PL211635B1 - Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych oraz układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych - Google Patents
Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych oraz układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznychInfo
- Publication number
- PL211635B1 PL211635B1 PL383825A PL38382507A PL211635B1 PL 211635 B1 PL211635 B1 PL 211635B1 PL 383825 A PL383825 A PL 383825A PL 38382507 A PL38382507 A PL 38382507A PL 211635 B1 PL211635 B1 PL 211635B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- solution
- hypertonic
- osmotic
- regenerated
- membrane
- Prior art date
Links
- 239000000819 hypertonic solution Substances 0.000 title claims description 58
- 229940021223 hypertonic solution Drugs 0.000 title claims description 58
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 124
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 69
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 210000001601 blood-air barrier Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 51
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 25
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 7
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 6
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 235000021067 refined food Nutrition 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000009938 salting Methods 0.000 description 1
- 150000003445 sucroses Chemical class 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji roztworów hipertonicznych metodą odparowania membranowego oraz układ do prowadzenia regeneracji rozcieńczonych roztworów hipertonicznych. Roztwory hipertoniczne są wykorzystywane między innymi w przetwórstwie spożywczym czy w procesach chemicznych.
Roztworami hipertonicznymi określa się wodne stężone roztwory soli lub cukrów, które charakteryzują się wysoką wartością ciśnienia osmotycznego. Jednym z zastosowań takich roztworów jest kandyzowanie lub solenie surowców spożywcach. Do tych celów używane są często stężone roztwory sacharozy lub chlorku sodu. W opisie patentowym PL 133 418 opisującym sposób kandyzowania owoców zaleca się stosowanie roztworów zawierających 40-50% cukrów. Zanurzenie materiału organicznego, jak owoców w roztworze cukru lub ryb w roztworze NaCl, oprócz efektu odwadniającego powoduje również, że czynniki osmotyczne wnikają do zanurzonych materiałów. W efekcie tych zjawisk następuje rozcieńczanie roztworów hipertonicznych, przez co tracą one swoją użyteczność. Oprócz wody z obrabianych surowców spożywczych do roztworów hipertonicznych przechodzą także inne związki, co dodatkowo utrudnia ich zagospodarowanie. Znane są sposoby przywracania stężenia początkowego zużytych roztworów hipertonicznych polegające na zatężaniu roztworów metodami wyparnym lub dodawaniu substancji rozpuszczonej, jak to opisano w opisie patentowym PL 133 418, co jednak powoduje stały wzrost objętości roztworów roboczych. Wadą metod wyparnych jest szkodliwy wpływ podwyższonej temperatury na substancje organiczne obecne w zatężanym roztworze oraz ze względu na wysoką korozyjność wyparek stosownie drogich materiałów konstrukcyjnych.
Do odwadniania roztworów z coraz większym powodzeniem stosuje się techniki membranowe. Jednak popularne procesy ciśnieniowe, jak nanofiltracja czy odwrócona osmoza, ze względu na ogromne wartości ciśnienia osmotycznego nie mogą być zastosowane do regeneracji roztworów hipertonicznych. Problemów takich nie ma w przypadku zastosowania odparowania membranowego. Siłą napędową transportu masy w tym procesie jest różnica prężności pary, która to prężność jest wyższa po stronie roztworu zatężanego. Warunkiem koniecznym realizacji tego procesu jest niezwilżanie membran przez zatężane roztwory, czyli utrzymanie fazy gazowej w porach membran, co uzyskuje się stosując membrany wykonane z silnie hydrofobowych polimerów, jak politetrafluoroetylen, poli(fluorek winylidenu) lub polipropylen. Siła napędowa w procesie destylacji membranowej wzrasta wraz z różnicą temperatury pomiędzy roztworem zatężanym a destylatem. Z tego względu zaleca się stosowanie wysokich temperatur roztworu zatężanego, rzędu 363-370 K. Tak wysokie temperatury wykluczają jednak zastosowanie procesu destylacji membranowej do zatężania roztworów substancji wrażliwych na podwyższoną temperaturę. Do zatężania takich roztworów stosuje się osmotyczną destylację membranową (OMD), której zasady przedstawiono między innymi w opisach patentowych: US 4781837, US, 656934 i US 5824223. W osmotycznej destylacji membranowej temperatury roztworów przepływających po obu stronach membrany są takie same, z reguły zbliżone do temperatury otoczenia. Siłę napędową transportu masy (różnicę prężności pary) w OMD uzyskuje się stosując po stronie skraplania pary roztwory osmotyczne o niskiej prężności pary, na przykład stężone roztwory soli, jak NaCl czy CaCl2. Lotne składniki roztworu zatężanego, jak woda, odparowują przez porowatą membranę i są pochłaniane w roztworze osmotycznym. Taki układ do działania nie wymaga podgrzewania roztworu zatężanego. Jednak, w trakcie procesu wskutek pochłaniania wody następuje rozcieńczanie roztworu osmotycznego, co powoduje systematyczne zmniejszanie siły napędowej procesu OMD. Jej utrzymanie wymusza wprowadzenie dodatkowego procesu, to jest zatężania roztworu osmotycznego. Do tego celu z reguły proponuje się zastosować termiczne zatężanie roztworu osmotycznego w wyparkach, jak w opisie patentowym US 5824223. W efekcie, kompleksowo rozważany proces OMD wymaga, podobnie jak i klasyczna destylacja membranowa dostarczenia znacznych ilości ciepła, które są zużywane do odparowania wody podczas regeneracji roztworu osmotycznego. Ponadto, cykliczne powtarzanie zatężania zużytego roztworu hipertonicznego powoduje akumulację obecnych w nim zanieczyszczeń.
Nieoczekiwanie okazało się, że powyższe problemy z regeneracją zużytego roztworu hipertonicznego można wyeliminować stosując do jego zatężania w procesie odparowania membranowego roztwór osmotyczny, sporządzony z tych samych substancji jak roztwór hipertoniczny.
Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych według wynalazku polega na tym, że do zatężania stosuje się osmotyczną destylację membranową, w której membrana oddziela roztwór hipertoniczny od stężonego roztworu osmotycznego, który jest nasyconym roztwoPL 211 635 B1 rem takich samych składników jak użyte do sporządzenia regenerowanego roztworu hipertonicznego. Wielkość powierzchni membran dobiera się tak, aby stężenie końcowe zregenerowanego roztworu hipertonicznego było przynajmniej o 10 g/dm3 niższe od stężenia nasyconego roztworu hipertonicznego wyznaczonego dla średniej temperatury membrany, zaś z regenerowanego roztworu hipertonicznego przed jego kontaktem z membraną przez sedymentację oddziela się osad a wraz z nim także część roztworu i następnie przetłacza się sklarowany roztwór przez przegrodę filtracyjną. Sklarowany roztwór hipertoniczny kieruje się do modułu membranowego w taki sposób, aby przepływał wzdłuż niezwilżonej porowatej membrany. W trakcie tego przepływu roztwór hipertoniczny ulega zatężeniu przez odparowanie części wody z powierzchni międzyfazowej roztwór/membrana. Wydzieloną w procesie parę, która dyfunduje na drugą stronę membrany, kondensuje się w roztworze osmotycznym zwiększając jego objętość, następnie ponownie się go nasyca przez dodanie do niego nowych porcji substancji takich jak użyte do sporządzenia roztworu hipertonicznego. Powstały przyrost objętości roztworu osmotycznego odprowadza się do strumienia zatężonego roztworu hipertonicznego. Korzystnie tłoczy się takie objętości roztworów hipertonicznego i osmotycznego, aby uzyskać prędkość liniową przepływu wzdłuż powierzchni membrany przynajmniej 0,3 m/s dla roztworu hipertonicznego oraz przynajmniej 0,1 m/s dla roztworu osmotycznego. Ze zregenerowanego stężonego roztworu hipertonicznego odprowadza się do 25% objętości i w to miejsce wprowadza się równoważną objętość nasyconego roztworu osmotycznego, przy czym ubytek jego objętości równoważy się przez dodanie wody do roztworu osmotycznego w miejscu prowadzenia jego nasycania składnikami tworzącymi roztwór hipertoniczny. Korzystnie utrzymuje się temperaturę roztworu osmotycznego niższą od temperatury regenerowanego roztworu hipertonicznego. Uzyskuje się to podgrzewając roztwór hipertoniczny i/lub chłodząc roztwór osmotyczny. Korzystnie ukierunkowuje się przepływ regenerowanego roztworu hipertonicznego po zewnętrznej stronie membran kapilarnych. Roztwór osmotyczny kieruje się przeciwprądowo do kierunku przepływu regenerowanego roztworu hipertonicznego z dwukrotnie większym natężeniem objętościowym.
Sposób według wynalazku przez wykorzystanie do zatężania roztworu hipertonicznego roztworu osmotycznego sporządzonego z tych samych substancji jak roztwór hipertoniczny umożliwia uzupełnianie zatężonego roztworu hipertonicznego wytwarzanym nadmiarem roztworu osmotycznego. Odprowadzenie części zużytego roztworu hipertonicznego pozwala utrzymać stężenie substancji zanieczyszczających w roztworze roboczym na niskim poziomie. Sposób ten pozwala na utrzymanie siły napędowej transportu masy w procesie odparowania membranowego bez stosowania metod wyparnych.
Układ według wynalazku zawierający moduł membranowy, zbiorniki dla roztworów, filtr, wymienniki ciepła charakteryzuje się tym, że ma dwa obiegi: obieg roztworu regenerowanego oraz obieg roztworu osmotycznego. Obieg roztworu regenerowanego składa się ze zbiornika 2 roztworu hipertonicznego, który wyposażony jest w odprowadzenie osadu 6 oraz odpływ 7 roztworu sklarowanego. Odpływ 7 poprzez wymiennik ciepła 3 i filtr 4 połączony jest z wlotem do przestrzeni międzykapilarnej co najmniej jednego modułu membranowego 1. Wylot z przestrzeni międzykapilarnej modułu membranowego 1 połączony jest za pomocą trójnika z wylotem 10 zregenerowanego roztworu hipertonicznego oraz poprzez zawór Z1 ze zbiornikiem 2, a poprzez zawór Z2 z wymiennikiem ciepła 3. Obieg roztworu osmotycznego składa się ze zbiornika 8 roztworu osmotycznego, który poprzez chłodnicę 9 jest połączony z wlotem do wnętrza membran kapilarnych co najmniej jednego modułu membranowego 1. Wylot z wnętrza membran kapilarnych połączony jest z wlotem do zbiornika 8 roztworu osmotycznego. Zbiornik 8 wyposażony jest w wejście 12 materiałów rozpuszczanych oraz wylot 11 nadmiaru roztworu osmotycznego połączony z wylotem 10 zregenerowanego roztworu hipertonicznego.
Układ może zawierać jeden lub wiele połączonych szeregowo lub szeregowo-równolegle modułów membranowych.
Sposób i układ według wynalazku objaśniono w przykładach wykonania. Układ według wynalazku przedstawiono na rysunku, który przedstawia schematycznie układ z jednym modułem membranowym.
P r z y k ł a d 1
Instalacja składa się z ustawionego pionowo kapilarnego modułu membranowego 1, do którego podłączono dwa obiegi wodne - obieg roztworu regenerowanego i obieg roztworu osmotycznego. Obieg roztworu regenerowanego składa się ze zbiornika 2, z funkcją odstojnika, wymiennika ciepła 3 oraz filtra 4. Zastosowano filtr siatkowy o wielkości oczek 100 mikrometrów i powierzchni 25 cm2. Zbiornik 2 ma objętość 5 dm3 i wyposażony jest w układ dozowania roztworu regenerowanego 5, za4
PL 211 635 B1 wór spustu osadu 6 oraz odpływ 7. Obieg roztworu osmotycznego składa się ze zbiornika 8 (6 dm3) z elementem mieszają cym oraz chł odnicy 9. Temperatury cieczy w instalacji mierzono termometrem elektronicznym, z dokładnością do 0,1°C. Natężenie przepływu mierzono rotametrami. Moduł membranowy wykonano z kapilarnych membran polipropylenowych o porowatości około 73%, średnim rozmiarze porów 0,2 μm i grubości ścianki 200 μm. Średnica zewnętrzna kapilar wynosiła 1 mm. W obudowie rurowej, o średnicy 13 mm, zamontowano 80 kapilar o długość 250 mm. Strumienie przepływały przez moduł współprądowo (od dołu ku górze), roztwór osmotyczny wewnątrz kapilar. Liniowa prędkość przepływu strumieni wynosiła 0,3 m/s dla hipertonicznego roztworu zatężanego i 0,1 m/s dla roztworu osmotycznego. Do przygotowania roztworu zatężanego i osmotycznego zastosowano NaCl. W trakcie badań przebiegu procesu zatężania instalacja doświadczalna pracowała w sposób ciągły. Do pomiaru stężenia NaCl zastosowano miernik Myron 6P.
Zbiornik roztworu osmotycznego na starcie pomiarów zwierał 3 dm3 nasyconego roztworu NaCl (solanka), do którego dodatkowo wprowadzono około 1 kg kryształów NaCl, które były wolno mieszane tworząc w dolnej części zbiornika zawiesinę kryształów soli. Zbiornik umieszczono na wadze (± 0,1 g) i na podstawie przyrostu masy wyznaczano ilość wody odparowującej przez membrany. Wydajność procesu obliczono jako ilość dm3 wody odparowującą z powierzchni 1 m2 membran w ciągu doby (dm3/m2 24 h).
Do zbiornika roztworu regenerowanego wprowadzono 3 dm3 roztworu zawierającego 220 g NaCl/dm3. Roztwór wpływał do modułu membranowego, skąd zawracał do zbiornika (zawór Z1 zamknięty, Z2 otwarty). Po włączeniu wymiennika ciepła temperatura roztworu regenerowanego w ciągu 15 min wzrosła z 20 do 80°C i była utrzymywana na tym poziome przez cały czas procesu. W tych warunkach przez membranę odparowywało 300 dm3/m3 24 h wody. Po 100 min procesu stężenie soli w roztworze wzrosło do 285 g/dm3 a strumień odparowywanej wody wynosił 198 dm3/m3 24 h. W trakcie procesu stężenie roztworu osmotycznego było bliskie wartości nasycenia, a jego temperatura w sposób naturalny (nie włączono chłodnicy) ustaliła się na poziomie 62°C. Zatężony roztwór zmieszano z powstałym przyrostem objętości roztworu osmotycznego uzyskując roztwór hipertoniczny o stężeniu 296 g NaCl/dm3.
P r z y k ł a d 2
Zastosowano układ do instalacji membranowej i parametry jego eksploatacji opisane w przykładzie 1, z tym, że włączono chłodzenie roztworu osmotycznego, utrzymując jego temperaturę na poziomie 20°C.
Do zbiornika roztworu regenerowanego wprowadzono 5 dm3 rozcieńczonej solanki zawierającej oprócz NaCl (50,6 g/dm3) około 0,7 g/dm3 innych soli (chlorki, bromki i siarczany - analiza chromatograf jonowy). Początkowy strumień odparowującej wody wynosił 510 dm3/m2 24 h. Po 250 min prowadzenia procesu uzyskano około 1 dm3 zatężonej solanki zawierającego 242 g NaCl/dm3 i 3,1 g/dm3 pozostałych soli oraz końcowy strumień odparowującej wody 376 dm3/m2 24 h. Powstały w zbiorniku solanki osad odprowadzono wraz z 0,15 dm3 roztworu a dalsze 10% spuszczono oczyszczając filtr (w sumie 25% objętości zatężonej solanki), po czym resztę uzyskanego koncentratu uzupełniono do startowej objętości (5 dm3) wytworzonym nadmiarem roztworu osmotycznego o stężeniu 330 NaCl/dm3, co pozwoliło otrzymać roztwór o stężeniu 317 g NaCl/dm3 i 0,18 g/dm3 innych soli. Równowartość objętości odprowadzonej części koncentratu (0,25 dm3) otrzymano wlewając 0,25 dm3 wody zdemineralizowanej do zbiornika roztworu osmotycznego. W trakcie procesu w zbiorniku roztworu osmotycznego cały czas obecny był nadmiar kryształów NaCl, co uzyskiwano dozując porcje soli, w sumie w całym procesie około 2 kg.
P r z y k ł a d 3
Zastosowano układ do instalacji membranowej i parametry jego eksploatacji opisane w przykładzie 1, z tym, że włączono chłodzenie roztworu osmotycznego, utrzymując jego temperaturę na poziomie 20°C oraz zwiększono prędkość przepływu solanki do 0,4 m/s a roztworu osmotycznego do 0,3 m/s.
Zbiornik roztworu zatężanego napełniono roztworem o stężeniu 295 g NaCl/dm3. W trakcie procesu stężenie roztworu wzrastało do 320 g NaCl/dm3, co stanowi około 10 g/dm3 mniej od ilości soli jaką udało się w tych warunkach rozpuścić. Po uzyskaniu tego stężenia poziom cieczy w zbiorniku zatężanego roztworu utrzymywano na stałym poziomie, systematycznie dozując do niego wodę zdemineralizowaną. Pozwalało to utrzymać stężenie soli w zatężanym roztworze w zakresie 310-320 NaCl/dm3. Instalacja pracowała przez okres trzech dni uzyskując stabilny strumień odparowującej wody na poziomie 310-316 dm3/m2 24 h.
PL 211 635 B1
P r z y k ł a d 4
Zastosowano układ do instalacji membranowej i parametry jego eksploatacji opisane w przykładzie 1, z tym, że zwiększono prędkość przepływu roztworu osmotycznego uzyskując jego objętościowe natężenie przepływu dwukrotnie większe od przepływu roztworu zatężanego. Proces zatężania prowadzono w kilku etapach, co pozwala przedstawić jego przebieg w ciągłej, przeciwprądowej instalacji wielostopniowej, w której prowadzi się regenerację zużytego, gorącego roztworu hipertonicznego (bez dodatkowego ogrzewania i chłodzenia strumieni roboczych).
Stopień I. Roztwór zasilający 210 g NaCl/dm3 o temperaturze 85°C. Uzyskiwane parametry stopnia: stężenie końcowe 246,2 g NaCl/dm3, strumień odparowującej wody 185 dm3/m2 24 h przy temperaturze zatężanego roztworu 80°C i temperaturze roztworu osmotycznego 62°C.
Stopień II. Roztwór zasilający 246 g NaCl/dm3 o temperaturze 80°C. Uzyskiwane parametry stopnia: stężenie końcowe 267 g NaCl/dm3 strumień odparowującej wody 128 dm3/m2 24 h przy temperaturze zatężanego roztworu 70°C i temperaturze roztworu osmotycznego 53°C.
Stopień III. Roztwór zasilający 271 g NaCl/dm3 o temperaturze 70°C. Uzyskiwane parametry stopnia: stężenie końcowe 283 g NaCl/dm3, strumień odparowującej wody 73 dm3/m2 24 h przy temperaturze zatężanego roztworu 60°C i temperaturze roztworu osmotycznego 46°C.
Stopień IV. Roztwór zasilający 283 g NaCl/dm3 o temperaturze 60°C. Uzyskiwane parametry stopnia: stężenie końcowe 295 g NaCl/dm3, strumień odparowującej wody 37 dm3/m2 24 h przy temperaturze zatężanego roztworu 40°C i temperaturze roztworu osmotycznego 32°C.
Po zmieszaniu odebranego z IV stopnia koncentratu z uzyskanymi ze wszystkich stopni przyrostami objętości roztworu osmotycznego otrzymano roztwór hipertoniczny o stężeniu 302 g NaCl/dm3.
P r z y k ł a d 5
Zastosowano układ do instalacji membranowej i parametry jego eksploatacji opisane w przykładzie 1. Do zbiornika roztworu zatężanego wlano 3 dm3 15% roztworu sacharozy. Do pomiaru stężenia cukru zastosowano refraktometr. W trakcie procesu roztwór był podgrzewany w wymienniku ciepła do temperatury 70°C, a temperaturę roztworu osmotycznego utrzymywano na poziomie 50°C. Roztwór osmotyczny stanowił nasycony roztwór sacharozy zawierający dodatkowo około 1 kg kryształów cukru umieszczonych w zbiorniku roztworu osmotycznego. W wyniku systematycznego zatężania stężenie zatężanego roztworu cukru wzrosło do 46%, co spowodowało spadek strumienia odparowywanej przez membrany wody z 72 dm3/m2 24 h do 15,5 dm3/m2 24 h. Po zmieszaniu zatężonego roztworu z otrzymanym nadmiarem objętości roztworu osmotycznego uzyskano 58% roztwór cukru.
Claims (9)
1. Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych z wykorzystaniem destylacji osmotycznej, znamienny tym, że w procesie destylacji membrana oddziela roztwór hipertoniczny od stężonego roztworu osmotycznego, który jest nasyconym roztworem takich samych składników jak użyte do sporządzenia regenerowanego roztworu hipertonicznego, przy czym wielkość powierzchni membran dobiera się tak, aby stężenie końcowe zregenerowanego roztworu hipertonicznego było przynajmniej o 10 g/dm3 niższe od stężenia nasyconego roztworu hipertonicznego wyznaczonego dla średniej temperatury membrany, zaś z regenerowanego roztworu hipertonicznego przed jego kontaktem z membraną przez sedymentację oddziela się osad a wraz z nim także część roztworu i następnie przetłacza się sklarowany roztwór przez przegrodę filtracyjną, po czym ukierunkowuje się jego przepływ wzdłuż niezwilżonej porowatej membrany, a wydzieloną parę kondensuje się w roztworze osmotycznym zwiększając jego objętość, następnie ponownie się go nasyca przez dodanie do niego nowych porcji substancji takich jak użyte do sporządzenia roztworu hipertonicznego, a powstały przyrost objętości roztworu osmotycznego odprowadza się do strumienia zatężonego roztworu hipertonicznego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tłoczy się takie objętości roztworów hipertonicznego i osmotycznego, aby uzyskać prędkość liniową przepływu wzdłuż powierzchni membrany przynajmniej 0,3 m/s dla roztworu hipertonicznego oraz przynajmniej 0,1 m/s dla roztworu osmotycznego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odprowadza się do 25% objętości zregenerowanego stężonego roztworu hipertonicznego i w to miejsce wprowadza się równoważną objętość nasyconego roztworu osmotycznego, przy czym ubytek jego objętości równoważy się przez dodanie
PL 211 635 B1 wody do roztworu osmotycznego w miejscu prowadzenia jego nasycania składnikami tworzącymi roztwór hipertoniczny.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się temperaturę roztworu osmotycznego niższą od temperatury regenerowanego roztworu hipertonicznego.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podgrzewa się roztwór hipertoniczny.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chłodzi się roztwór osmotyczny.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ukierunkowuje się przepływ regenerowanego roztworu hipertonicznego po zewnętrznej stronie membran kapilarnych.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór osmotyczny kieruje się przeciwprądowo do kierunku przepływu regenerowanego roztworu hipertonicznego z dwukrotnie większym natężeniem objętościowym.
9. Układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych zawierający moduł membranowy, zbiorniki dla roztworów, filtr, wymienniki ciepła, znamienny tym, że ma dwa obiegi: obieg roztworu regenerowanego oraz obieg roztworu osmotycznego, przy czym obieg roztworu regenerowanego składa się ze zbiornika (2) roztworu hipertonicznego, który wyposażony jest w odprowadzenie osadu (6) oraz odpływ (7) roztworu sklarowanego, który poprzez wymiennik ciepła (3) i filtr (4) połączony jest z wlotem do przestrzeni międzykapilarnej co najmniej jednego modułu membranowego (1), zaś wylot z przestrzeni międzykapilarnej modułu membranowego (1) połączony jest z wylotem (10) zregenerowanego roztworu hipertonicznego oraz poprzez zawór (Z1) ze zbiornikiem (2), a poprzez zawór (Z2) z wymiennikiem ciepła (3), zaś obieg roztworu osmotycznego składa się ze zbiornika (8) roztworu osmotycznego, który poprzez chłodnicę (9) jest połączony z wlotem do wnętrza membran kapilarnych modułu (1), z których wylot połączony jest z wlotem do zbiornika (8) roztworu osmotycznego, przy czym zbiornik (8) wyposażony jest w wejście (12) materiałów rozpuszczanych oraz wylot (11) nadmiaru roztworu osmotycznego połączony z wylotem (10) zregenerowanego roztworu hipertonicznego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL383825A PL211635B1 (pl) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych oraz układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL383825A PL211635B1 (pl) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych oraz układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL383825A1 PL383825A1 (pl) | 2009-05-25 |
| PL211635B1 true PL211635B1 (pl) | 2012-06-29 |
Family
ID=42986147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL383825A PL211635B1 (pl) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych oraz układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL211635B1 (pl) |
-
2007
- 2007-11-20 PL PL383825A patent/PL211635B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL383825A1 (pl) | 2009-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gryta | Influence of polypropylene membrane surface porosity on the performance of membrane distillation process | |
| Tomaszewska | Membrane distillation-examples of applications in technology and environmental protection | |
| CN101327407B (zh) | 一种液体蒸发浓缩设备与方法 | |
| KR101020316B1 (ko) | 막증류 방식을 이용한 정삼투 담수화 장치 | |
| US20140158616A1 (en) | Systems, apparatus, and methods for separating salts from water | |
| US20060237366A1 (en) | Solvent removal process | |
| AU2009217223A1 (en) | Method for desalinating water | |
| Rodriguez et al. | A comparative study of reverse osmosis and freeze concentration for the removal of valeric acid from wastewaters | |
| KR20160055212A (ko) | 기포 컬럼 응축기와 같은 응축 장치를 포함하는 시스템 | |
| Osman et al. | A review on recent progress in membrane distillation crystallization | |
| Wan Osman et al. | A review on recent progress in membrane distillation crystallization | |
| KR100856134B1 (ko) | 염수의 담수화 방법 | |
| US12006233B2 (en) | Methods for water extraction | |
| PL211635B1 (pl) | Sposób regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych oraz układ do regeneracji rozcieńczonych wodnych roztworów hipertonicznych | |
| Roy et al. | Techniques for the Preconcentration of Milk | |
| KR20130017933A (ko) | 유도용액의 일부가 정삼투 분리기로 직접 재공급되는 막증류 방식의 정삼투 담수화 장치 | |
| PL221251B1 (pl) | Sposób otrzymywania solanki leczniczej z wody geotermalnej i układ do wytwarzania solanki leczniczej z wody geotermalnej | |
| RU2315002C2 (ru) | Термоэлектрическое устройство для непрерывного получения пресной воды методом вымораживания | |
| PL196359B1 (pl) | Sposób zatężania roztworów soli metodą destylacji membranowej połączonej (54) z krystalizacją soli oraz układ do zatężania roztworów soli metodą destylacji membranowej połączonej z krystalizacją soli | |
| US20250074790A1 (en) | Zero liquid discharge eutectic freeze desalination with intermediate cold liquid | |
| Noor et al. | Progressive Freeze Concentration of Dairy Wastewater: Effect of Flowrate and Circulation Time | |
| KR20250087885A (ko) | 공기간극형 막증류-기반 부유식 담수 생산장치 및 그 방법 | |
| PL241003B1 (pl) | Sposób odsalania wody zanieczyszczonej olejami i układ do odsalania wody zanieczyszczonej olejami | |
| Diban et al. | Membrane and Osmotic Distillation Processes | |
| PL230010B1 (pl) | Sposób prowadzenia osmotycznej destylacji membranowej z zatężaniem roztworu osmotycznego oraz układ do osmotycznej destylacji membranowej z zatężaniem roztworu osmotycznego |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LICE | Declarations of willingness to grant licence |
Free format text: RATE OF LICENCE: 10% Effective date: 20120123 |
|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20101120 |