183911. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés olaj-víz tipusú emulziók bontására
1 183 911 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés zsír-víz és/vagy olaj-víz emulziók bontására. Számos ipari technológia során keletkeznek olyan nem kívánt termékek, amelyek haszonanyagokat veszendőbe juttatnak, s ezzel egyidejűleg károsan szennyezik környezetünket, élővizeinket. A fejlett ipari technológiák egyre nagyobb vízfelhasználást tesznek szükségessé. Ezek közül elsősorban az élelmiszeripari technológiák vízigénye tetemes, de több más ipar (pl. gépgyártás), ha vízből nem is, de olajból sokat fogyaszt. A technológiai sorban a víz zsírral, olajjal keveredik, nem egyszer kedvező feltételek adódnak nem kívánt emulziók képződésére. Elősegíti a zsír-víz és/vagy olaj-víz emulziók képződését a szivattyúzás, a mosószerek alkalmazása, a bakteriológiai tényezők stb., de ugyanakkor a gépgyártás területén például szándékosan is készítünk emulziót hűtő-kenő folyadékként. Számos egyéb terület volna felsorolható, ahol szándékosan vagy elkerülhetetlenül keletkeznek ilyen emulziók. Ezek mint szennyvizek csatornába jutva szennyezik élővizeinket, s vele együtt környezetünket. Több olyan eljárás és berendezés ismert, amely arra hivatott, hogy a szennyvizekben csökkentse vagy megszüntesse a zsír- vagy olajtartalmat. Ezek az eljárások és berendezések elsősorban a nem emulzióként jelenlevő zsiradékot, olajat képesek eltávolítani (pl. olaj felitatása perlittel és a perlit leúsztatása a vízfelületről, bukógátas leúsztatóberendezések stb.). Más eljárások különböző vegyszerek adagolásával érnek el hatást, de ugyanakkor éppen e vegyszerekkel, reagensekkel idéznek elő újabb szennyezést. Az említett módszerek egyike sem alkalmas emulziók megbontására, márpedig hosszútávú szennyezést a sok esetben igen stabil emulziók jelentenek. Az esetek többségében a biológiai lebontásra bízzák az emulziók káros hatásának megszűntét, azonban ez hosszú folyamat, és nagyon körültekintően kell végrehajtani, éppen a hosszú időtartam miatt, másrészt csak biológiai bomlásra hajlamos szennyeződés esetén alkalmazható. Olaj-víz emulzió esetén például hatástalan. Több úgynevezett segédanyagos szűrőberendezés is ismert, amelyek arra hivatottak, hogy akár nyomás, akár vákuum hatására az emulziót a segédanyagon mint szűrőrétegen keresztül kényszeráramlásban tartják azzal a céllal, hogy a vízben levő ,,zsírgolyócskákat”, „olajszemcséket” a segédanyag feltartóztassa. A golyó-, ill szemcseméret azonban a legtöbb esetben több nagyságrenddel kisebb, mint a segédanyag szemcséi közti pórusmé- ' rét, így az emulzió könnyedén áthalad a pórusokon. A segédanyag szemcseméretét elvileg is csak alig valamivel nagyobbra kellene választani a golyócskák méreténél a hatásos feltartás érdekében. Ekkor viszont az eltömődés jelensége lép fel. Eltömődött szűrőrétegen az áthaladás még igen nagy nyomások alkalmazása esetén is kizárt. Történtek kísérletek a flotáció elvének emulzióbontásra való alkalmazására, azonban ezek sem vezettek jó eredményre. Ennek az a magyarázata, hogy flotációs hatás eredményesen csak akkor érhető el, haavíz, azolaj és/vagy zsír, továbbá levegő és/vagy valamilyen gáz közös érintkezésének határszögét úgy sikerül módosítani, hogy akkora felhajtóerő jelentkezzék, amely a golyócskát képes az emulzió felső szintjére emelni, de ennek alapvető követelménye a golyócskát körülvevő vízburok felszakítása. Az ehhez szükséges erőhatás dotációnál nincs biztosítva, de ha létezne is vízburkot felszakító erőhatás, akkor is csak a szennyvíz felső rétegét tekintve golyócskákban való feldúsulásról beszélhetnénk, tehát az emulzió megmaradna. Eredményt könyvelhetünk el az úgynevezett elektroforetikus leválasztok javára, amelyek a golyócskát körülvevő vízburkot azáltal szakítják fel, hogy a vizet elektromos áram hatásával hidrogénre és oxigénre bontják fel. Az ily módon keletkezett gázok a golyócskákhoz tapadnak és felemelik azokat az emulzió felszínére. Itt is elsősorban a felső rétegben bekövetkező dúsulásról beszélhetünk inkább, mint olyan emulzióbontásról, amely több golyócska egymáshoz tapadását eredményezi. E módszer tetemes energiafelhasználással jár, emellett alkalmazása az egy időben keletkező hidrogén és oxigén miatt különleges elővigyázatosságot igényel. Emulzióbontásra, annak ellenére, hogy alig ismert, eddig leghatásosabbnak kell neveznünk az ultrahangos eljárást, amely azon alapszik, hogy az emulziót folyadéksípon átpréselve olyan hangfrekvenciás rezgések jönnek létre, amelyek a golyócskákat olyan erővel kényszerítik egymáshoz, hogy az őket körülvevő vízburok felszakad és a golyócskák egymáshoz tapadva felúsznak az emulzió tetejére. Az ilyen jellegű berendezések alkalmasak emulziókészítésre is megfelelő hangfrekvencia kiválasztása mellett, mivel mindkét folyamat frekvenciafüggő. Energiafelhasználásuk közismerten nagy, teljesítőképességük kicsi, üzembiztosságuk rossz, mert a szennyvízemulzióban gyakorlatilag semmiféle szilárd szennyező anyag nem lehet, ez ugyanis eltörni a folyadéksíp rését. A találmány célja a fenti ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése. A találmány feladata olyan eljárás és berendezés létrehozása zsír-víz és/vagy olaj-víz emulziók bontására, amelyek az eddiginél lényegesen kisebb fajlagos energiafelhasználás mellett hatékonyabb emulzióbontást tesznek lehetővé. A találmány alapja az a felismerés, hogy az emulzióban levő olaj- és/vagy zsírcseppeket körülvevő vízburkot a cseppek nagy sebességű ütköztetése útján is fel lehet szakítani, ami egyúttal azzal az előnyös hatással jár, hogy az összeütköző szemcsék (golyócskák) mindjárt egymáshoz is tapadnak. Az egymáshoz tapadt, kétszeres térfogatú cseppek továbbpattanva még nagyobb valószínűséggel ütköznek újabb cseppekkel mindaddig, amíg el nem vesztik energiájúikat. Felismertük, hogy a cseppek nagy sebességű ütköztetésének leghatékonyabb módja az, ha az emulzió egy részét nagy sebességű folyadékhártyává alakítva belelövelljük az emulzió fennmaradó részébe, annak szabad felszínén át. A folyadékhártyát célszerűen minél vékonyabbra képezzük ki, mivel így a benne sorba rendeződött cseppecskék (golyócskák) lövedékként csapódnak az emulzió fennmaradó részébe. A vékony, de összefüggő emulzióhártya vékonyabb is lehet, mint az emulziót alkotó cseppek átmérője önmagában, mivel az önálló cseppek minimális energiaállapotra törekedve gömb- vagy közel gömb alakot vennének fel, míg a nagy sebességű összefüggő hártyában alakjuk erősen nyújtott. Az emulzióhártya így pengeként, minimális energiaveszteséggel hatol be az emulzió fennmaradó részébe (a már behatolt hártyarész mintegy utat csinál az utána következő hártyarészeknek). Az általunk alkalmazott nagy sebességű folyadékhártya közönséges centrifugálszivattyú nyomásával (0,25— —0,35 MPa) is kialakítható, így a fajlagos energiafelhasználás lényegesen kisebb, mint az ismert eljárásoknál. A felszínre lövellt vékony összefüggő emulzióhártya sokkal mélyebbre hatol be az emulzió fennmaradó részébe, mint az ugyanakkora energiával előállított porlasztott emulzió (szakadozott hártya), és sokkal hatékonyabb emul-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
