Membrana de Separación para el Pretratamiento de Desalación de Agua de Mar y Dispositivo de Pretratamiento de Desalación de Agua de Mar.

Se proporciona una membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar capaz de suministrar una cantidad adecuada de agua natural a una membrana de OI de manera constante con un flujo que se mantiene elevado y sin aumentar la presión,

al tiempo que se retiran PET con una tasa de retirada elevada. También se proporciona un dispositivo de pretratamiento de desalación de agua de mar y un método de desalación de agua de mar. La membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar es una membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar usada en el pretratamiento para la desalación de agua de mar con una membrana de ósmosis inversa, donde

un flujo estándar A es de 2 m/d o más, que se define como valor máximo de un flujo que puede cumplir P2

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2011/072851.

Solicitante: SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 5-33, KITAHAMA 4-CHOME, CHUO-KU OSAKA-SHI, OSAKA 541-0041 JAPON.

Inventor/es: KASHIHARA,Hideki, HAHAKURA,Shuji, YAHAGI,Satoshi.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D63/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Aparatos en general para los procedimientos de separación que utilizan membranas semipermeables.
  • B01D69/02 B01D […] › B01D 69/00 Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos o a los aparatos de separación, caracterizadas por su forma, por su estructura o por sus propiedades; Procedimientos especialmente adaptados para su fabricación. › caracterizadas por sus propiedades.
  • B01D71/36 B01D […] › B01D 71/00 Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos o a los aparatos de separación, caracterizadas por sus materiales; Procedimientos especialmente adaptados para su fabricación. › Politetrafluoroetileno.
  • C02F1/44 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.
Membrana de Separación para el Pretratamiento de Desalación de Agua de Mar y Dispositivo de Pretratamiento de Desalación de Agua de Mar.

Fragmento de la descripción:

de ias Reaiizaciones

A continuación se describe la presente invención en base a una reaiización con referencia a los dibujos.

1. Membrana de Separación

En primer lugar, se describe una membrana de separación para ei pretratamiento de desalación de agua de mar de acuerdo con la presente realización. La Figura 1 es una vista para describir la membrana de separación de acuerdo con la presente reaiización. La Figura 1(a) es una vista esquemática de la membrana de separación observada en dos dimensiones.

La membrana de separación de acuerdo con la presente realización es una membrana porosa formada por PIFE. Como se muestra en la Figura 1(a), la membrana de separación de acuerdo con la presente realización está formada por partes 1 de juntas múltiples y fibras 3 finas múltiples (fibrillas), que tienen cada una un espesor de 1 o menos y que unen las partes de junta 1. Se forman poros múltiples 2 entre las partes de junta 1.

La Figura 1(b) es una vista esquemática que muestra una manera de capturar el objeto M de tipo gelatinoso por medio de las partes de junta 1 y las fibras finas 3. Debido a que las fibras finas 3 existen de manera ¡rregularmente enredada en la dirección del plano y en la dirección del espesor, las fibras finas 3 pueden capturar de forma fiable el sacárido que contiene carbono gelatinoso como ingrediente principal en la dirección de espesor completa de la membrana, incluso si cada poro 2 tiene un diámetro de poro grande. Retirando el carbono gelatinoso, disminuye todo el carbono (COT), en particular el carbono granular (OOP) del agua natural. Como resultado de ello, se puede filtrar el sacárido a una tasa de retirada elevada, al tiempo que se mantiene un flujo de 5 m/d más elevado que el flujo de aproximadamente 1,5 m/d de una membrana de separación convencional.

2. Medición del Flujo

Se usa el flujo estándar A como el flujo, que se define como el valor máximo de un flujo que puede satisfacer P2 < 1,5xP1 donde P1 representa una presión diferencial media de intermembrana para los 30 minutos iniciales y P2 representa una presión diferencial media de intermembrana para los 30 minutos posteriores a un lapso de 120 minutos, cuando se lleva a cabo la filtración a un flujo fijo.

3. Medición de la Tasa de Retirada

A continuación, se describe un método para medir la tasa de retirada. Aunque generalmente la tasa de retirada se evalúa con la tasa de retirada de sacárido, también se puede evaluar la tasa de retirada con la tasa de retirada de carbono granular en lugar de la tasa de retirada de sacárido por cuestiones de simplicidad de la medición.

(1) Tasa de Retirada de Sacárido

La tasa de retirada de sacárido se expresa por medio de la siguiente ecuación:

Tasa de retirada de sacárido = 1 - cantidad de sacárido en el agua filtrada / cantidad de sacárido en el agua natural.

La cantidad de sacárido en el agua filtrada y la cantidad de sacárido en el agua natural se miden a través de análisis de sacáridos.

Específicamente, se analizan cuantitativamente varios tipos de sacáridos del agua usando un analizador de sacáridos, por ejemplo, un analizador de sacáridos ICS-300 con un detector electroquímico fabricado por Nippon Dionex K.K., y la suma total de los mismos se expresa en ppm.

(2) Tasa de Retirada de Carbono Granular

La tasa de retirada de carbono granular se expresa por medio de la siguiente ecuación:

Tasa de retirada de carbono granular = 1 - COP en agua filtrada / COP en agua natural.

COP en el agua filtrada y en el agua natural se calculan de acuerdo con el siguiente procedimiento.

I. Medir COT en una muestra (agua natural y agua filtrada) usando el analizador de COT.

II. Filtrar la muestra usando un filtro que tiene un diámetro de poro de 0,1 p.m (como resultado, COP se retira totalmente y únicamente queda COD en el agua filtrada).

III. Medir COD incluido en el agua filtrada usando un analizador de COT.

IV. Calcular COP a partir de COT y COD de acuerdo con la siguiente ecuación:

COP = COT - COD

En lo anterior, COT representa una cantidad total de carbono (Carbono Orgánico Total) en los compuestos orgánicos que existen en el agua natural. COD representa una cantidad de carbono (Carbono Orgánico Disuelto) en los compuestos orgánicos del agua filtrada. COP representa carbono granular retirado (Carbono Orgánico en Forma de Partículas).

Debe apreciarse que COT se mide usando un esquema de absorción de infrarrojos no dispersivo de oxidación y combustión. Específicamente, usando un catalizador de platino, se someten a combustión las sustancias orgánicas con aire altamente puro u oxígeno a temperatura elevada. La concentración de dióxido de carbono generada como resultado de la combustión se mide usando un analizador de gas para medir COT. Por ejemplo, se usa como analizador COT la serie TOC-Vc fabricada por Shimadzu Corporation.

4. Aparato de Desalación de Agua de Mar

A continuación, se describe un aparato de desalación de agua de mar. Se configura un aparato de desalación de agua de mar mostrado en la Figura 2 por medio de un dispositivo de pretratamiento 11 y un desalador 11 que produce la desalación de agua de mar pretratada. Una flecha de la figura indica un flujo de agua objeto de tratamiento, y se dispone una bomba en la etapa primera del dispositivo de pretratamiento 11.

(1) Dispositivo de Pretratamiento

El dispositivo de pretratamiento 11 incluye la membrana de separación que tiene la configuración anteriormente mencionada. El dispositivo de pretratamiento puede estar configurado por una filtración de una etapa únicamente con la membrana de separación anteriormente mencionada, o por una filtración de dos etapas usando un primer dispositivo de pretratamiento que incluye la membrana de separación que tiene la configuración anteriormente mencionada y un segundo dispositivo de pretratamiento que lleva a cabo la ultrafiltración con la membrana UF o microfiltración con la membrana IMF. Incluso la filtración de una etapa es eficaz ya que la filtración de una etapa tiene un efecto de retirar de manera suficiente sacáridos y se puede reducir el área de membrana del dispositivo de pretratamiento completo. No obstante, la filtración de dos etapas, permite la mejora adiciona) del grado de filtración de las sustancias incluyendo otras sustancias objeto de retirada.

(2) Desalador

El desalador 10 incluye una membrana de osmosis inversa que tiene un diámetro de poro de aproximadamente 1 a 2 mm. Aunque se puede configurar el desaiador 10 por medio de una membrana de osmosis inversa de tipo espiral o de tipo tubuiar o por medio de una membrana de fibra hueca, se debe configurar el desaiador 10 para tratar una gran cantidad de agua de mar.

En el aparato de desalación de agua de mar configurado como se ha descrito anteriormente, en primer lugar el dispositivo de pretratamiento 11 produce ei pretratamiento dei agua de mar haciéndola pasar a través de ia membrana de separación anteriormente mencionada, con el fin de filtrar y retirar tas sustancias orgánicas suspendidas y ias sustancias inorgánicas sólidas del agua de mar. Posteriormente, se hace pasar ei agua de mar, de ia cual se han retirado ias sustancias orgánicas suspendidas y ias sustancias sóiidas inorgánicas por medio dei dispositivo de pretratamiento 11, a través dei desaiador 10, donde tiene lugar la desalación dei agua de mar para obtener agua duice.

Cuando disminuye ia capacidad dei dispositivo de pretratamiento 11 y dei desaiador 10 debido a la operación durante un iargo período de tiempo, se iieva a cabo un retro-iavado para recuperar ia capacidad, y de este modo, se pueden usar de forma repetida ei dispositivo de pretratamiento 11 y ei desaiador 10 para ei tratamiento de desaiación de agua de mar.

El dispositivo 11 de pretratamiento de desaiación de agua de mar, en ei que se usa ia membrana de separación de acuerdo con ia presente invención, fiitra y retira ias sustancias orgánicas suspendidas y ias sustancias inorgánicas sóiidas dei agua de mar haciéndoias pasar a través de ia membrana de separación anteriormente mencionada. Por tanto, se puede evitar de forma eficaz ia obstrucción dei desaiador, y se hace posibie ia reducción de tamaño del desaiador. Además, se puede reducir ei coste de desaiación.

Ejempio

A continuación se describe ei dispositivo de pretratamiento en ei que se usa ia membrana de separación de acuerdo con ia presente invención, basándose en ios ejempios.

(Ejemplo 1)

En el presente ejemplo, se evalúa la membrana de separación usando la tasa de retirada de carbono granular.

1. Filtración

5 Se filtró agua...

 


Reivindicaciones:

1. Una membrana para el pretratamiento de desalación de agua de mar usada en el pretratamiento de desalación de agua de mar con una membrana de osmosis inversa, donde

un flujo estándar A es de 2 m/d o más, que se define como valor máximo de un flujo que puede cumplir P2<1,5x1, donde P1 representa una presión diferencial media de ¡ntermembrana para los 30 minutos iniciales y P2 representa una presión diferencial media de ¡ntermembrana para los 30 minutos posteriores a un lapso de 120 minutos, cuando se lleva a cabo la filtración a un flujo fijo, y

una tasa B de retirada de sacáridos expresada por medio de la ecuación siguiente es de 0,3 o más;

Tasa B de retirada de sacáridos = (1 - cantidad de sacárido en el agua filtrada/cantidad de sacárido en el agua natural).

2. La membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 1, donde

dicha tasa B de retirada de sacáridos es de 0,5 o más.

3. La membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 1, donde

dicha membrana de separación para el pretratamiento de desaiación de agua de mar está formada por politetrafluoroetileno.

4. La membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 1, donde

dicha membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar tiene un diámetro de poro de 1 nm o más.

5. La membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con ia reivindicación 1, donde

dicha membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar no está sujeta a un proceso de hidrofiiización.

6. Un dispositivo de pretratamiento de desaiación de agua de mar, donde ia membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar que se cita en ia reivindicación 1 se usa como membrana de fiitración.

7. Ei dispositivo de pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con ia reivindicación 6, donde

ei medio de pretratamiento en ei que se usa ia membrana de microfiitración o ia membrana de uitrafiitración se proporciona después dei medio de pretratamiento en ei que se usa ia membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar que se cita en ia reivindicación 1.

8. Un aparato de desaiación de agua de mar, que comprende:

ei dispositivo de pretratamiento de desaiación de agua de mar que se cita en ia reivindicación 6; y

un dispositivo de tratamiento de desaiación en ei que se usa una membrana de osmosis inversa.

9. Un método de desalación de agua de mar, donde

se desala agua natural filtrada usando el dispositivo de pretratamiento de desalación de agua de mar que se cita en la reivindicación 6, usando un método de membrana de osmosis inversa.

10. Una membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar usada en el pretratamiento para la desalación de agua de mar con una membrana de osmosis inversa, donde

un flujo estándar A es de 2 m/d o más, que se define como un valor máximo de un flujo que puede cumplir P2<1,5xP1, donde P1 representa una presión diferencial media de ¡ntermembrana para los 30 minutos iniciales y P2 representa una presión diferencial media de ¡ntermembrana para los 30 minutos posteriores a un lapso de 120 minutos, cuando se lleva a cabo la filtración con un flujo fijo, y

una tasa C de retirada de carbono granular expresada por medio de la siguiente ecuación es de 0,3 o más:

Tasa C de retirada de carbono granular = (1 - OOP en el agua filtrada / OOP en el agua natural)

donde OOP se refiere a una cantidad de carbono orgánico en forma de partículas (una diferencia entre una cantidad de carbono orgánico total y una cantidad de carbono orgánico disuelto).

11. La membrana de separación para el pretratamiento de desalación de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 10, donde

dicha tasa C de retirada de carbono granular es de 0,5 o más.

12. La membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con la reivindicación 10, donde

dicha membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar está formada por poiitetrafiuoroetiieno.

13. La membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con ia reivindicación 10, donde

dicha membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar tiene un diámetro de poro de 1 nm o más.

14. La membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con ia reivindicación 10, donde

dicha membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar no está sometida a un proceso de hidrofiiización.

15. Un dispositivo de pretratamiento de desaiación de agua de mar, donde ia membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar que se cita en ia reivindicación 10 se usa como membrana de fiitración.

16. Ei dispositivo de pretratamiento de desaiación de agua de mar de acuerdo con ia reivindicación 15, donde

ei medio de pretratamiento en ei que se usa una membrana de microfiitración o una membrana de uitrafiitración se proporciona después dei medio de pretratamiento en ei que se usa ia membrana de separación para ei pretratamiento de desaiación de agua de mar

que se cita en la reivindicación 10.

17. Un aparato de desalación de agua de mar, que comprende:

el dispositivo de pretratamiento de desalación de agua de mar que se cita en la reivindicación 15; y

un dispositivo de tratamiento de desalación en el que se usa una membrana de ósmosis inversa.

18. Un método de desalación de agua de mar, donde

se desala agua natural filtrada usando el dispositivo de pretratamiento de desalación de agua de mar que se cita en la reivindicación 15, usando un método de membrana de ósmosis inversa.


 

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