NL8903039A - Emulsie-pertractie. - Google Patents

Description

EMÜLSIE-PERTRACTIE

De uitvinding betreft een werkwijze voor het uit een voeding verwijderen van bepaalde stoffen. Dit gebeurt met behulp van extractie. Extractie is een scheidingsproces waarmee het mogelijk is om bepaalde stoffen uit een voe-dingsstroom te verwijderen en vervolgens te concentreren. Het proces is bekend en vindt in twee stappen plaats. Bij de eerste stap (de extractiestap) wordt het extractiemiddel beladen met de te verwijderen stof door het extractiemiddel intensief in contact te brengen met de voedingsstroom. Na fasescheiding van het aldus beladen extractiemiddel en de voedingsstroom, kan in een tweede stap (de stripstap) het extractiemiddel worden geregenereerd. Dit vindt plaats door het extractiemiddel intensief in contact te brengen met een stripvloeistof welke de uit de voedingsstroom te verwijderen stof opneemt uit het extractiemiddel. Na fasescheiding komt het geregenereerde extractiemiddel en de stripvloeistof als geconcentreerd produkt vrij. Het geregenereerde extractiemiddel kan worden hergebruikt bij de extractie-stap. Extractie wordt onder andere toegepast op voedings-stromen met zware metaalionen of biotechnologische produk-ten. Nadeel van het extractieproces is onder andere dat het in twee stappen moet worden uitgevoerd, dat er eisen worden gesteld aan dichtheidsverschillen tussen extractiemiddel en voedingsstroom en het feit dat de uit te voeren fasescheiding tussen voedingsstroom en extractiemiddel vaak moeilijk en niet volledig is waardoor een verlies aan extractiemiddel optreedt hetgeen een secundaire vervuiling oplevert.

Doel van de uitvinding is nu om een werkwijze en daarbij behorende inrichting te verschaffen waarin, respectievelijk waarmee in één werkgang bepaalde stoffen uit een voedingsstroom kunnen worden verwijderd en geconcentreerd en waarbij voorgenoemde nadelen niet optreden.

De werkwijze volgens de uitvinding vertoont daartoe het kenmerk dat deze in een werkgang gebeurt, waartoe de voedingsstroom via de poriën van een microporeus membraan in contact wordt gebracht met een emulsie die bestaat uit een continue organische fase met daarin opgelost een extractiemiddel en een waterige stripvloeistof als disperse fase. Door te werken volgens deze werkwijze zal de te verwijderen stof uit de voedingsstroom worden opgenomen door de emulsie en wel door het extractiemiddel. De eveneens in de emulsie aanwezige stripvloeistof zorgt ervoor dat het extractiemiddel continu geregenereerd of te wel gestript wordt. Het extractiemiddel wordt dus ontdaan van de stof waarmee het beladen is en is weer gereed voor extractie van de te verwijderen stof uit de voeding. Om een goed contact tussen emulsie en voeding mogelijk te maken worden eisen aan het membraan gesteld zoals aan poriedia-meter en porositeit.

In het bijzonder wordt de werkwijze volgens de uitvinding toegepast voor het verwijderen en concentreren van zware metaal ionen uit een waterige stroom door de zware metaal ionen bevattende waterige voeding via de porièn van een microporeus membraan in contact te brengen met een emulsie die bestaat uit een continue organische fase met daarin opgelost een extractiemiddel en een waterige stripvloeistof als disperse fase. De metaalionen zullen dan uit de waterige voeding worden opgenomen door het extractie-middel dat is opgelost in het organische deel van de emulsie. De in de emulsie aanwezige waterige stripvloeistof zorgt ervoor dat het extractiemiddel continu gestript wordt. Het extractiemiddel wordt dus ontdaan van het metaalion waarmee het beladen is en is weer gereed voor de extractie van een nieuw metaalion uit de waterige voeding.

Volgens een verder kenmerk van de werkwijze van de uitvinding worden selectief bepaalde metaalionen uit de waterige voedingsstroom verwijderd door de keuze van een selectief werkend extractiemiddel. Door een extractiemiddel te kiezen dat slechts bepaalde metaalionen opneemt kunnen metaalionen gescheiden worden. Hiertoe worden eisen gesteld aan de samenstelling van de voeding zoals aan de pH.

Een verder kenmerk van de uitvinding is dat de mate waarin de te verwijderen component uit de voeding wordt gehaald geregeld wordt door de stroomsnelheid waarmee de voeding langs het membraan wordt geleid en door lengte van het membraan. Door de snelheid van de voeding en de lengte van het membraan te kiezen wordt de verblijftijd van de voeding boven het membraan vastgelegd, hoe groter deze verblijftijd is hoe hoger de verwijderingsgraad wordt.

Uiteraard is het zo dat een systeem volgens de uitvinding slechts werkt wanneer de te zuiveren voeding en de emulsie van extractiemiddel en stripvloeistof ieder relatief dicht langs een zijde van het membraan stromen en een zekere stroomsnelheid hebben. In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvoering stroomt de voeding met een snelheid van bijvoorkeur 0,1 m/s langs een poreus membraan met een porositeit van bijvoorkeur meer dan 40% en een poriediameter van bij voorkeur 0,03 μνχ. De uitvinding omvat ook een inrichting voor het in één werkgang verwijderen en concentreren van componenten uit een voedingsstroom. Deze bevat een membraan met een porositeit van bijvoorkeur groter dan 40% en een poriediameter van bij voorkeur 0,03 /xm met een geleiding waarmee de voedingsstroom langs de ene zijde van het membraan wordt geleid en de emulsie langs de andere zijde van het membraan. Op deze wijze kan de te verwijderen component uit de voeding via de poriën van het membraan in contact komen met de emulsie waarin deze component allereerst wordt opgenomen door het extractiemiddel om vervolgens in geconcentreerde vorm in destripvloeistof te geraken.

Een bijzonder compacte uitvoeringsvorm van een inrichting voor het in één werkgang verwijderen en concentreren van componenten uit een voedingsstroom, is de zgn. holle vezel module. Een dergelijke module bevat een zeer groot aantal holle vezels. De wanden van de holle vezel vormen het membraan. De voeding stroomt daarbij door het lumen van de vezels en de emulsie aan de buitenzijde van de vezels danwel stroomt de voeding aan de buitenzijde van de vezels en de emulsie door het lumen van de vezels. Door gebruik te maken van holle vezel membranen wordt de verhouding opper-vlak/volume zeer gunstig waardoor het mogelijk is een zeer compact apparaat te construeren.

Een voorkeursuitvoering voor een inrichting voor het in een werkgang verwijderen en concentreren van componenten uit een voedingsstroom, vertoont een membraanwand met een dikte van bij voorkeur 25 μπι, waarbij het membraan bij voorkeur een porositeit groter dan 40% heeft, terwijl de interne vezeldiameter bijvoorkeur 0,4 mm is, de poriediame-ter bij voorkeur 0,03 /ra is , de voeding bij voorkeur door het lumen van de vezels stroomt en de emulsie buiten om de vezels stroomt.

UITVOERINGSVOORBEELD

Door het lumen van een polypropyleen holle vezel met een interne vezeldiameter van 0,4 mm, een poriediameter van 0,03 μιη een porositeit van 40 % , een wanddikte van 25 μπι en een vezellengte van 0,55 m wordt water met 13,5 mg/1 Cr VI geleid met een snelheid van 0,07 m/s. Langs de vezel wordt een emulsie geleid bestaande uit 20 volume % 1 m NaOH als stripvloeistof en 16 vol. % 1-decanol, 48 vol. % kerosine en 16 vol. % alamine 336 als respectievelijk organische solvent en extractiemiddel. Bij het verlaten van de vezel is het Cr VI gehalte afgenomen tot 6,4 mg/1.

Een nadere toelichting zal worden gegeven aan de hand van tekeningen die schematische uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding tonen.

Figuur 1 geeft schematisch een doorsnede van een inrichting volgens de uitvinding in zijn algemeenheid; figuur 2 van een voorkeursuitvoering daarvan: de holle vezel membraanmodule.

In figuur 1 wordt de voedingsstroom [1] getoond die door de voedingsgeleidingsruimte [2] stroomt langs membraan [3] met poriën [4]. Achter het membraan bevindt zich de emulsie [5] die stroomt in richting [6] of [7] door de emulsie-geleidingsruimte [8]. Figuur 2 toont een speciale voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding. Het membraan [1] vormt de wand van een holle vezel, de voeding [2] stroomt in richting [3] door het lumen van de vezel. Aan de buitenzijde van de vezels beweegt zich de emulsie [4] door de shellzijde van de module naar keuze in richting [5] of [6].

Claims (8)

1. Werkwijze voor het uit een voeding verwijderen en concentreren van bepaalde stoffen met het kenmerk dat dit in één werkgang gebeurt. Daartoe wordt de voedingsstroom via de poriën van een microporeus membraan in contact gebracht met een emulsie die bestaat uit een continue organische fase met daarin opgelost een extractiemiddel en een waterige stripvloeistof als disperse fase.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 waarbij de stoffen zware metaalionen zijn, die uit een waterige stroom verwijderd en geconcentreerd worden.

3. Werkwijze volgens conclusie 2 met het kenmerk dat selectief bepaalde metaal ionen uit een waterige voedingsstroom verwijderd worden door de keuze van een selectief werkend extractiemiddel.

4. Werkwijze volgens conclusies 1 tm. 3 met als kenmerk dat de mate waarin de te verwijderen component uit de voeding wordt gehaald geregeld wordt door de stroomsnelheid waarmee de voeding langs het membraan wordt geleid en door de lengte van het membraan.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 tot en met 4 met het kenmerk dat de voeding met een snelheid van 0,01 tot 1 m/s, langs een poreus membraan met een porositeit van 10 % of meer en een poriediameter van 0,01 tot 0,5 μη stroomt.

6. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der conclusies 1 t/m 5 met het kenmerk dat deze een membraan bevat met een porositeit gelijk aan - of groter dan 10% en een poriediameter tussen 0,01 en 0,5 /zm en een geleiding waarmee de voedingsstroom langs de ene zijde van het membraan wordt geleid en de emulsie langs de andere zijde.

7. Inrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat het membraan gevormd wordt door de wand van een holle vezel respectievelijk de wanden van meerdere holle vezels, waarbij de voeding stroomt door het lumen van de vezels en de emulsie aan de buitenzijde van de vezels danwel dat de voeding stroomt aan de buitenzijde van de vezels en de emulsie door het lumen van de vezels.

8. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de membraanwand een dikte heeft van 25 μια, een porositeit van 40%, de interne vezeldiameter 0,4 mm is, de poriediame-ter 0,03 μπι is, de voeding door het lumen van de vezels stroomt en dat de emulsie buiten om de vezels stroomt.