190201. lajstromszámú szabadalom • Berendezés stabilizált emulziók és/vagy szuszpenziók megbontására
1 190 201 2 A találmány tárgya egy olyan berendezés, amely alkalmas nagy stabilitású, mesterséges vagy természetes módon stabilizált emulziók és/vagy szuszpenziók, különösen szennyvizek folyamatos üzemű megbontására és a fázisok szétválasztására. A különféle ipari eljárásoknál gyakran cél, hogy vízben szilárd vagy vízzel nem elegyedő folyékony anyagokat finoman eloszlassanak, diszpergáljanak, ill. emulgeáljanak. Ezt vagy mechanikai, vagy kémiai energia bevitelével érhetik el, azaz a diszperz részt igen finoman, 1 pm-nél kisebbre oszlatják el, vagy olyan vegyianyagot - felületaktív anyag, tenzid - alkalmaznak, amely a vízbe vitt több pm nagyságú részekre adszorbeálódva azokat egymástól távoltartja. Sok esetben az eljárás sikere éppen a dizperz rendszer nagy stabilitásán alapul, mint pl. festékszuszpenziók, vagy tisztításra használt zsírtalanító szerek emulziói. A képződött szuszpenzió vagy emulzió azonban idővel kimerül, telítődik, tovább nem használható. Ahhoz, hogy a nagymennyiségű vizet a többi - szennyező - anyagtól megtisztítsuk, a kolloid rendszert meg kell bontani. A különféle tisztító, ill. mosó eljárásoknál szintén képződik emulzió és/vagy szuszpenzió. Ezeknél éppen az a cél, hogy olyan felületaktív anyagot alkalmazzanak, amely minél jobban képes eltávolítani a szennyezéseket, azaz minél stabilabb emulziót, olykor szuszpenziót képezzen. Ilyen tisztításoknál többnyire folyamatosan képződik az emulzió, amelyet célszerű folyamatoan megbontani. A mesterségesen létrehozott kolloid rendszerek bontásán túlmenően természetes kolloidok megbontása is lehet feladat. Pl. vér, tej, sejtplazma, stb. ipari felhasználásakor egyes alkotók kinyerése érdekében az első feladat általában az emulzió vagy szuszpenzió megbontása. Az említett természetes anyagok feldolgozásakor is gyakran képződik emulziós vagy szuszpenziós szennyvíz, amely a természetes stbilizáló anyagok hatására szintén nehezen bontható. A stabil kolloid rendszerek a hagyományos fizikai módszerekkel, pl. ülepítéssel nem választhatók két fázisra. A bontás általában vegyianyagok adagolásával oldható meg. Ennél lényegesen előnyösebb megoldás a kolloid rendszer elektrokémiai bontása, amikor a jelentős vegyszerfelhasználás megtakarítható, valamint az így kezelt oldat, ill. szennyvíz sótartalma sem nő feleslegesen. Ezt valósítják meg pl. a 171 746 sz. magyar szabadalmi leírás szerint. A módszer lényege az, hogy az oldatot párhuzamos elektródlemezek között elektrolizálják, amikor is - oldódó anód esetében - olyan nagyfelületű fémhidroxid válik ki, amely felületén adszorbeálja a kolloid részeket és a tenzideket, ugyanakkor a katódon fejlődő különlegesen kis buborékok szintén adszorbeálják a kolloidokat, és egyben az összes lebegő részt a felszínre flotálják. Az eljárás biztosítja az általánosan használt vegyszeres kezeléssel szemben a fent említett két előnyt, valamint a folyamatos működést is. Az idézett szabadalmi leírás szerinti készülék függőleges lemezek között, vízszintes irányú folyadékáramlást létesít és két lépésben valósítja meg azt, ami egyetlen fokozatban is megoldható, éspedig a könnyű szennyezések dotálását és a nehezebbek üiepítését. Ez utóbbihoz meglehetősen nagy ülepítőtér szükséges az elektroflokkulálás után. Jelen találmány szerinti készülékben a folyadéknak a lemezek közötti optimáli áramoltatásával egyetlen térben oldjuk meg mindkét típusú anyag elválasztását és ezzel jelentősen kevesebb energiafelhasználással jobb szétválasztást biztosítunk. A találmány szerinti készülékben az elektródlemezeket egymással párhuzamosan, a függőlegeshez képet legalább 5°-os és legfeljebb 45°-os szöget bezárva helyezzük el. A folyadékot nem vízszintesen, hanem a függőlegeshez képest legalább 5°-os és legfeljebb 45°-os szöget bezárva, célszerűen felülről lefelé áramoltatjuk az elektródlemezek között. Amennyiben a szennyvíz nagy mennyiségű ülepedő anyagot és kevés emulziót tartalmaz, akkor jobb elválasztás érhető el fordított irányú folyadékáramoltatással. A ferdén elhelyezkedő elektródlemezek javítják az ülepítés hatásfokát, az elektroflokkuláció hatásfokát pedig a felülről lefelé történő, ellenáramú folyadékmoíigás növeli. Speciális módon stabilizált emulziók és szuszpenziók esetében - ahol a micellák bontása az elsődleges feladat a koagulálással szemben - nagyobb térerősség biztosítható az elektród közvetlen közelében, ha elektródként síklemez helyett ún. hullám- vagy perforáltlemezt alkalmazunk. A készülék vázlatos rajza az 1. metszeti és a 2. felülnézeti ábrákon látható. A készülékbe a folyadék az 1 helyen lép be, áthalad a 2 elektródlemezek között. A kolloidok jelentős része felúszik, és onnan folyamatosan vagy szakaszosan a 3 helyen eltávolítható, kisebb része pedig leülepedik, amit a 4 leeresztőn időszakonként leengedhetünk. A megbontott emulzió vagy szuszpenzió tisztított vizes fázisa az 5 túlfolyón lép ki a készülékből. A készülék méretezésére az alábbi irányértékek szolgálnak: tartózkodási idő a reakciótérben 5-20 perc elektródtér/anódfelület arány 0,2-0,002 m3/m2 anódos áramsűrűség 1-10 A/m2 Az így méretezett készülékben a bontáshoz általában 30-300 Aó/m3 elektromos töltésre van szükség, azaz 2-4 V egyenfeszültség alkalmazásakor 0,1-0,5 kWó/m3 energiára. Eközben az elektródlemezek fogyása pl. alumíniumelektródok esetében 10-100 g/m3, azaz kb. egy mikrométer/m3. Néhány emulzióbontás vizsgálati adatait az alábbi táblázat mutatja be: Emulzió fajtája CCI4cUrakl, mg/l áramlási ^ iszlilási alásl'ok % emulzióban vi/bcn maradó (számítod) mm/s Rábapon P .14:) 21 1,0 94 grafitos Rábapon 1 SOI) 41 0,12 9S íuróemulzió 14 400 175 0.00 00 gk. mosóvíz 620 47 l,X 02 lej 27 000 310 0,11 00 Szabadalmi igénypontok 1. Eleklrolizáló készülék stabil emulziók és/vagy szuszpenziók elektromos megbontására, különösen 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65 2
