요한데로 배관(23)을 통해 유입된다. 이 배관에는 가스압 제어밸브(24), 가스유량밸브(25), 솔레노이드(26a)에 의해 제어되는 가스스톱밸브(26)와 첵크밸브(51)를 포함하고 있다.

현탁액 입구압, 농축된 현탁액 출구압 및 정확된 액체압은 밸브(37)(33) 및 (22)에 의해 각기 제어되거나 고정된다. 본 발명의 이 실시예에서 농축기 쉘(20)내의 압력은 가스다음에 정화된 액체 역세후 농축 모우드로 회복함에 따라 예정된 시간내에 필터 공극내의 가스를 제거하도록 고정된다.

밸브(22)로부터 나오는 용액은 유량감지기(32)에 의해 감지되고 감지된 파라메타는 프로그램할 수 있는 제어기(31)의 입력으로 사용된다. 제어기(31)는 유량의 미리 예정된 값과 정화된 액체의 실제 유량과 비교하여 방출 싸이클을 시작할 시간을 결정한다.

본 발명의 이 실시예에서, 농축기(20)는 방출하는 적당한 시간을 결정하는데는 두가지 별도의 기준이 있다. 첫번째 기준은 방출유량이고 방출유량이 예정된 정도로 감소되고나면 제어기(31)가 방출 싸이클을 시작하는 속도를 고정시킨다. 제2기준은 제어기가 일정한 시간간격으로 방출을 개시하는 시간이다.

제2기준은 공급 현탁액에 더 적당하고 여기서 용액흐름속도는 극히 빠르게 줄지 않는다.

방출에 효과를 주기 위해, 프로그램 가능한 제어기(31)는 시스템을 솔레노이드(22a)(26a)(43a) 및 (30a)를 작동시킴에 의해 방출 모우드로 고정시킨다. 상기 솔레노이드들은 차례로 밸브(22)를 닫고, 밸브(26)를 열고, 밸브(43)를 닫고, 3-방향 농축전환밸브(30)의 출구통로를 통로(b)로 바꾸어 계속적인 변동체적의 정화액체가 정지되고 가스상의 방출매체와 섬유로부터 배출된 물질들이 시스템으로부터 방출될 수 있게 된다.

이후 고형물 방출이 프로그램 가능한 제어기(31)에 의해 개시된다. 상기 제어기(31)는 솔레노이드(26a)를 작동시켜 가스밸브(26)를 열도록 하고 정화된 액체의 솔레노이드(47a)는 실린더(47)를 들어 올려 상기 장치의 액체내용물이 가스공급으로 인한 압력하에 밸브(26)를 통하여 루멘속으로 방출되고 정규작동 방향에 반대로 섬유를 가로질러 모든 공극을 팽창시키고 섬유의 공극내에 위치된 모든 고형물을 대체하도록 한다.

정지된 실린더(47)가 비워진 후 프로그램 가능한 제어기(31)는 가스가 밸브(26)와 배관(21)을 통하여 루멘속으로 흐르고 섬유의 큰 공극을 통하여 흘러 농축액과 고형물을 섬유와 쉘의 내부에서 씻어내게 한다. 밸브(26)는 가스방출 시간이 끝에서 솔레노이드(26a)에 의해 폐쇄된다.

좁고 긴 섬유의 전 길이에 따라 큰 공극을 통하여 더 균일한 가스방출을 얻기 위하여, 정지 실린더(47)가 비워진 후 루멘 첵크밸브(46)와 루멘 스톱밸브(43)(이 밸브는 솔레노이드(43c)를 작동시키는 프로그램 가능한 제어기(31)에 의해 열려져 있다)를 통하여 가스를 배출시키는 것이 신호된다. 이후 제어기(31)는 쉘밀봉 밸브(55)를 솔레노이드(55a)의 작동에 의해 폐쇄하고 솔레노이드(41a)에 의해 작동하는 스톱밸브(41)에 보내어 가스압력이 쉘(27) 내에성 가스압력 조정기(24)에 의해 설정된 전압에 도달하도록 한다. 쉘밀봉밸브(55)는 이후 예정된 가스방출시간 동안 솔레노이드(55a)를 작동시키는 제어기에 의해 열린다.

방출 싸이클의 끝에 프로그램 가능한 제어기(31)는 상기 기술한 바와 같은 농축 모우드로 시스템을 귀환시킨다. 단 밸브(22)는 정지실린더(47)가 정화된 액체로 충전될 때까지 폐쇄된 채 있는다.

일부공급 현탁액의 처리를 위해 특히 고압공급에서의 처리를 위해, 방출중에 공급현탁액의 흐름을 끝내는 것이 바람직하다.

이 경우 제어기(31)는 솔레노이드(41)가 방출의 시작에서 밸브(41)를 폐쇄하고 방출의 끝에서 밸브(41)를 열도록 작동하게 프로그램되는 것이 바람직하다. 이것은 농축액이 공급현탁액과 희석되는 것을 피하고, 팽창된 공극이 제 크기를 회복하는 것을 도와 과한크기의 고형물 유입을 막게하는 것이다.

일부공급현탁액에서는, 분류된 농축형태의 보유 종들을 수집하는 것이 바람직하다. 제4도에서 도시된 농축 시스템의 운전 모우드에 사용될 수 있는 것으로 보유 증을 더 효과적으로 하는 이러한 수집은 많은 선택적인 방식이 있다. 예를들면, 일부 보유 종들은 다른 보유 종들 보다 막 표면에 더 빨리 축적되기 때문에 한 보유 종내의 농축액 흐름을 연속단계의 다른 것보다 풍부하게 하여 더 큰 전유량을 가지게 하는 부가된 잇점이 있을 수 있다. 이러한 풍요에 효과를 주기 위해 섬유 표면에서 농축된 보유 종은 공급현탁액의 배치(batch)가 처리되는 것과 같은 다른 용도로 전환되거나 혹은 단계적인 연속시스템을 위해 전환된 농축 유체가 각 단계를 위해 다른 용기에 수집될 수도 있다.

소금과 같은 배출불능 종은 보유 종으로부터 세척사이클을 사용하여 제거될 수 있다. 세척 모우드에서, 공급현탁액입구(53)로부터 나온 공급 현탁수는 잠겨지고 정수입구(cleanwater inlet)(52)가 일려 정화된 액체방출 흐름속도와 동일한 속도로 보유 종을 헹군다. 세척시간은 체류시간으로부터 결정되거나 표준 엔지니어링 계산기술을 사용하는 시스템의 반주기로부터 결정된다.

본 발명은 하기에서 실시예를 참조하여 더 기술될 것이다. 이 실시예의 1-5는 제4도에서 도시된 바와 같지만 쉘밀봉 밸브(55), 첵크밸브(46) 및 스톱밸브(43)가 없는 농축기를 사용하여 수행되었다.

[실시예 1]

액체공급 현탁액은 물 78.3 리터내의 새로이 침전된 젤라틴상의 수산화 알루미늄 146.2그램에 새로이 침전된 미세 탄산칼슘 281.9그램을 첨가함에 의해 형성되었다. 수산화물은 입자크기가 탄산염보다 극히 작지만 친수화된(hydrophilized) 폴리프로필렌의 0.2 미크론 중공섬유에 훨씬 더 빨리 혼합되게 될 것이다. 따라서 농축액을 빨리 회복시키기 위해서는 수산화물을 먼저 제거해야 한다.

액체공급 현탁액은 상기 기술된 종류의 교차-흐름 농축기 속으로 보낸다. 이 농축기속의 중공섬유 면적은 1평방메타이고 정화된 액체와 공기막 역세된다. 쉘입구 공급현탁액 압력은 200kPa이고 출구압력은 100kPa에 맞추어 놓았다.

정화된 액체흐름은 교축(throttle)되지 않는다. 투과막 역세는 정화된 액체와 500kPa이 공기로 수행되고 이때는 정화된 액체제조가 그의 최종 재생치의 80%일 때이다.

초기에, 농축액은 데드-앤드 모우드(dead-end mode)로 두번 실시되고 급하게 생산성이 감소된다. 정화된 액체의 제조 속도가 초기속도의 80%로 떨어지는데 걸리는 시간은 두배인 것으로 알려졌다. 공급현탁액의 고형물 함량은 정화된 액체와 전환 고형물이 시스템으로부터 방출되는대로 증가되고 충전공급 현탁액의 평균 고형물함량은 전환된 고형물과 정화된 액체 체적의 분석에 의해 산정된다.

알루미늄과 칼슘에 대한 전환된 고형물의 분석은 견적된 알루미늄을 선택적으로 배출하게 한다. 급속한 오염의 이른 선택제거는 급속한 농축액 회수에 대해 증대한 것이다.

알루미늄이 제거되면서 방출속도에서 20% 오염강하(fouling drop)하는 수초로 길어진 시간은 오염이 적음을 지시한다.

이 시간은 실제의 단위로 ＂20% 오염계수(fouling index)＂로써 정의되지만 상기 시간에서 공급현탁액의 균일한 고형물 함량을 구비하기 위해 교정이 필요하다. 공급현탁액 고형물 농축은 농축시스템의 정화 모우드 중에 정화액이 급속히 방출됨에 따라 계속적으로 상승하고 이의 효과는 오염시간을 줄여 오염시간을 연장하는 알루미늄 선택배출효과에 대향하게 한다.

근사적인 교정은 20% 오염계수를 그 시간에서의 평균공급 현탁액의 고형물 함량으로 곱함에 의해 만들어질 수 있다. 따라서, 교정된 오염계수는 1그램/리터 고형물 함량에서의 20% 오염계수에 거의 일치한다. 정밀한 비교는 공급현탁액이 일정하게 농축되는 정 농축(세척)모우드(constant concentration(washing) mode)에서 최상으로 실시될 수 있다.

데드-앤드 모우드 시험이 완료된 후, 시스템은 정화액체와 공기방출모우드 상태의 교차-흐름 작동으로 변화된다. 다시, 두 역세의 결과의 평균을 내고 반복 경험된다. 경험적 결과는 단단한 오일 고형물의 선택적 전환이 오염주거를 감소시키는데 효과가 있고 전체 침투속도를 증가시킴을 보여주는 자료가 표 1에 있다.

액체로 교차-흐름 여과와 이때의 방출모우드는 데드-앤드 모우드 보다 3배의 선택 수산화 알루미늄 배출속도를 보여주었고, 무교반 공급현탁액 ＂캔들(unstirred feed suspensicn ＂candle＂)＂ 혹은 데드-앤드 모우드에 비해 교차-흐름 모우드의 우수성을 설명하고 있다. 개선된 수산화 알루미늄 배출속도는 역세과정사이의 교정시간을 데드-앤드 모우드의 운전에 대한 교정시간에 비해 285% 연장시킨다.

농축물의 나머지 20.3 리터가 분석되었다. 농축기는 정결히 세척되고 공기로 퍼지(purge)되었다. 잔유 농축물은 전환된 부분들 속으로 선택배출되기 때문에 알루미늄에 13% 감손(deplete)되었다. 농축기에 집요하게 불어 있던 물질도 염산에 의해 쉽게 제거되었다.

[표 1]

[실시예 2]

시수(city water)가 소수성 폴리프로필렌 섬유이고 각기 길이가 500mm 이미 구멍이 200 미크론이고 벽두께가 200 미크론인 2,500개의 섬유 한 묶음으로 된 교차-흐름 농축기 속으로 흘려 보낸다. 섬유는 이소프로페놀(isopropanol)로 미리 적신다. 공급입구 현탁액 압력은 60kPa이고 출구 압력은 측정가능한 정화수 배압없이 2kPa 보다 작았다. 따라서 평균 투과압은 29kPa였다.

액체와 그 이후의 공기방출은 매 2분마다 6초 동안 500kPa에서 수행된다. 몇 싸이클 후 용액방출 속도는 480리터/평방미터/시간에서 100리터/평방미터/시간으로 떨어진다. 그 이유는 섬유의 큰 공극에 위치하여 낮은 29kPa 투과압에 저항하기 때문이다. 공기를 더 방출하면 공기에 의해 섬유를 사실상 차단시키는 결과가 온다.

이 실시예의 별도의 반복에서, 공기 차단은 하기에 의해 서서히 치유되었다.

(a) 평균 투과압을 올린다.

(b) 공급현탁액 흐름속도를 증가시킨다.

(c) 농축기 운전상태에서 공급현탁액을 공기로 비-포화(under-ssturating)시킨다.

(d) (a)와 (b)의 조합에 의한다.

(e) (a)와 (b)와 (c)의 조합에 의한다.

또한 방출용액 흐름속도의 회복은 표면장력을 낮춤에 의해서도 얻어질 수 있다.

공급현탁액에 대한 온도의 효과는 온도가 낮을때 가스용해가 쉽고 온도가 높을때는 가스방출이 쉽다는 점에서 상당히 복잡하다. 이들 효과는 거의 비등점까지 서로 상쇄하는 경향이 있어 극히 불량한 용해도가 극히 느린 여유를 주고 단지 포점을 넘은 압력만이 만족한 결과를 준다.

[실시예 3]

실시예 2는 50kPa의 투과압력과 25℃에서 3,600리터/시간의 교차-흐름속도를 사용하여 반복되었다. 소수성 섬유는 공기로 급속히 차단되었고 투과속도는 75리터/평방미터/시간으로 떨어졌다.

입구공급 현탁액 압력은 이후 60kPa에서 65kPa로 상승되었고 이는 113리터/평방미터/시간의 유속을 주었으며 시험시간인 10분을 넘게 안전하게 남아 있었다.

표 2는 입구공급현탁액 압력을 단계적으로 85kPa에서 322kPa로 상승시킴에 의해 얻어진 결과를 보여주고 있다.

[표 2]

(*) 포점 : 포점을 넘은후의 차단제거의 제1증거를 기록한다.

공급현탁액은 이후 용액상태의 도데실벤젠설폰산나트륨(sodium dodecylbenzenesulphonate) 0.02% w/v를 첨가하여 공기 차단의 제거에 도움이 되도록 수정되었다. 여러 입구압력에서 얻어진 결과가 표 3에 보여졌다.

[표 3]

상기 결과로부터 소수성 섬유가 초기에 아주 급격히 액체/공기방출을 차단함을 알 수 있게 된다. 공급현탁액 투과압력의 공급은 속도를 조금 증가시키거나 동일한 몇개의 열린 공극상의 큰 수압에 대해 기대한 것보다 크기 않다(실질적으로 어떤 경우는 작다). 침투속도는 서서히 떨어지는 경향이 있어 섬유공극압력 혹은 오염이 공극으로부터의 어떤 느린 공기 확산 보다 무거움을 암시한다.

포짐에서, 정화액체 제조속도에 급격한 증가가 있고 이후 느리지만 꾸준하게 상승한다. 공기는 정화된 액체에서 나옴을 볼 수 있다.

공급현탁액에 첨가된 습윤제의 충격부하는 정화된 액체제조 속도에 극적인 효과를 준다. 기대했던 바와 같이, 동일한 량의 희석액보다 더 젖은 농축 슬러그를 공급함이 낫다는 것이 발견되었다.

그 결과는 만약 액체와 공기방출이 사용될 것이라면, 소수성 섬유가 비용해성 친수성 코팅에 의해 영구적으로 친수성으로 최선으로 만들어짐을 가르킨다.

확실히 이는 액체로 완전히 차있는 더 작은 공극에 대해 유지되고 만약 그들의 본질적인 소수성 상태에 남아 있다면 가스로 차단되게 된다. 가스-차단상태에서 이들은 큰 공극들 보다 공급압력을 높임에 의해 재습윤시키기란 더 곤란하다. 이들의 일부는 매번의 가스역세에서 가스에 의해 쓸려간다. 그 이유는 가스 역세압력이 이들의 포점을 넘기 때문이다. 그러나 만약 공급현탁액 압력이 포점은 넘으면 빠르게 청소된다. 이들 두압력사이의 포점으로 공극은 젖은 상태로 유지되기 가장 어렵다.

소수성 섬유가 교차-흐름 코우드에 사용되었을때, 적당한 계면활성제의 작은 슬러그가 공급현탁액에 공급되게 된다. 유산 칼륨계면활성제(potassium oleate surfactant)의 경우에 이는 공급현탁액내의 희석 칼슘염에 의해 섬유에 의해 제거될 수 있는 불용성 유산칼슘(calcium oleate)을 형성시켜 안정하게 제거될 수 있다.

만약 계면활성제 첨가가 허용되지 않는다면 섬유에서의 온도가 낮추어지고 공급현탁액은 그 온도에서 투과될 수 있는 최고 투과압력에서 공급되어야 한다. 이때 농축시스템은 상기 압력에서 정화에 제조속도가 공기 차단 제거때문에 더 이상 증가하지 않을 때까지 계속 가동된다.

상기 처리법의 양쪽다는 가스차단이 되풀이 되므로 반복되어야 한다. 공급현탁액내의 생물학적 물질, 이를 테면 설탕, 쥬스, 밀크, 전분찌꺼기, 양조찌꺼기 같은 것으로는, 섬유가 친수성물질을 흡수하기 때문에 극히 빨리 친수성이 된다. 그리고 상기의 나머지는 통상적으로 처음 몇시간 동안만 필요하다. 친수성 물질은 가끔 화학적 세척공정에 대해 제거되어 상기 처리가 반복될 필요도 있다.

[실시예 4]

가수분해된 밀 전분 표본 50리트가 50미크론 여과망이 길러졌다. 그리고 지방산은 탁한 현탁액을 만들기 위해 기울이 따랐다. 이것은 폴리프로필렌 중공섬유 농축기를 사용하는 제4도의 장치를 통하여 밸브(55)(46) 및 (43)없이 전환 밸브(30)의 전환통로를 사용하여 통과되었다. 섬유는 계면활성제 용액으로 이미 젖어 있었고 압력하에 급속한 습윤을 주기 위해 계속 압승되었고 물로 헹굼이 뒤따랐다. 공급현탁액 압력은 200kPa이었고 배압은 160kPa이었다. 그리고 정화된 액체제조 속도는 58L/시간이었고 24분 후 31L/시간으로 줄었다.

이후 섬유는 정화된 액체배관내의 소량의 정화된 액체에 의해 억세되어졌다. 그 양은 총 섬유공극체적 보다 크고 충격세척(shock wash)상태로 500kPa에서 공급되는 급작스런 공기에 의해 실시되었다. 섬유공극은 400kPa에서 약간 긴장되고 500kPa에서는 잘 긴장됨을 보여주었다.

한번에 정화된 액체의 제조속도는 처음의 58L/시간으로 되돌아 갔다. 다음의 15분 기간에서 정화된 액체의 제조속도는 다시 31L/시간으로 떨어졌다. 세척 싸이클이 반복되고 그 속도는 다시 58L/시간으로 되돌아 갔다. 전체 싸이클은 다시 반복되어 제3도와 같이 되었다.

이 난처란 현탁액은 급속히 제거되어 진한(끈끈한) 농축율과 맑고 엷은 갈색의 정화된 액체를 나타내는 농축 고형물을 가지고 있다. 본 발명의 방법은 작업성이 좋다. 특히 섬유표면에 팽창하고 농축액의 표면 덩어리를 청소하기 위한 가스의 필요는 농축기를 투명 쉘을 동해 시험함에 의해 확고해졌다.

[실시예 5]

농축기는 찌꺼기 난 점액소(waste egg mucin)를 농축하는데 사용되는 바와 같은 친수성 교차-링크 플리마이드로 피복된 공극들을 소유하고 있는 복합 소수성 폴리프로필렌 중공섬유(composite hydrophobic polypropylene hollow fibres)로부터 만들었다. 이 농축기는 투명쉘을 가졌다. 100kPa의 공급현탁액 평균압력에서 초기 정화된 액체속도는 20L/h였으나 이것이 20분만에 12L/h로 떨어졌다. 두꺼운 점액소가 섬유를 피복함을 볼 수 있고 이는 표면겔층이 속도를 줄이는 것으로 보인다. 이 가설의 실험은 500kPa의 공기만을 역류시험에 의해 수행되었다. 이는 표면 농축 축적물을 제거를 가시적으로 증명했지만 정화용액 제조속도는 단지 15L/h로만 상승했다.

정화된 액체로 공극-긴장 500kPa 압력에서 단 5초 동안 공극내의 공극체적을 대체하도록 하는 가압역류가 그 속도를 원래의 20L/h로 회복시켰다. 처음 5초 동안 정화된 액체로 세척하고, 이후 3초 동안 공기 세척을 하며 이때 둘다 공극-긴장 500kPa 압력에서 실시되면 점액소의 세배 높은 농축물이 사용되었더라도 동일한 속도로 점액소 회복이 된다.

따라서, 공극-긴장 정화된 액체역세는 공극내의 물질들을 제거하는데 모든 공극에서 유효하지만 표면농축물을 충분히 제거하지는 않는다는 것을 알 수 있다. 가스의 작용은 겔-제한층(gel-limiting layers)을 형성하는 표면응축물을 제거하는데 가장 효과적이다. 연결작용은 필수적이다.

[실시예 6]

비교 필터가 수산화 제2철(ferric hydroxide)을 사용하여 가용되었고 피드스톡은 제4도에서 도시된 것과 같은 농축기로써 밸브(43)(46) 및 (55) 없는 것으로 만들어졌다. 전자에 의해 얻어지는 역세(처음 밀봉된 쉘을 가진 루멘을 가압하고 이후 압력은 푸는)는 섬유묶음을 수정된 농축기에 필요했던 주기의 반으로 세척했다.

[실시예 7]

실시예 6이 상기 피드스톡으로 바닐라 추출물(vanilla extract)을 사용하여 반복되었고 그 유사한 결과가 얻어졌다.

[실시예 8]

공급현탁액은 2.5그램/리터의 벤토나이트(bentonite)와 2.5그램/리터의 규조토로 43℃에서 형성되었다. 공급은 상기에서 기술된 바와 같이 제4도의 시스템에 따라 공급체적에만 일치하는 정지실린더()로부터 정화된 액체의 맥동 익세에 의해 중공섬유 교차-흐름 농축물 상태로 처리된다. 균일한 가스방출이 매 십분마다 4초 동안 실시되었다.

농축기는 초기에 수도물을 800리터/시간의 속도로 통과시켰다. 벤토마이트/규조로 현탁액은 제5도에서 보인 바와 같이 평균 투과압 150kPa에서 평균 최대 유량 576리터/시간으로 안정되었다.

이후 장치는 수집조로 고형물을 되-붙어내는 한편 공급액이 여과된 수도물로 바꾸는 전환이 의해 완전히 세척되었다. 고형물은 완전히 세척되었고 수도물은 초기 800리터/시간의 유량으로 되돌아갔다. 따라서 제4도 장치의 역세 시스템과 설계는 이 용도에 완전히 만족하는 것이다.

반대로, 제6도는 동일한 공급액과 온도조건하에 카트리지 평방미터당 가스없이 1리터 침투로 매 십분마다 역세하여 더 낮은 등가 최대 유량 평균치 466(먼저 것이 576이였던데에 비해)리터/시간을 보여준다. 이렇게 큰 침투물의 사용은 출력량을 6리터/시간 줄인다. 따라서, 본 발명의 복합맥동되는 침투액 가스 맥동시스템은 공지방식의 침투액 단독만으로 역세하는데 비해 월등히 낫다. 침투액 역세에 의해 오염물을 낮게 제거함은 공급액이 여과된 수도물로 바뀌었을때 카트리지가 침투액 하나만 사용하여 완전히 세척되지 않았다는 사실로부터 알 수 있다.

장시간 동안 운전하더라도 초기 800리터/시간으로부터 원래 유수량의 일부분이 회복한 787리터/시간만 회복된다. 이것은 본 발명에 따라 오염되 섬유를 세척했을때 상기에서 주어진 투과속도의 완전한 회복과 반대이다.

Claims (11)

1. (i) 액체현탁액을 쉘 혹은 하우징내의 탄성있고, 미세다공성(microporous)이고, 중공(hollow)인 섬유 외표면에 공급하여 : (a) 액체 현탁액의 일부가 상기 섬유벽을 통과하여 섬유내공(lumen)으로부터 정화된 액체로써 빠져나가게 하고, (b) 고형물의 적어도 일부는 액체의 나머지와 함께 섬유내에 혹은 섬유표면에 혹은 쉘로부터 제거되는 비-보유형 고형물과 함께 쉘내에 유지되고 : (ii) 유지된 고형물을 쉘로부터 섬유내공을 통하여 (a) 가압된 액체가 실질적으로 모든 공극을 통과하고 공극을 팽창시켜서 모든 공극에서 보유된 모든 공형물이 씻겨나가고 다음, (b) 가압된 가스가 더 큰 공극에 통과하여 공극을 팽창시켜 이들 공극내에 보유된 모든 고형물을 제거하고 섬유의 외벽과 쉘의 내벽을 청소하여 모든 고형물을 쉘로부터 외부 수집조로 제거함에 의해 방출하는 과정을 포함하는 액체현탁액내의 고형물 농축방법.
2. 제1항에 있어서, 가압가스 공급이 : (a) 초기에 가스를 섬유벽의 기포점 이하의 압력에서 공급하여 섬유내공으로부터 모든 액체를 제거하고, (b) 쉘과 섬유의 외표면을 액체로 밀봉하고, (c) 가스의 압력을 섬유벽의 기포점 이상으로 상승시키고, (d) 액체밀봉을 풀어 포집된 가스가 실질적으로 균일하게 섬유벽을 통해 빠져 나가게 하는 과정들을 포함하는 방법.
3. 제1항 혹은 제2항에 있어서, 상기 방법의 과정들이 고형물의 보유와 고형물의 방출의 반복 싸이클을 이용하는 연속공정으로 수행되는 방법.
4. 제3항에 있어서, 고형물 방출과정 후 섬유들을 통한 공급 현탁액 흐름의 회복을 팽창된 공극이 그들의 원래크기로 되돌아 가기에 충분한 시간동안 지연시켜 공급현탁액으로부터의 너무 큰 크기의 입자가 커진 공극을 통하여 통과하거나 혹은 그 속으로 들어갈 수 없게 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 공급현탁액 흐름의 회복을 공급현탁액의 압력보다 더높은 압력의 가스를 공급함에 의하여 지연시키고 가스압력을 공급흐름이 회복되기전에 섬유의 공극들이 그들의 원래크기로 되돌아갈 수 있게 하는 속도로 공급압력 이하로 떨어지게 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 쉘로부터 처리된 공급현탁액의 흐름은 밸브에 의해 조절되어 공급액에 배합(back pressure)를 공급하는 방법.
7. 제2항에 있어서, 쉘의 밀봉을 제공하는 액체가 공급액체인 방법.
8. 제3항에 있어서, 고형물 방출과정이 습윤제 첨가 과정 다음에 있는 방법.
9. 제3항에 있어서, 공급회복과 충분한 압력 회복에 의해 섬유의 공극내에 보유된 가스기포를 수축시켜 공극으로부터 기포가 통과함을 촉진하고 공급 및/혹은 정화된 액체내의 충분한 가스 용해도를 유지시킨 후에 고형물을 방출하는 것으로된 방법.
10. (i) 하나의 쉘과, (ii) 상기 쉘내에 있는 다수의 탄성체이고, 중공이며, 미세다공성인 중합체 섬유와, (iii) 가압된 공급현탁액을 섬유의 외측을 공급하기 위한 장치와, (iv) 섬유 내공으로부터 정화된 액체을 뽑아내기 위한 장치와, (v) 압력하의 가스 다음에 액체를 섬유 내공에 공급하여 섬유의 투과세척에 효과를 주고, 상기 액체의 압력은 섬유공극 모두를 팽창시키기에 충분하고, 상기 가수의 압력은 가스가 섬유의 커진 공극을 통과하여 그속에 보유된 모든 고형물을 제거하고 섬유유벽의 외부와 쉘의 내부를 세척하고, 쉘로부터 모든 고형물을 외부 수집조로 내보내는 장치를 포함하는 액체공급 현탁액의 미세 고형물을 농축하기 위한 농축기.
11. 제10항에 있어서, 쉘내에서 가압된 가스에 의해 섬유 내공으로부터 액체배출에 따라 비교적 비압축성인 공급현탁액을 밀봉하여 가스가 섬유벽의 기포점 이상의 압력에서 내공내에 포집되도록 하는 장치와 가스를 섬유벽을 통해 실질적으로 균일하게 갑작스럽게 풀어줄 수 있는 장치를 포함하는 농축기.

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