203680. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés diffúziós szűrésre
1 HU 203 680 B 2 A találmány tárgya: eljárás diffúziós szűrésre, amelynek során kolloid rendszerekből a folyadékot a szilárd anyagtól diffúziós sebességgel választjuk el. Kolloid anyagként 2 pm alatti anyagot használunk. Továbbá a diffúziós szűrésre szolgáló berendezések, amelyek előnyösen megválasztott méretarányú, esetenként szintszabályozással ellátott tartályból, a besűrített anyag eltávolítására szolgáló tolózárból és szűrletvályúból állnak. A legáltalánosabban használt víztelenítési eljárások egyike az ülepítés természetes úton, melynek során nagyméretű edényekben, hosszú ideig tartó folyamat eredményeképp tixotróp elegy jön létre. A folyamat lassúsága miatt nagyméretű edények szükségesek, amelyeknek magas a beruházási költsége. Ugyanakkor más típusú víztelenítés is elengedhetetlen, mert vannak olyan anyagok, amelyekből ülepítéssel csak max. 10% szárazanyag tartalmú kolloid nyerhető, és ez mechanikusan tovább nem szűrhető. Amennyiben a további víztelenítés szárítókemencében vagy porlasztva szárítóban történik, a termék ára mértéken felül megemelkedik. Ugyanakkor a technológia lepontosabb betartása mellett is ezen szárítási műveletek az anyag degradálódásához vezetnek. Egy másik eljárás az ülepítés vegyszeradagolással, ahol a természetes módon lassan bekövetkező ülepedés elektrolitadagolással, természetes polimerhidak, illetve szintetikus flokuláns hidak segítségével gyorsítható. Az így kapott koagulátum könnyen szűrhető, a szűrőlepény jól kezelhető annak ellenére, hogy víztartalma esetenként magasabb lehet, mint az adalék nélküli szűrés során kapott lepényé. A mechanikus szűrés és utószárítás szükségessége továbbra is fennmarad. Hátránya, hogy a bevitt adalékanyag szennyezésként jelentkezik, továbbá megváltoztathatja a szürcdék kolloidális sajátosságait, amelyet ugyan más - hatáscsökkentő - vegyszer adagolásával javítani lehet, de a legtöbb anyag teljes egészében nem hozható viszsza eredeti állapotába. Ez az eljárás tehát azon anyagok esetében, ahol a kolloid sajátságok megőrzése fontos, nem alkalmazható. Egy következő eljárás a mechanikus szűrés. Ez alapvetően valamilyen szűrőréteggel ellátott edényben történik, amelyen keresztül a vizet préseléssel vagy vákuum alkalmazásával (külső energiabevitellcl) távolítják el. Mindkét szűrőtípus esetén (szerencsés körülmények között) 30-60% szárazanyag tartalmú nedves lepényt kapunk, amelyet fedett tárolókban, szabad levegőn, lassan szárítanak ki. Az eljárásnak az utóbbi része nem jár az anyag minőségének csökkenésével, és energiatakarékos. Azonban egyes anyagok esetében a szokásos eljárásokkal a kb. 1200 g-os zagylitertömeg, amely értéktől a présszűrés egyáltalán szóba jöhet, nem érhető el. Vannak olyan anyagok, amelyek mechanikus szűrőkkel egyáltalán nem vízteleníthetek, mert a szűrőrétegen a (pozitív vagy negatív) nyomás hatására rövid idő alatt rendezett szerkezetű film keletkezik, amelynek pcrmcábilis porozitású nagyon kicsi. Emiatt a vízszállító képessége rendkívül lecsökken, sőt meg is szűnik. Bár a szűrőfilm kialakulása állandó szűrési segédanyag adagolással megakadályozható, azonban a segédanyag eltávolítására nincsen lehetőség. Emiatt olyan esetekben, amikor a szüredék a haszonanyag, az úgynevezett kamrás szűrés elve nem alkalmazható. A fentiekben említett három legáltalánosabban használt eljáráson kívül a szakirodalomban diffúziós elven működő szűrővel egy alkalommal találkoztunk: V. A Zsizsikov: Szűrés ([Fütrovanyije] Moszkva, 1971. „Himija” Kiadó) című könyvében. Ez a berendezés több, egymással érintkező és együttmozgó végtelenített textilszalagból áll, amelynek hordfelületére a szűrendő anyag csak kis mennyiségben, vékony rétegben adagolható. A lassan mozgó első szűrőrétegből a vizet az érintkező második szűrőréteg kapilláris úton szívja ki. A második szűrőrétegből a víz hengerek között préselődik ki. A szüredéket a berendezés az első szűrőrétegről kaparóval távolítja el. A leírásból következően a berendezés híg zagyokkal nem terhelhető. Teljesítménye kicsi és csak nagy költséggel növelhető. Az irodalmi forrás szerint puha, kevéssé tapadó anyagok szűrésére alkalmas. Üzemben tartása cnergiabevitclt igényel. A szűrőréteg élettartama keményebb és nagyobb fajsúlyú anyagok szűrése esetén az együttmozgó, végtelenített szalagok súrlódása következtében várhatóau alacsony. A találmány célja a fenti eljárások és berendezések hibáinak kiküszöbölése, és egy olyan gazdaságos szűrési eljárás megvalósítása, ahol a létrejövő szűrőlepény természetes permeabilitása hatékony folyadékáramlást tesz lehetővé. A folyadékáramlás csak olyan sebességű lehet, amely kisebb a tixotróp elegy „törési szilárdságánál”. Az áramlásnak ez a tartománya diffúziós jellegű. A berendezés célja, hogy a szűrési feladatnak megfelelően - szakaszos vagy folyamatos üzemmódban, laboratóriumi vagy ipari méretekben - a fenti berendezésekben nem szűrhető anyagokat is el tudjuk választani a folyadéktól. Felismertük, hogy a diffúziós jelenség stabilizálódásához a folyadékkivétel eljárását is a diffúziós jelenség segítségével kell megoldani. A szálas-csöves szerkezetű anyagokban, mint kapilláris rendszerekben, az azokat nedvesítő folyadékok diffúziósán terjednek. A folyadékok határfcsziiltségétől, a kapilláris modell csőátmérőjétől függően, ezek a rendszerek bizonyos mértékű folyadékemelő képességgel rendelkeznek. Ezek a kapilláris erők kisebbek, mint a tixotróp „törési szilárdság”, azaz áthatolhatatlan szűrőfilm nem alakul ki. Az eljárás lényege, hogy a kolloidot tartalmazó edényből az edény peremén át összetett kapilláris szűrőréteget vezetünk ki az edényben lévő folyadék szintje alá, és az összetett kapilláris szűrőréteg felületén keletkező szűrőlepcnyt időnként eltávolítjuk. A találmány szerinti berendezés elvi szerkezetét tekintve két részből áll. Az egyik rész egy szinltartó edény, amelybe a szűrendő kolloidot helyezzük el. Egyszerű laboratóriumi kivitelben az edény alakja tálcaszerű. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
