KR960004613B1 - 오염된 수중유 에멀젼 또는 마이크로에멀젼 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 다른 미세여과 장치(microfiltration divice)의 개략도.
제2도는 제1도의 장치의 필터 요소 또는 막(filter element or membrane)의 개략적인 단부도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 필터요소 2 : 하우징
7 : 순환 펌프 11 : 탱크
13 : 이송 펌프 15, 16, 17, 19, 21, 25, 28 : 밸브
31 : 채널(channel) 32 : 막
본 발명은 사용한 오염된 수중유 에멀젼 또는 마이크로에멀젼(oil-in-water emulsion or microemulsion)들을 처리하는 방법에 관한 것이고, 특히, 수성 절삭제(aqueous cutting fluid)들과 같이 기계 가공작업중에 사용된 오염된 유체들을 처리하는 방법에 관한 것이다.
수성 절삭제들은 국제 표준 ISO 6743/7(T-60-504)-1986에 의해 규정되어 있다. 상기 수성 절삭제들은 정제된 광물성유들과 함께 에멀젼화제(emulsifying agent)들 및 적절한 첨가물들의 혼합물인 농축물을 물에 희석하여 제조된 에멀젼들 또는 마이크로에멀젼들로 구성된다.
사용에 있어서, 이들 수성 절삭제들은 금속 부품의 기계가공으로부터 발생한 금속 입자들로 오염되며, 누설된 이질유(foreign oil)들에 의해, 또한 박테리아에 의해 오염된다. 이와같은 오염을 제한하기 위하여, 조잡한 정제 장치(coarse purifying divice)들이 물리적 오염물(파편, 찌꺼기)를 이질유들을 제거할 목적으로 존재한다.
물리적 오염물들은 자기 분리기(magnetic seperator), 에멀젼이 들어있는 탱크내의 오염된 에멀젼의 드래깅(dragging), 가압하여 여과 또는 종이 필터(filter)들 또는 규조식물 필터(diatom filter)들을 통한 흡입, 하이드로사이클론(hydrocyclone)들, 또는 원심분리 정제 장치들에 의해 제거될 수 있다.
이질유들은, 사용한 에멀젼 탱크를 스키밍(skimming)하거나, 또는 전체 에멀젼을 원심분리하거나 그렇지 않으면 부유 스트레이너(floating strainer)를 통해 얹어진 것과 같은 에멀젼의 표층 만을 원심분리하는 것에 의해, 제거될 수 있다.
이와 같은 조잡한 기계적 정제 시스템은 어느것도 완전히 효과적이지 못하고 또한 전술한 오염물들의 일부는 절삭제내에 남아 있다.
오염물들이 너무 농축되면, 수성 절삭제들은 더이상 그 기능을 완전히 이해하지 못하므로, 이들은 교체되고 또한 처분을 위해 공식적으로 인정한 처리 센터로 보내지며, 이는 주기적으로 일어난다. 에멀젼화된 또는 다른 상태의 임의의 오일(oil)을 배수 시스템내에 폐기하는 것은 이와같은 사용된 유체들을 자연 환경내로 폐기하는 것이 상기 유체들의 화학적 조성물에 의해 또는 상기 유체들에 포함된 오염물들로 인한 위험성을 내포하고 있기 때문에 불법이다.
40Å 내지 1000Å 범위의 아주 작은 직경을 가지는 한외여과막(ultrafiltration membrane)들과 연관된 다양한 형태의 지지체(support)들을 사용하여 에멀젼을 처리하는 접선 여과 방법(tangential filtering method)들이 공지되어 있다.
예컨대, CETIM에 의해 발행된 ＂절삭제 사용자 안내서(Guide d'emploi des fluides de coupe)＂ 제1권 183페이지 내에는, 절삭제로서 사용할 수 없으며 또한 폐기될 수 있는 대단히 높은 오일 농도를 가지는 잔류물과 오일이 실질적으로 없는 한외 여과액(ultrafiltrat)을 분리하는 한외 여과 모듀울(module)이 기재되어 있다.
또한, ＂소정 절삭제(Les fluide de Coup aqueux)＂라는 제목의 CETIM 문서 1978년 11월 21-23일자, 101페이지로부터 발췌된 B. Bartoli(C.E.A)에 의한 ＂한외 여과에 의한 에멀젼 분리(La Separation des emulsions par ultrafiltration)＂라는 기사 내에는 오염된 에멀젼을 에멀젼이 파괴되어야만 하는 수성 상(aqueous phase)과 유성 상(oily phase)으로 분리하는 안회 여과 방법이 기재되어 있다.
바꾸어 말하면, 절삭제들에 접착제들에 점선 한외여과 방법을 행하면, 오염물들이 실제로 제거되나, 유성 상태가 수성 상태로부터 분리되므로, 에멀젼이 파괴된다.
본 발명의 목적은 수중유의 에멀젼 또는 마이크로에멀젼을 파괴하지 않고 오염물들을 제거할 수 있는, 바꾸어 말하면 상기 에멀젼을 재생시킬 수 있는, 접선여과에 의한 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 적어도 하나의 막을 통해 접선 여과를 이행하며, 또한 상기 막이, 적어도 표면상에, 산화티탄으로 구성된 다공질 미세여과 구조(porous microfiltration structure)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 오염된 수중유 에멀젼들 또는 마이크로에멀젼들을 처리하는 방법을 제공한다.
이와같은 막은 소공(pore)들의 전체 표면이 산화 티탄의 필름(film)으로 덮여있는 다공질 구조로 구성되거나, 또는 전적으로 다공질 구조로 구성된 막이다.
만일 막이 복수개의 겹쳐진 층들로 구성되면, 필터역할을 하는 것은 최소 직경의 소공들을 가지고 있는 표층이다.
가장 놀랄만한 것은, 이와같은 특수한 막을 사용하면, 유성상이 에멀젼의 수성상으로부터 분리되지 않으므로, 상기 에멀젼의 고유특성들이 특히 윤활능력들이, 유지된다는 것이다. 따라서 재생된 마이크로은 기재들에 사용하도록 재순환 될 수 있다.
본 발명의 적합한 실시예에 이어서, 상기 미세 여과막은 미소 다공질 표층(microporous surface layer)내의 소공들이 0.2㎛ 내지 15㎛의 직경을 가지고 있으며, 이는 3㎛ 내지 8㎛가 적합하다.
상기 막이 소공들의 표면이 전적으로 산화 티탄의 필름으로 덮여진 다공질 구조로 구성되는 경우에, 다공질 구조의 재료는 소결 세라믹들, 소결금속들, 미소 다공질 탄소, 및 미소 다공질 유리로부터 선택될 수 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 산화 티탄 필름의 두께는 상기 미소다공질 표층내 소공직경의 평균값의 0.1% 내지 10%이어야 한다.
언제나 재생 순환시키기 전에는, 상기막이 완전히 세척되고 또한 화학적으로 불활성이 되어야만 한다.
본 발명에 따른 방법은 15℃ 내지 35℃의 온도에서 이행하는 것이 적합하다. 여과압력은 1bar 내지 5bar일 수 있으며, 2bar 내지 2.5bar가 적합하다.
접선 유동 속도는 1m/s 내지 4m/s이며, 약 2m/s가 적합하다.
탱크 내의 에멀젼은 오염물들의 비교적 균등하게 분포되도록 약간 뒤섞여지는 것이 적합하다.
막은 규칙적으로 언클로그드(unclogged) 되어야만 한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 이하 본 발명의 적합한 실시예의 설명으로부터 명확해질 것이며, 상기 본 발명의 적합한 실시예는 본 발명을 이에 국한하는 것이 아니다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 설명한다.
제1도는 ＂반 개방 루우프(half open loop)＂형 여과 장치의 개략도이다. 이는 입구(3) 및 출구(4)를 가지고 있는 스테인레스강 하우징(housing)내에 서로 평행하게 배치된 대체로 원통형인 막들로 공지된 1조의 필터 요소(filter element)(1)들로 구성된다. 필터 요소(1)들은 보다 상세히 후술한다. 출구(4)는 순환 펌프(7)과 연관된 1조의 파이프들(5) 및 (6)을 통해 입구(3)과 연결된다. 화살표(8)은 필터 루우프 둘레의 유체 유동의 정상적인 방향을 도시한다.
처리할 에멀젼 또는 마이크로에멀젼(10)은 이송 펌프(13) 및 2개의 밸브들(16) 및 (17)을 포함하는 덕트(duct)(12)를 통해 파이프(5)와 연결된 탱크(11)내에 저장된다. 밸브(15)와 결속된 파이프(14)는 출구(4)를 하우징(2)로부터 탱크(11)까지 연결한다. 밸브(19)와 연관된 파이프(18)은 덕트(12)로 통하고 또한, 필요할때, 온수 및 세척제를 주입하는 역할을 한다. 밸브(21)과 연관된 덕트(20)은 파이프(6)에 연결되어 잔류물을 제거하는데 사용한다. 여과액(filtrate)은 밸브(25)와 연관된 출구(26)을 가지고 있는 출구 실린더(24)내의 하향 굴곡부(23)에서 끝나는 파이트(22)를 통해 하우징(1)의 정부부분을 통과한다. 또한 실린더(24)는 압축 공기를 주입하도록 밸브(28)과 연관된 입구덕트(27)을 포함한다. 장치내의 모든 파이프는 스테인레스 강으로 되어 있다.
제2도의 각각의 필터 요소(막) 단부는 대체로 6각형 횡단면을 갖고 있으며 복수개의 서로 평행한 채널(channel)(31)들로 갖추어진 소결 알루미나의 거대 다공질 지지체(macroporous support)로 구성된다. 거대 다공질 지지체의 기공도(porosity)는 거대 다공질 지지체의 소공들의 직경이 약 15㎛이다. 채널들의 내측벽은 소결 알루미나의 입자들로 구성된 하나 또는 그 이상이 미소 다공질층들로 도포된다. 필터 요소의 다공질 구조의 전체 내측면 및 외측면은 산화 티탄의 얇고 연소된 필름으로 도포된다. 이와같은 막들의 정부층내에 있는 소공들의 직경은 약 5㎛이다. 산호 티탄 필름은 약 50Å 두께이다.
재생활 유체(10)은 수중유의 에멀젼 또는 마이크로에멀젼이다. 이는, 예컨대, 진술한 ISO 규격내에서 MAA, MAC, MAD 또는 MAE로 표기한 유체들로 구성될 수 있다. 상기 약어들은 다음과 같은 의미들을 가지고 있다.
- MAA : 물과 혼합되었을때, 내식 특성들을 가지는 우유 빛 에멀젼을 이루는 농축물.
- MAC : ＂극압(extreme pressure)＂ 특성들을 부가적으로 가지는 MAA형 농축물.
- MAD : 마찰 감소 특성들 및 ＂극압＂ 특성들을 모두 가지는 농축물.
- MAE : 물과 혼합되었을때, 내식 특성들을 가지는 반투명 에멀젼 또는 마이크로에멀젼을 이루는 농축물.
처리는 주위 온도(ambient temperature)에서 일어나며 다음과 같다.
밸브들(19), (21) 및 (28)은 폐쇄되나 밸브들(15), (16), (17) 및 (25)는 개방된다. 펌프들(13) 및 (17)은 유체(10)을 하우징(2)내부의 필터 요소(1)들을 따라 유동시킨다. 유동률은 막면적 1㎡당 약 1㎡/hr이다.
평균 여과 압력은 2bar 내지 2.5bar이다.
필터 루우프(filter loop)가 파이프(14) 및 밸브(15)를 통해 개방되었으므로, 탱크(11)내에 유동이 발생하며 또한 유체(10)은 다소 뒤섞여지므로, 오염물이 유체의 체적 전체에 균등하게 퍼진다.
각각의 재상 사이클 동안, 막(32)는 루우프내에 배압(back pressure)을 가하는 것에 의해 여러번 자동적으로 언클로그드(unclogged)된다. 상기 방법의 원리는 S. Galaj, A. Wicker, J.P. Dumas, J. Gollot, 및 D. Garcera에 의한 출판물 ＂우유(Le Lait)＂, 1984, 64, 129-140페이지의 기사내에 기재되어 있다. 이를 행하기 위하여, 밸브들(15), (16) 및 (25)는 폐쇄되나 밸브(28)는 개방된다. 압력 10bar의 압축 공기가 실린더(24)에 가해지면 상기 실린더에는 최초에 여과액이 최대로 수준 표시(level mark)(28)까지 담겨있다. 이때 여과액은 필터 요소(1)들을 통해 역방향으로 유동하며, 또한 오염된 접선 유동은 파이프(20)을 통해 제거된다.
본 발명에 따라 완전한 재생 사이클을 이행한 후에, 1200ℓ의 오염된 유체(10)은 1180ℓ의 바로 재사용 가능하게 재생된 절삭제와 20ℓ의 폐기될 수 있는 잔류물로 되며, 이는 유체의 최초 체적이 2% 미만이다.
특히 주목할 점은, 이와같은 재생 작업은 유체의 특성들을 잃지 않고도 동일한 절삭제에 여러번 이행할 수 있다는 것이다.
2회의 재생 작업들 중간에, 필터 요소 또는 막(1)들은 완전히 깨끗하고 또한 화학적으로 불활성이도록 세척되어야만 한다. 이는 다음과 같이 행해진다. 밸브(21)은 잔류물을 제거하도록 개방한다. 세척제를 포함하는 온수를 루우프에 가하기 위하여 밸브(17)은 폐쇄하고 밸브(19)는 개방한다. 이때 세척은 막들의 불활성으로 될때까지 행한다.
물론, 본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않는다.
산화 티탄의 필름을 지지하는 막의 다공질 구조는 알루미나 이외의 다른 물질로 제조될 수 있으며, 상기 물질은 전술한 것들로부터 선택될 수 있다. 이와같은 물질은 산화 티탄 그 자체일 수도 있다.
에멀젼 파괴의 어떤 위험성이라도 피하기 위하여, 온도를 15℃ 내지 35℃ 범위내로 유지하는 것이 적합하다.
마지막으로, 도시한 장치는 단지 본 발명의 작동을 설명하기 위한 예로써 주어진 것에 불과하다.
Claims (13)
- 오염된 수중유 에멀젼들 또는 마이크로에멀젼들의 처리 방법에 있어서, 적어도 하나의 막을 통해 접선 여과를 이행하며, 또한 상기 막(1)이, 적어도 표면상에, 산화 티탄으로 구성된 다공질 미세여과 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 다공질 미세여과 구조가 거대다공질 지지체(30) 및 적어도 하나의 미소다공질층(32)로 구성되고 상기 다공질 구조 전체가 적어도 표면상에는 산화 티탄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공질 구조의 표층(32)내의 소공들의 직경이 0.2㎛ 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 다공질 구조의 표층내의 소공들의 직경이 3㎛ 내지 8㎛인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공질 구조가 소결 세라믹들, 소결 금속들, 미소다공질 탄소, 및 미소 다공질 유리로부터 선택된 물질로 제조되며, 상기 다공질 구조의 소공 내측면 및 외측면의 산화 티탄의 얇고 연속된 필름으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 필름의 두께가 미소 다공질 표층의 소공들의 평균 직경의 0.1% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다공질 구조가 산화 티탄의 소결 입자들로 구성되는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 처리 온도가 15℃ 내지 35℃인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 필터 압력이 1bar 내지 5bar인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 필터 압력이 2bar 내지 2.5bar인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 에멀젼 또는 마이크로에멀젼의 접선 유동의 속도가 1m/s 내지 4m/s인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제10항에 있어서, 접선 유동의 속도가 약 2m/s인 것을 특징으로 하는 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에멀젼 또는 마이크로에멀젼을 저장 탱크내에서 가볍게 교반시켜, 오염물들을 균등하게 분포시키는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019880003991A KR960004613B1 (ko) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 오염된 수중유 에멀젼 또는 마이크로에멀젼 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019880003991A KR960004613B1 (ko) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 오염된 수중유 에멀젼 또는 마이크로에멀젼 처리 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR890015767A KR890015767A (ko) | 1989-11-25 |
| KR960004613B1 true KR960004613B1 (ko) | 1996-04-09 |
Family
ID=19273512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019880003991A KR960004613B1 (ko) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 오염된 수중유 에멀젼 또는 마이크로에멀젼 처리 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR960004613B1 (ko) |
-
1988
- 1988-04-08 KR KR1019880003991A patent/KR960004613B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR890015767A (ko) | 1989-11-25 |
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