185366. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés membrános szűrésre
1 185 366 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés membrános szűrésre, főleg ultraszűrésre, valamint kétirányú ozmózisra. Az ilyen eljárás akkor célszerű, ha a szűrendő oldatban a koncentráció-polarizálódás nagymértékű, továbbá ha üledékek jutnak a membránra, vagy ha az oldatban részecskék vannak, illetve ha a membránszűrés közben ilyen részecskék keletkeznek. Ismeretes, hogy a membrános szűrésnél kényszerűen jelentkező koncentráció-polarizálódás csökkenthető a membránnal érintkező oldat áramlási sebességének növelésével. Ez viszont jelentős nyomásveszteséggel és energiaráfordítással jár. A fentieken túlmenően, ezzel az üledékek képződése gyakran nem akadályozható meg kellő biztonsággal. Ismeretes továbbá, hogy kiválasztott tisztítószerekkel periodikusan végzett iszapoló eljárásokkal a membránokra lerakódó anyagok eltávolíthatók, úgyhogy a berendezés kezdeti kapacitását rövid időn belül újból visszanyeri. Ezek az eljárások azonban megnövelik a berendezések üzemidejét, amivel a vegyszerek költségei tovább nőnek. További problémát jelent, hogy az eközben keletkező szűrleteket, valamint az öblítőszer oldat maradványát az iszapolás befejezése után mire használják. A fenti eljárások ezen kívül növekvő megterhelést rónak a kezelőszemélyzetre is. A membránokon való lerakódások kiküszöbölésére használnak tisztítótesteket is. Ezek a megoldások azonban csőalakú membránokkal felszerelt berendezésekre korlátozódnak, amelyek viszont más hiányosságokkal járnak. Ismeretes továbbá, hogy az ilyen lerakódások alapos előkezeléssel lényegében kiküszöbölhetők. Ezek az előkezelések többnyire nagy ráfordítást igénylő műveletek, amelyekkel az eljárás összköltsége megnő. Speciális esetekben olyan megoldásokat is alkalmaznak, amelyeknél a membránszűrést olyan anyagleválasztási eljárással kombinálják, amelynek segítségével a membrános szűrési körfolyamatból a meglévő, illetve keletkező részecskéket szelektíven eltávolítják. A 3 917 526 sz. USA-beli szabadalmi leírásból például olyan javaslat ismert, amelynél az oldatáramba gravitációs leválasztót kapcsolnak, ennek a hatékonysága azonban gyakran túl kicsi. Továbbá, az oldatmaradék nyomásának kihasználása céljából a membrános leválasztó egység elhagyása után az oldattal ejektort működtetnek. Ezzel azonban csak azok a részecskék választhatók le, amelyek a leválasztó egységben nem tapadtak meg. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan eljárás és annak foganatosítására olyan berendezés létrehozása, amely hatékonyabb, és valódi oldatok kezelésénél stabilabb üzemű membránszűrést tesz lehetővé. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően olyan megoldás létrehozása, amellyel a koncentráció-polarizálódás csökkenthető, lerakódások képződése kiküszöbölhető, a meglévő lerakódások eltávolíthatók, továbbá az oldatban meglévő, illetve keletkező részecskék eltávolíthatók. A kitűzött feladatot a találmány szerint olyan membrános szűrési eljárással oldottuk meg, amelynél a kezelendő oldat áramához a szivattyúba való belépés előtt, legkésőbb azonban a membrános leválasztóegységbe való belépése előtt gázt vezetünk, valamint a gázzal összekevert adagolóáramot a membrános leválasztó egység elhagyása után környezeti nyomásra hozzuk.2 Az oldatáramnak a leválasztó egységhez való vezetését nagyobb nyomással végezzük, ezáltal az oldat a hozzávezetett gázt részben elnyeli, nagyobb részt azonban az oldatban meglévő, vagy az oldószerelvonás következményeként keletkező részecskék kötik meg a gázt. A nem adszorbeált, illetve adszorbeált gáz és az áramlás során bekövetkező nyomáseséskor újból szabaddá váló gázbuborékok a határréteg helyi leszakadásához és a koncentráció-polarizálódás csökkenéséhez vezetnek, szemben az egyszerű membrános szűrésekkel. A leválasztó egység elhagyása után az oldatáramot környezeti nyomásra hozzuk, ezáltal a részecskékhez tapadó gázbuborékok térfogata tovább nő, úgyhogy azok leválasztó szerkezetben habként egyszerűen leválaszthatók. Leválasztó szerkezetként önmagában ismert flotációs kádak, főleg azok pihentető és hableszedő szerkezetei alkalmazhatók. A találmány szerinti eljárás tovább fejlesztett foganatosítási módjánál a gázzal összekevert és komprimált oldatáramot a membrános leválasztó egységbe való belépése előtt már részben nyomásmentesítjük, tgy a benne lévő részecskéket már a membránnal való érintkezés előtt gázbuborékok veszik körül, és azok következésképpen nem rakódnak a membránra. Énnek az az oka, hogy a folyadék felületi feszültsége, a légbuborékok pórusrádiusza és mérete, valamint az üzemi nyomás a részbeni nyomásmentesítés után olyan viszonyban állnak egymással, hogy a légbuborékokat a membrán pórusai nem szívhatják le. Ez a nyomáscsökkentés részben a leválasztó egységig tartó áramlás közbeni nyomásesés révén megvalósul, mindenféle járulékos fojtás nélkül. A találmány szerinti eljárás úgy is foganatosítható, hogy az oldatáram adagolását periodikusan, rövid időre megszakítjuk. Ezáltal azokon a részecskéken, amelyek már a membránon megtapadtak, illetőleg ott képződtek, gázbuborékok képződnek, így azok a membrán felületéről leválnak. Ezeket a légbuborékokkal körülvett részecskéket azután a következő oldatáram-adag továbbsodorja. Továbbá, a találmány szerinti eljárás olyan foganatosítás! módja is lehetséges, amelynél az oldathoz felületaktív anyagokat például: emulgeátorokat, vagy detergenseket adunk. Ez különösen akkor veendő számításba, ha nem kellő habstabilitású, illetve kedvezőtlen részecske-minőségű oldatokat kell szűrni. Például stabil fúróolaj emulzió előállításánál felületaktív anyagként szulfoszappan emulgeátort alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás olyan berendezéssel foganatosítható, amelynek előnyösen a szivattyú szívóvezetékében elrendezett gázelszívó csonkja van, amely átömléssxabályzó egységgel van ellátva, továbbá amelynél a leválasztó egység előtt fojtószelep van elrendezve, a leválasztó egység után pedig önmagában ismert leválasztó szerkezet helyezkedik el, ahol a szivattyú motorját időrelével vezérelt kapcsoló ki-be-kapcsolja. A szivattyú bekapcsolásakor egyidejűleg szívja az oldatot és a gázt, mégpedig szabályozható arányban, eközben azokat intenzíven összekeveri, és a keveréket a nyomócsonknál uralkodó nyomásra hozza. A súrlódási veszteségek, valamint a membrános leválasztó egység előtti fojtószelep gondoskodnak arról, hogy az oldatáram nyomása kissé csökkenjen. A leválasztóegység után elrendezett nyomásmentesítő szerkezet biztosítja, hogy a leválasztóegységben a nyomás nőjön, viszont a leválasztó egység elhagyása után az oldat nyomása a kömye-5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C; 55 60 65
