HU Xianguo OLAJ-VIZ EMULZIÓ SZÉTVÁLASZTÁSA KÖRNYEZETVÉDELMI CÉLLAL. Doktori (PhD) értekezés tézisei



Hasonló dokumentumok
A szállítócsigák néhány elméleti kérdése

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája Első rész

Pannon Egyetem Vegyészmérnöki- és Anyagtudományok Doktori Iskola

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája

BIOSZORBENSEK ELŐÁLLÍTÁSA MEZŐGAZDASÁGI HULLADÉKOKBÓL SZÁRMAZÓ, MÓDOSÍTOTT CELLULÓZROSTOK FELHASZNÁLÁSÁVAL

PUBLIKÁCIÓS ÉS ALKOTÁSI TEVÉKENYSÉG ÉRTÉKELÉSE, IDÉZETTSÉG Oktatói, kutatói munkakörök betöltéséhez, magasabb fokozatba történı kinevezéshez.

SZÉN NANOCSŐ KOMPOZITOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

- III. 1- Az energiakarakterisztikájú gépek őse a kalapács, melynek elve a 3.1 ábrán látható. A kalapácsot egy m tömegű, v

Biztonsági adatlap EGK

Az I. SOÓS ERNŐ TUDOMÁNYOS KONFERENCIA

CompLex Hatályos Jogszabályok Gyűjteménye

Tejsavó nano- és diaszűrésének vizsgálata

Aktuális verzió: 4.0.0, kiállítás napja: Helyettesített változat: 3.0.0, kiállítás napja: Régió: HU

Hõszivattyús légkondícionáló berendezések

Ivóvíz arzénmentesítése nanoszűréssel

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

A megnyúlás utáni végső hosszúság: - az anyagi minőségtől ( - lineáris hőtágulási együttható) l = l0 (1 + T)

RUUKKI SZENDVICS- PANELEK ENERGIA- HATÉKONY ÉPÜLETEKHEZ

Dinamikus programozás alapú szivattyú üzemvitel optimalizálási technikák (főként) kombinatorikus vízműhálózatokra

HOSZÚHETÉNY KÖZSÉG TELEPÜLÉSRENDEZÉSI ESZKÖZEI

Publikációs lista. Gódor Győző július 14. Cikk szerkesztett könyvben Külföldön megjelent idegen nyelvű folyóiratcikk...

Dr. Licskó István tudományos önéletrajza és publikációi

Vízműtani számítás. A vízműtani számítás készítése során az alábbi összefüggéseket használtuk fel: A csapadék intenzitása: i = a t [l/s ha]

Növényi hatóanyagok kinyerése szuperkritikus extrakcióval

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

Mosószerek a 21. században Alkímia ma előadássorozat

NÉV osztály. Praktikus beállítások: Oldalbeállítás: A4 (210x297 mm), álló elrendezés, első oldal eltérő

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

VÉKONYLEMEZEK ELLENÁLLÁS-PONTKÖTÉSEINEK MINŐSÉGCENTRIKUS OPTIMALIZÁLÁSA

2011. május 5-i ülés j sz. napirendi pontja. Budapest Főváros X. kerület Kőbányai Önkormányzat Alpolgármestere

TERMIKUS NEUTRONFLUXUS MEGHATÁROZÁSA AKTIVÁCIÓS MÓDSZERREL

NATRII HYALURONAS. Nátrium-hialuronát


RÓNIKA munka, amely a csengőkről, a gázmérő használatáról, az ablakszellőztető-készülékekről

VILLANYSZERELÉSI CSATORNÁK ÉS TARTOZÉKOK

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Membránok viselkedésének elméleti és kísérleti vizsgálata olajos közegek elválasztása és finomítása során.

A pulzáló és folyamatos norfloxacin itatás összehasonlító vizsgálata csirkében és pulykában. Sárközy Géza

Koordinátor szervezet neve: Élő Bolygó Kft. Projekt azonosítószáma: GVOP /3.0 JÓVÁHAGYÁS

XIII. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Balatonfenyves Község Önkormányzata Képviselő-testületének 21/2006 (IX.15) számú rendelete (egységes szerkezetben a módosításokkal)

Uponor Classic acélhálós padlófűtés rendszer

PUSZTASZENTLÁSZLÓ KÖZSÉG ÉPÍTÉSI SZABÁLYZATÁRÓL ÉS SZABÁLYOZÁSI TERVÉRŐL

Publikációs lista Szabó Szilárd

[ Q] Fajlagos hıkapacitás meghatározása. Mérési eljárások a fajlagos hıkapacitás mérésére. Fajlagos hıkapacitás meghatározása keverési módszerrel

A H O M O K H Á T I K I S T É R S É G T Ö B B C É L Ú T Á R S U L Á S A

A lineáris dörzshegesztés technológiai paramétereinek megválasztása

A kiállítás kelte: Motorolaj adalék 1/5

HELYI ÉPÍTÉSI SZABÁLYZAT

Amorf/nanoszerkezetű felületi réteg létrehozása lézersugaras felületkezeléssel

Növényi alapanyagú megújuló tüzelőanyagok adagolásának hatása a gázolaj viszkozitására és az égésfolyamatra

Módszer köztes tárolókat nem tartalmazó szakaszos működésű rendszerek ütemezésére

DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI MOLIBDÉN TARTALMÚ POLIIZOBUTILÉN-POLIBOROSTYÁNKŐSAV ALAPÚ MOTOROLAJ ADALÉKOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

LAKICS GÉPGYÁRTÓ KFT.

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZAFNER GÁBOR

Rezisztens keményítők minősítése és termékekben (kenyér, száraztészta) való alkalmazhatóságának vizsgálata

MEMBRÁNOK ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI A BIOGÁZ ELŐÁLLÍTÁSNÁL

Szimulátorok alkalmazása a tűzvédelemben

IFFK 2013 Budapest, augusztus Stróbl András*, Péter Tamás**

A KAB-HEGYI ERDŐTERVEZÉSI KÖRZET KÖZJÓLÉTI FEJLESZTÉSI TERVE

Fagyasztott élelmiszer-emulziók stabilitásának vizsgálata

Balesetek Mennyiségi Kockázatelemzése (QRA telepített létesítmények)

MUNKAANYAG. Szabó László. Áramlástani alaptörvények. A követelménymodul megnevezése:

KOCKÁZATKEZELÉS A REZGÉSDIAGNOSZTIKÁBAN TÖBBVÁLTOZÓS SZABÁLYOZÓ KÁRTYA SEGÍTSÉGÉVEL

Beton- és acéllábazat az ABS SB típusú áramláskeltőkhöz

A SZÉLES KÖRŰEN HASZNÁLT ETILCELLULÓZ POLIMER FILM- ÉS MÁTRIXKÉPZŐ TULAJDONSÁGÁNAK VIZSGÁLATA

Milyen erőtörvénnyel vehető figyelembe a folyadék belsejében a súrlódás?

Membránsebesség-visszacsatolásos mélysugárzó direkt digitális szabályozással

AZ ANÓDFOLYAMATOK LABORATÓRIUMI ÉS ÜZEMI VIZSGÁLATA AZ ALUMÍUMELEKTROLÍZISBEN. Készítette: Dr. Horváth János

MŰSZAKI TUDOMÁNY AZ ÉSZAK-ALFÖLDI RÉGIÓBAN 2010

INTERFERENCIA - ÓRAI JEGYZET

Városi légszennyezettség vizsgálata térinformatikai és matematikai statisztikai módszerek alkalmazásával

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

Lignocellulóz bontó enzimek előállítása és felhasználása

Hidraulika. 5. előadás

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

Gabonacsíra- és amarant fehérjék funkcionális jellemzése modell és komplex rendszerekben

A FÓKUSZÁLT NAPENERGIA TÁROLÁSI ÉS HASZNOSÍTÁSI LEHETŐSÉGEI

DÍZELGÁZOLAJOK DETERGENS-DISZPERGENS TÍPUSÚ ADALÉKAINAK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

JÓVÁHAGYÁS. szervezet. Név Dr. Szakonyi Lajos KPI Oktatási Minisztérium

A tölgyek nagy értékű hasznosítását befolyásoló tényezők vizsgálata és összehasonlító elemzése c.

Hômérsékletszabályozó berendezések

Újabb eredmények a borok nyomelemtartalmáról Doktori (PhD) értekezés tézisei. Murányi Zoltán

Ph. D. ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Szanyi Ágnes

Hűtés és fagyasztás _Ost_HU.indd _Ost_HU.indd : :41

58. ÉVFOLYAM 9. SZÁM KÖZÚTI ÉS MÉLYÉPÍTÉSI SZEMLE SZEPTEMBER

Települési vízgazdálkodás Évközi feladat. Vízszerzés aknakútból

TARTALOMJEGYZÉK JÓVÁHAGYOTT MUNKARÉSZEK TELEPÜLÉSSZERKEZETI TERV ÉS LEÍRÁSA

Doktori Tézisek. dr. Osman Fares

1. Melyik területet kell öntözni?

ÖNSZERVEZŐDŐ AMFIFILIKUS OLIGOMEREK

TDA-TAR ÉS O-TDA FOLYADÉKÁRAMOK ELEGYÍTHETŐSÉGÉNEK VIZSGÁLATA STUDY OF THE MIXABILITY OF TDA-TAR AND O-TDA LIQUID STREAMS

A tudományos munkák jegyzéke

KÉPALKOTÁSRA ALAPOZOTT RUHAIPARI

TRIGLICERID ALAPÚ MOTORHAJTÓANYAGOK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA

Irányítási struktúrák összehasonlító vizsgálata. Tóth László Richárd. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola

SZENT ISTVÁN EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR FÉMSZÓRT FELÜLET ÉS MŰANYAG KAPCSOLATOK TRIBOLÓGIÁJA

5 Szupertakarékos. 10A legszélesebb választék. A hűtés specialistája. Kiemelt ajánlatok Hűtés és fagyasztás 2012

Szakmai önéletrajz szeptember 1.- MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport Miskolci Egyetem, Anyagtudományi Intézet tudományos segédmunkatárs

REGULARIZÁLT INVERZ KARAKTERISZTIKÁKKAL

MAGASÉPÍTÉSI PROJEKT KOCÁZATAINAK VIZSGÁLATA SZAKMAI INTERJÚK TÜKRÉBEN 1 CSERPES IMRE 2

Átírás:

SZENT ISTVÁN EGYETEM BUDAI CAMPUS ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KAR ÉLELMISZERIPARI MÛVELETEK ÉS GÉPEK TANSZÉK OLAJ-VIZ EMULZIÓ SZÉTVÁLASZTÁSA KÖRNYEZETVÉDELMI CÉLLAL Doktori (PhD) értekezés tézisei HU Xianguo Budapest, 2002

1. BEVEZETÉS ÉS CÉLKITŰZÉSEK Az éleliszeripar hatékony és költségkíélő technológiákat kutat a zsírok, olajok, zsiradékok eltávolítására az éleliszeripari szennyvizekből. A sütő- és tejipar, az olaj-extrakció (pl. napraforgó-, szójabab-, gyapotagolaj), a halfeldolgozó ipar, a hús- és barofi ipar, az olajtartalú éleliszerek előállítói különböző egoldásokkal próbálkoznak a szennyvizek olajtartalának csökkentésére. Olajtartalú eulzió száos ás területen is keletkezik (pl. gépipar, petrolkéiai-, kozetikai- és gyógyszeripar, ezőgazdaság, bőripar, stb.), károsítja a terészetet és súlyos környezeti probléákat okoz az egész világon. Ezen okok iatt nagyfontosságú feladat az olaj-víz eulziók kezelésének vizsgálata. Az olajtartalú eulziók szétválasztására hagyoányosan használt ódszerek lehetnek kéiai, echanikai és hőkezelési technológiák. Ezek a ódszerek általában ne elég hatékonyak, különösen, ha az olajcseppek finoan diszpergáltak és az olaj koncentrációja nagyon alacsony. Az ultraszűrési ebrántechnika (UF) együtt fejlődve a polier-tudoánnyal és -technológiával, a kenőanyag-tudoánnyal, az alkalazott felületi kéiával és a kéiai technológiával, ígéretes ódszernek tűnik az eulziók szétválasztására, az eulzifikálás, hűtés, kenés és a környezetvédele stb. igényeinek együttes egvalósítása céljából. A ebránszűrés előnye a nagy hatékonyság ellett a nagytisztaságú pereátu, ely ne érhető el ás technikákkal, és az alacsony üzeeltetési költségek. Az UF fizikai kezelési eljárás az olajos szennyvizek tisztítására A szűrt víz eleget tesz a szigorú környezetvédeli előírásoknak, a csatornába engedhető. Mindezidáig a ebránok és az üzeeltetési körülények kiválasztásának alapja főként tapasztalati. Tapasztalatok alapján választjuk eg a vágási értéket (MWCO), póruséretet és -eloszlást, transzebrán-nyoást, hőérsékletet, áralási sebességet, a ebrán tisztítását, hogy kielégítő ódon tartsa vissza az eulgeált olajat, közben egfelelő kéiai oxigén-igényt (KOI) és egfelelő fluxust biztosítva. Ezek alapján kutatásai első célja az üzeeltetési paraéterek eghatározása, a ebránparaéterek kiválasztása a koncentráció-polarizáció és a ebrán-eltöődés inializálására, a KOI és az olaj kielégítő visszatartásának biztosítása és egy alkalas félüzei éretű eljárás kifejlesztése. A unka agában foglalja a ebrán-odul felépítésének, az üzeeltetési paraétereknek és a ebrán terészetének eghatározását, a hatékony olaj-víz szétválasztás biztosítására. 1

A fluxus csökkenése a koncentráció-polarizáció és a ebrán eltöődése iatt kooly probléa. Néhány odellt, különösen a fil-eléletet és a "sorbakapcsolt ellenállások odelljét" ódosították az olaj-víz eulziók ultraszűrésére, ahogy az az irodaloban fellelhető. Ennek ellenére nincs általánosan elfogadott egyszerű, inden részletre kiterjedő odell, a ebránok különbözősége és az olaj-víz eulziók koplex összetétele iatt. A kutatás ásik célja a gél koncentrációjának száítására alkalas ódszer kidolgozása és a ebrán eltöődése iatti fluxus-csökkenés leírására szolgáló odell felállítása keresztáraú ultraszűrés esetén. A unka célját, a dolgozatban összefoglalt kutatásokat tehát a ebrántechnológiák alkalazása iránti növekvő igény otiválta, a víz eltávolítása olajos vizekből és szennyvizekből, valaint az ultraszűrés eredényeinek leírása eléleti ódszerekkel. 2. ANYAGOK ÉS MÓDSZEREK 2.1. Készülékek A kísérleteket laboratóriui és félüzei éretű ultraszűrő berendezéseken végezte. Két különböző típusú laboratóriui készüléken dolgozta: az elsővel (TZA 944 ultraszűrő cella) a ebrán terészetének, a betáplálás koncentrációjának a hatását tanulányozta, a ásik (ND-2 típusú) az üzeeltetési körülények vizsgálatára alkalas. A TZA 944 és az ND 2 készülék ebránfelülete 44 és 35 c 2 sorrendben. A transzebrán nyoást 1 és 6 bar között változtatta. A hőérsékletet 20-60 C tartoányban állította be. Keresztáraú sebességnek 0,5; 0,9; és 1,5 /s-ot választotta. Félüzei éretű MA-CO ultraszűrő egységben ipari éretű spiráltekercses ultraszűrő ebránodult vizsgálta. A nyoást a ebrán beenetén és kienetén elhelyezett nyoásérők segítségével érte. A visszavezetett retentátu és a pereátu áraát különböző éréshatárú áralásérőkkel érte. A félüzei kísérleteket 5 3 /h recirkulációs ára, 3 bar betáplálás oldali nyoás és 40 C hőérséklet ellett végezte. 2.2 A vizsgált ebránok tulajdonságai A vizsgált ebránok fizikai és szűrési tulajdonságait utatja az 1. és 2. táblázat. 2

1. táblázat Az UTZ 944 készülékben viszgált UF ebrán tulajdonságai Mebrán- Mebrán Anyaga 1) MWCO 2) Vízfluxus 3) Max. hő. gyártó [kd] [l/² h] [ C] Mavibran FS 102-05 PES 10 550 60 Mavibran FS 202-09 PES 20 700 60 Mavibran FF 20-K5 PVDF 20 500 60 Mavibran FF 502-04 PVDF 60 1 000 60 Celfa CMF-DY-010 PAN 10 250 45 Celfa CMF-DY-040 PAN 40 700 45 Celfa CMF-DS-040 PES 40 400 95 Celfa CMF-DS-100 PES 100 800 95 Dow FS 50PP PVDF 50 300-700 60 Dow FS 40PP PVDF 100 300-800 60 Dow RC 70PP Cellulose 4) 10 150-250 60 Dow ETNA 20A Coating 5) 20 250-450 60 1: PES: poli-éter-szulfon; PVDF: poli-vinilidén-fluorid; PAN: poli-akril-nitril; 2: MWCO: vágási érték; 3: a betáplált ára nyoása 3 bar, hőérséklete 20 C; 4: regenerált cellulóz; 5: bevonatos, hidrofil. 2. táblázat Az ND-2 típusú odulba épített UF ebrán tulajdonságai Mebrángyártó Mebrán Anyaga MWCO [kd] Vízfluxus 1) [l/² h] Max. hő. [ C] Hochest TS 6V-205 PES 100 800 60 Mavibran FP 055 A PVDF 60-80 1 000 60 Mavibran FS 202-09 PES 20 700 60 1: a betáplált ára nyoása 3 bar, hőérséklete 20 C. A félüzei éretű berendezésben háro Zoltek Magyar Viscosa Co. gyártányú, ipari spiráltekercses ebránodult vizsgálta: TS-102 (PES), TS-202 (PES) és TS-502 (PVDF). A ebránok vágási értéke sorrendben: 6-8, 15-20 és 55-65 kd. Mindegyik ebrán anyagátadási felülete 5 2 volt. 3. táblázat Félüzei éretű ipari spiráltekercses ebránodulok tulajdonságai Mebrán típusa FS 10 (PES,TS-102) FS 20 (PES,TS-202) FF50 (PVDF,TS-502) Mebránfelület [ 2 ] MWCO [kd] Min. TVF* [l/ 2 h] Max. nyoás [bar] Hőérséklet [ o C] ph-tartoány 5 6-8 1 000 8 60 1-13 5 15-20 1 200 6 60 1-13 5 55-65 1 300 6 60 1-13 * tiszta víz fluxusa. 2.3. Anyagok és ódszerek Stabil olaj-víz eulziót használta, elyet otorolaj (HW-1) ionentes vízben diszpergálásával, eulgeálószer alkalazásával állította elő. 3

A KOI-értéket (g/l) nátriu-dikroátos ódszerrel érte. Az olajkoncentrációt (g/l) ásványi olaj-uv spektroszkópiás ódszerrel határozta eg. A ebrán felületének szerkezetét és az eltöődött vegyületek összetételét Fourier-transzforációs Infravörös eljárás (FT-IR) és Pásztázó elektron-ikroszkóp (SEM) segítségével eleezte. Az adatok feldolgozását és a ateatikai odellek illesztését LEA SQ-Meb progra használatával végezte. 3. EREDMÉNYEK 3.1. A ebrán anyagának és az üzeeltetési paraétereknek a hatása a szűrési folyaatra laboratóriui berendezésen 3.1.1. A ebrán anyagának hatása laboratóriui egységekben Tizenkét különböző vágási értékű és póruséretű polier ultraszűrő ebránt használta az olajkoponensek eltávolítására az eulziókból. A PAN ebrán esetében a pereátu fluxusa sokkal nagyobb, int az ugyanakkora, 40 kd vágási értékű hidrofób PES ebrán esetén. A Celfa és a Dow ebránok visszatartása több int 99%; a Mavibran ebránok visszatartása kb. 98-99% volt. A pereátu fluxusa alacsony betáplálási koncentrációval érve, a agasabb vágási értékű ebrán esetén nagyobb. 3.1.2. Üzeeltetési paraéterek hatása laboratóriui egységekben A pereátu fluxusa egyenesen arányos a transzebrán-nyoással agasabb eulzió-koncentráció és alacsony nyoás esetén. A kritikusnál nagyobb nyoás alkalazásakor a fluxus ne függ az üzeeltetési nyoástól és egy platót ér el. A vizsgált ebránokkal alacsony betáplálási koncentráció esetén (0,5 térfogat %) a pereátu KOI és olajkoncentrációja kielégítő volt. Nagy koncentráció esetén (5,0 térfogat %), a KOI értékek nőttek, íg az olajtartalo alacsonyabb volt. A hőérsékletet 20-ról 60 C-ra növelve a pereátu fluxusa 20-100 %-kal nőtt. Az áralási sebesség növelésésével a koncentráció-polarizáció csökkent és a fluxus egy bizonyos értékig nőtt. 4

3.2. Félüzei kísérletek eredényei A agasabb vágási értékű TS-202 ebrán fluxusa sokkal nagyobb volt, int az alacsonyabb vágási értékű TS-102 ebráné. A PVDF ebrán a agasabb fluxus iatt alkalasabb az olaj-víz eulzió kezelésére, int a PES ebrán. Olaj-visszatartásuk kb. 99 %. Félüzei éretben a KOI-visszatartás alacsonyabb, int laboratóriui éretben, de 95 %-nál ekkor is nagyobb. Félüzei éret esetén a fluxus a transzebrán-nyoással nőtt, ind a TS-102, ind a TS-202 ebrán esetében. A pereátu fluxusa alacsony betáplálási koncentrációnál (0,5 %) közel arányos a transzebrán-nyoással. 3.3 A ebrántisztítás vizsgálatai A különböző ebránok felületén lévő vegyületek FT-IR spektruát eleezte az ultraszűrés előtt és után, valaint a negatív spektruokat. Azt találta, hogy a csúcsok tipikus szénhidrogén-csúcsok. A SEM vizsgálatok alátáasztották az IR eredényeket. Az eltöődést főleg az olajcseppek és egy bizonyos ennyiségnél felületaktív anyagok okozzák. Micella oldattal tisztítva a ebránt egy, a ebrán szerkezetében adszorbeált olajat tartalazó ikroeulzió keletkezik, tehát az eltöődést okozó olekulák eltávolíthatóak így. Az eredények azt utatják, hogy icella-oldat használatával az eltöődött ebrán jól tisztítható. 3.4. A gél-koncentráció és a ebrán-eltöődés ateatikai odellezése A ebrán felületén jelenlévő olajkoncentráció becslésére szolgáló odellt használta, ely a "sorbakapcsolt ellenállások" odellen és az anyagátadási eléleten alapszik. Bevezette egy új odellt a ebrán eltöődésére olaj-víz eulzió esetén. Ez a odell széleskörű alkalazást tesz lehetővé, ert felépítése a ebrán-tulajdonságokon és az üzeeltetési paraéterek hatásán alapul. Necsak a ebrán terészetétől függő eltöődés hatását utatja a fluxusra, hane az üzeeltetési paraéterekét is. 5

3.5. Új tudoányos eredények 1. Azt tapasztalta, hogy a ebrán kéiai terészete befolyásolja a szétválasztás hatékonyságát. A hidrofil jellegtől a hidrofób felé haladva a vizsgált ebránok a következő sorrendbe állíthatók: Cellulóz>PAN>PES>PVDF. 0,5 térfogat % betáplálási olaj- koncentráció esetén a pereátu fluxusa hidrofil ebrán esetén nagyobb, int a hidrofób ebránoknál. A következő táblázat utatja, hogy a PAN ebrán fluxusa hidrofil (-CN) csoporttal agas. 0,5 % olajtartalú betáplálás esetén a PAN ebrán (DY-40 és DY-010) esetében a pereátu fluxusa nagyobb, int az ugyanakkora névleges vágási értékű hidrofób PES ebrán (DS-040 és FS102-05) esetében. Hasonló egállapítás tehető a 100 kd vágási értékű PES (DS-100) és PVDF (FS-40PP) ebránok összehasonlításakor. Mebrán Anyaga MWCO [kd] Átlagos fluxus 0,5% betáp. konc. esetén, [l/² h] DY-040 PAN 40 300.8 DS-040 PES 40 138.2 DY-010 PAN 10 177.9 FS102-05 PES 10 153.2 DS-100 PES 100 296.4 FS 40PP PVDF 100 185.1 2. A vágási érték hatása a fluxusra függ az olajkoncentrációtól. Azonos anyagú, de különböző vágási értékű ebránokat összehasonlítva egállapítható, hogy agas vágási érték agas fluxushoz vezet, alacsony olajkoncentráció esetén; íg ez a hatás gyengül agasabb olajtartalonál. PES ebránoknál hasonló tendenciát figyelhetünk eg alacsony betáplálási koncentrációnál. Nagy koncentrációknál a fluxus csökken a vágási érték növelésével, ert a PES ebrán fluxusát erősen befolyásolja a gélréteg. Magasabb vágási értékű PES esetén a tendencia erősebb. Mebrán Anyaga MWCO [kd] Fluxus [l/² h] a) Fluxus [l/² h] b) DY-010 PAN 10 177.9 81.5 DY-040 PAN 40 300.8 91.7 DS-040 PES 40 138.2 55.6 DS-100 PES 100 296.4 81.3 a) a betáplálás olajtartala 0,5 térfogat %; b) a betáplálás olajtartala 5 térfogat %; 3. A kritikusnál nagyobb tiszta víz-fluxusú hidrofil ebránok esetében az olaj ne távolítható el tökéletesen az eulzióból, ert az alacsony viszkozitású vegyület könnyen apró cseppekre bolik, elyek szabadon átehetnek a ebránon. PAN ebrán esetében alacsony olajkoncentrációnál a fluxus jobb, ha a tiszta víz-fluxus nagyobb, bár a pereátu olajtartala és KOI-ja agasabb. 6

Mebrán Anyaga MWCO Tiszta víz fluxusa, Fluxus KOI* OLAJ** [kd] [l/ 2 h] [l/² h] [g/l] [g/l] DY-010 PAN 10 250 177.9 120 5.5 DY-040 PAN 40 700 300.8 155 46 DS-040 PES 40 400 138.2 135 13.3 DS-100 PES 100 800 296.4 140 2 betáplálás olajtartala 0,5 térfogat %; nyoás 3 bar; hőérséklet 40 C, KOI* jelenti a pereátu kéiai oxigén-igényét; OLAJ** jelenti a pereátu olaj-tartalát 4. A transzebrán-nyoás hatása a ebrán-ellenállás változásán alapszik, ely a koncentráció-polarizációval és a gél-polarizációval függ össze. Alacsony eulzió-koncentráció esetén (0,5 térfogat %) a pereátu fluxusa közel lineárisan nő a transzebrán-nyoással. Magasabb eulzió-koncentrációk esetén (5,0 térfogat %) a nyoás fluxusra gyakorolt hatása függ a nyoás nagyságától. Ha a transzebrán-nyoás nagyobb a kritikus értéknél, a fluxust a gélréteg szabályozza. FS 202-09 és FP 055A ebránok esetén a kritikus transzebrán-nyoás értéke: kb. 2 bar, a TS6V ebrán esetén 3 bar ND-2 készüléken érve. 5. A nyoásnak a fluxusra gyakorolt hatása a hőérséklettől is függ, különböző hőérsékleten a nyoás hatása különböző. A fluxus alacsony és agas koncentrációk esetén is nő a hőérséklettel a diffúziós állandó növekedése iatt. A nyoás és a hőérséklet együttes hatását láthatjuk a pereátu fluxusára FP 055A ebránon 5 térfogat % betáplálási koncentráció esetén: Hő. [ o C] Fluxus, [l/ 2 h] Transzebrán-nyoás, [bar] 1 2 3 4 5 6 30 85.8 90 103 103 119 130 50 94.2 98.6 106.1 111.4 133 144 60 102.8 107.2 114.5 120 141.5 148.6 6. A éretnövelési kísérletek azt utatják, hogy nincs szignifikáns különbség egy adott ebrán esetében a laboratóriui és a félüzei éret esetében tapasztalt olaj- és KOIvisszatartás értékében. Viszont a pereátu fluxusa a félüzei éretű berendezésben alacsonyabb, int a laboratóriui éretűben, ai a ebrán-odulok különbözőségével valószínűsíthető (a félüzei berendezésben spiráltekercses odult, a laboratóriui készülékben lapebránt alkalazta). 7

Mebrán Típusa Pereátu fluxusa [l/ 2 h] Olaj-visszatartás [%] KOI-visszatartás [%] FS 10 (PES, TS-102) Lab. 153.2 99.9 98.9 Félüz. 77.7 99.6 95.2 FS 20 (PES, TS-202) Lab. 243.7 98.6 98.2 Félüz. 128.2 99.7 95.6 FF 50 (PVDF, TS-502) Lab. 246.4 99.9 98.6 Félüz. 196.2 99.7 97.0 * a betáplált eulzió koncentrációja 0,5 térfogat% 7. Infravörös és Pásztázó elektron-ikroszkópos technikákat alkalazva a ebránfelület vizsgálatára, azt találta, hogy az olaj-víz eulzió szűrése után nagyszáú olajcsepp adszorbeálódott a ebrán felületére. Az eltöődést többnyire az olajcseppek és a felületaktív anyagok okozták a vizsgált körülények között. Micella-oldat alkalazásával a tisztítási eljárás során az olajcseppek eltávolíthatók voltak a felületről. 8. Figyelebe véve az anyagátadási eléletet és az ultraszűrés sorbakapcsolt ellenállások egyenletét, a következő összefüggést állította fel a határrétegben lévő olajkoncentráció kiszáítására: C K ln C b P = η( R + R g = ) η ( R P + α P) ahol K: az anyagátadási tényező( h -1 ); C és C b az olaj koncentrációja a ebrán felületén és az eulzió főtöegében (térfogat %); η a pereátu viszkozitása (N s -2 ), P a transzebrán-nyoás (bar); R a ebrán belső ellenállása ( -1 ); R g a gél-réteg ellenállása ( -1 ) és α konstans ( -1 bar -1 ). Átrendezve az egyenletet, az olajkoncentráció a ebrán felületén (C ): 1 P C = Cb exp K η ( R + α P) A polarizált rétegben az olajkoncentráció közelítőleg száítható az előző egyenlettel különböző nyoáson és gélkoncentráció esetén. Az üzeeltetési nyoás növelésével C a C g hez közelít. A kísérletek során C g kb. 30 térfogat% volt: C, [térf.%] Transzebrán-nyoás, [bar] C b, [térf.%] 1 2 3 4 5 6 0.5 2.84 7.14 12.67 18.71 24.82 30.75 5.0 13.94 19.99 24.04 26.88 28.98 30.58 Az egyenlet érvényességi tartoánya: betáplálási hőérséklet: 20-60 C, transzebrán- nyoás: 1-6 bar. Az átlagos eltérés kisebb, int 0,5 %. 8

9. Exponenciális alakú tapasztalati odellt állította fel az ultraszűrő ebrán eltöődésére: J w = U A C n b P bt U P + B e = A + B e η ( R + R ) C η ( R + α P) g n b bt ahol J w a pereátu fluxusa (l -1 h -1 ); R a ebrán belső ellenállása ( -1 ); és R g a gélréteg ellenállása ( -1 ); η a pereátu viszkozitása (N s -2 ); P a transzebránnyoás (bar); U a keresztáraú sebesség ( s -1 ), C b az eulzió töbfázisának koncentrációja (térfogat%); t az idő (óra); A, B és b az ultraszűrő ebrántól és az alkalazott rendszertől függő állandók. Az és n állandók értéke 0,3 0,8 és 0,05 0,6 között van sorrendben. FP 055A ebrán esetében a ebrán-eltöődés egyenlete a következő: J w = 171.42 U C b 0.5 + 0.37 0.0052 P + 0.0078 P e 0.62 t Az egyenlet érvényessége: áralási sebesség: 0,5-1,5 /s; transzebrán-nyoáskülönbség: 1-6 bar; hőérséklet 20-60 C; betáplálási eulzió-koncentráció: 0,5-5 térfogat%. Az átlagos eltérés kisebb, int 16 %. 4. KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK 4.1. Következtetések 1. Az ultraszűrés alkalas a víz eltávolítására olaj-víz eulzióból. A pereátu fluxusa, az olajvisszatartás és a pereátu kéiai oxigén-igénye (KOI) függ a ebrán terészetétől (anyag, névleges vágási érték és póruséret), a ebránodul típusától, a betáplált eulzió koponenseitől és az üzeeltetési körülényektől (olaj-koncentráció, transzebrán-nyoás, áralási sebesség és betáplálási hőérséklet). 2. A polier UF ebránok alkalazhatók az olajos szennyvíz kezelésére. A vizsgált ebránok hidrofil-hidrofób jellege erősen befolyásolja a pereátu fluxusát a következő sorrendben: Cellulóz > PAN > PES > PVDF. A vágási érték hatása a fluxusra függ az olajkoncentrációtól. Alacsony olajtartalonál a fluxus nő a vágási értékkel, íg agasabb olajkoncentráció esetén a növekedés elhanyagolható. 3. A transzebrán-nyoás, az áralási sebesség és a hőérséklet növelésével a pereátu fluxusa növelhető. Alacsony eulziókoncentrációnál (0,5 térfogat%) a 9

gél-polarizáció ne jelentős, a pereátu fluxusa közel lineárisan nő a transzebrán nyoással. Magasabb eulzió-koncentrációknál (5 térfogat %) a nyoás hatása a fluxusra függ a nyoás nagyságától. Ha a transzebrán-nyoás nagyobb a kritikusnál, a fluxust csak a gélréteg szabályozza. A vizsgált ebránok kritikus nyoása kb. 2-3 bar. Az áralási sebesség és a hőérséklet növelésével a fluxus egy bizonyos értékig növelhető a ebrán felületének deforálódása és a diffúziós állandó növekedése következtében. 4. Pásztázó Elektron-ikroszkóp és Infravörös technika alkalazásával vizsgálta az eltöődött ebrán felületét. A ebrán eltöődését főként az olajcseppek és a felületaktív anyagok okozzák az ipari olaj-víz eulziók esetében. Az olaj adszorbeálódása a ebrán szerkezetében befolyásolja a ebrán nedvesíthetőségét és az effektív pórusátérőt. A ebrán regenerálása nátriu-dodecil-szulfát-n-pentanol és víz alkalazásával végezhető. 5. A éretnövelési kísérletek azt utatták, hogy nincs szignifikáns eltérés az olajvisszatartásban és a KOI-visszatartásban a laboratóriui és a félüzei éretű berendezés esetében. Az ipari spiráltekercses ebránodul fluxusa egy kicsit alacsonyabb, int a lapebrán-odulé, aely a hidrodinaikai eltérésnek tulajdonítható. 6. A határrétegben kialakuló olajkoncentráció száítására új egyenletet állította fel. A ebrán felületén lévő gélrétegben az olaj koncentrációja közelítőleg száíható a kritikus nyoás értékétől függően. 7. Exponenciális egyenletet állította fel a ebrán-eltöődés leírására. A odell segítségével tanulányozható az üzeeltetési paraéterek (transzebrán-nyoás, betáplálási koncentráció, hőérséklet, áralási sebesség, viszkozitás) hatása a ebrán eltöődésére. 4.2 Javaslatok 1. Az ipari olaj-víz eulziók alkalazásakor sokszor keletkeznek légbuborékok. A buborékoknak az anyagátadásra gyakorolt hatása és a gélréteg kialakulásának tanulányozása ég nagyon széleskörű nyitott kutatási terület. 2. Az ipari olaj-víz eulziókban indig jelen vannak szilárd szecsék, int például forgácsok, hooszecsék. Célszerű lenne további kutatásokat folytatni két- vagy hárofázisú ultraszűrés vizsgálatára. 10

5. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBŐL KÉSZÜLT PUBLIKÁCIÓK Cikkek 1. X. Hu, E. Bekassy-Molnar, Gy. Vatai, L. Meiszel and J. Olah, Reoval of water fro oil-water eulsion by ultrafiltration ebrane, Hungarian Journal of Industrial Cheistry, 24 (2) (1996), 241-246. (Indexed by EI, Ipact factor: 0.250) 2. X. Hu, E. Bekassy-Molnar, Gy Vatai, L. Meiszel and J. Olah, The study of oil/water separation in eulsion by ultrafiltration ebranes, Cheische Technik, 50 (3) (1998), 119-123. (Indexed by SCI and EI, Ipact factor: 0.413) 3. Gy. Vatai, E. Bekassy-Molnar and X. Hu, Ultrafiltration for separation of oil-water eulsions, Olaj, Szappan, Kozetika, 46 (6) (1997), 228-230 (in Hungarian). 4. X. Hu and L. Jiang, Preparation and characterization of oil-containing POM/PU blends, Journal of Synthetic Lubrication, 15 (1) (1998), 19-29. (Indexed by EI) 5. X. Hu, Friction and wear behaviours of toughened polyoxyethylene blend under water lubrication, Polyer-Plastics Technology Engineering, 39 (1) (2000), 137-150. (Indexed by SCI and EI, Ipact factor: 0.310) 6. X. Hu, Study of friction and wear perforance of zinc dialkyldithiophosphate in the presence of trace ketone, Tribology Letters, 12 (2002), 67-74. (Indexed by SCI, Ipact factor: 1.816) 7. X. Hu, E. Bekassy-Molnar and Gy. Vatai, Characterization of gel concentration in ultrafiltration of oil-in-water eulsion, Hungarian Journal of Industrial Cheistry, 30 (1) (2002), (in press) (Ipact factor: 0.250) 8. X. Hu, E. Bekassy-Molnar and Gy. Vatai, Study of ultrafiltration behaviour of eulsified etalworking fluids, Deslaination, 14*(2002) (to be published) (Ipact factor: 0.285). Előadások (szerző által előadva) 9. X. Hu, Gy. Vatai, E. Bekassy-Molnar and L. Meiszel, Developent and application of ultrafiltration ebrane in the separation of oil-water eulsion, Proceedings of the Annual Meeting on Technical Cheistry 95, Veszpré, Hungary, (1995), 80. 10. X. Hu, E. Bekassy-Molnar, L. Meiszel, J. Olah and Gy. Vatai, Separation of oil-water eulsion on UF in laboratory and pilot scale, 7 th National Congress on Mebrane Technology, Nyergesújfalu, Hungary, (1995). 11. X. Hu, E. Bekassy-Molnar and Gy. Vatai, Modeling of ebrane fouling during crossflow ultrafiltration of oily wastewater, Hungarian Annual Meeting on Technical Cheistry 02, Veszpré, Hungary, (2002). Poszterek 11

12. X. Hu, E. Bekassy-Molnar, Gy. Vatai and L. Meiszel, Oil-water eulsion separation by ultrafiltration, 12 th International Congress of Cheical and Process Engineering, Praha, Czech Republic, (1996), P 3.56. 13. E. Bekassy-Molnar, L. Meiszel, J. Olah, Gy. Vatai and X. Hu, Investigation of ultrafiltration characteristics of oil-eulsions on laboratory and pilot scale units, 7 th World Filtration Congress, Budapest, Hungary, (1996), X42. 14. X. Hu, E. Bekassy-Molnar and Gy. Vatai, Evaluation of oil concentration on the ebrane surface in ultrafiltration of oil-in-water eulsion, Hungarian Annual Meeting on Technical Cheistry 02, Veszpré, Hungary, (2002) 15. X. Hu, E. Bekassy-Molnar and Gy. Vatai, Study of ultrafiltration behaviour of eulsified etalworking fluids based on environental protection, ICOM 2002, International Congress on Mebranes and Mebrane Processes, Toulouse, France, (2002). 12