本發(fā)明是針對(duì)清洗配方和其用于“就地”清洗并入洗滌機(jī)內(nèi)的聚合物膜基過(guò)濾器的用途。
背景技術(shù):
用于清洗衣物和器具(如玻璃器具、餐具、扁平餐具、碗碟、廚具和其類似物)的洗滌機(jī)在所屬領(lǐng)域中是眾所周知的。典型的洗滌機(jī)包括洗滌桶和電動(dòng)操作泵,它們被容納在機(jī)柜中。桶可以借助于可密封的門進(jìn)入。在典型的洗滌循環(huán)期間,水與清潔劑合并且在洗滌階段期間圍繞洗滌桶操縱,然后排出所產(chǎn)生的廢水。隨后在一或多個(gè)沖洗階段,將桶再填充新鮮進(jìn)料水。膜濾器模塊可以并入洗滌機(jī)中,以致一個(gè)階段產(chǎn)生的廢水通過(guò)過(guò)濾器模塊且再用于同一階段中或后續(xù)階段中。舉例來(lái)說(shuō),洗滌循環(huán)可以包括洗滌階段,繼之為第一和第二沖洗階段,且第一沖洗階段產(chǎn)生的廢水可以連續(xù)地通過(guò)過(guò)濾器模塊且再用于第一沖洗階段中或分開用于第二沖洗階段。過(guò)濾模塊使殘?jiān)?包括細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物、油和表面活性劑中的一或多種)至少部分地從廢水中除去。隨著時(shí)間推移,過(guò)濾模塊內(nèi)的膜被此類殘?jiān)K且必須置換或清洗。用于清洗衣物和器件的清潔劑不大適合于清洗結(jié)垢的膜。類似地,工業(yè)應(yīng)用中所用的膜清洗配方不大適合于就地清洗并入洗滌機(jī)內(nèi)的膜濾模塊,在洗滌機(jī)中,殘余清洗溶液接觸洗滌機(jī)的組件以及衣物或器件。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明包括堿性清洗配方,其呈干燥形式時(shí)包含:i)25wt%至85wt%的有機(jī)螯合劑;ii)5wt%至25wt%的堿性化合物;和iii)5wt%至25wt%的表面活性劑。清洗配方可以與水合并而形成水性清洗溶液,其特別適合于就地清洗洗滌機(jī)內(nèi)所安裝的膜濾器模塊。
附圖說(shuō)明
圖1是根據(jù)本發(fā)明的洗滌機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
如本文中所使用,術(shù)語(yǔ)“器具”是指例如玻璃器具(例如瓶子)、餐具、扁平餐具(例如刀具、用具)、碗碟(例如餐盤)、廚具(例如罐、平底鍋)等物品和在制備、儲(chǔ)存或消費(fèi)期間用于食品和飲料的其它物品。術(shù)語(yǔ)“衣物”是指由紡織物或織物制成的物品,包括例如服裝和亞麻制品(例如桌布、被褥、毛巾等)等物品。本發(fā)明特別適用于“就地”清洗并入洗滌機(jī)內(nèi)的聚合物膜基過(guò)濾器,所述洗滌機(jī)是為了洗滌衣物而設(shè)計(jì)。舉例來(lái)說(shuō),衣物通常被礦物質(zhì)和生物來(lái)源的油弄臟。洗滌此類衣物所產(chǎn)生的廢水被油污染。過(guò)濾此類廢水時(shí),存在于水中的油(例如1ppm到1000ppm,更常常10ppm到500ppm,且甚至更常常50ppm到200ppm)弄臟了膜表面。
圖1中提供了洗滌機(jī)的一個(gè)通用實(shí)施例的示意圖,其中在(10)一般性繪示了洗滌機(jī),其包括適于暫時(shí)容納待清洗物品的洗滌桶(12)。雖然不受特定限制,但洗滌桶(12)優(yōu)選地包括可密封的門,所述可密封的門為進(jìn)入內(nèi)部腔室提供便利。在設(shè)計(jì)成清洗器件的一個(gè)實(shí)施例中,洗滌桶(12)可以包括用于在清洗期間固定器件的架子和隔室。在設(shè)計(jì)成清洗衣物的一個(gè)實(shí)施例中,洗滌桶(12)可以包括能夠繞軸旋轉(zhuǎn)的圓筒形滾筒。洗滌桶(12)與至少一個(gè)進(jìn)水口(14)和廢水出口(16)處于流體連通。進(jìn)水口(14)適于為液體提供一條流入洗滌桶(12)的路徑,而廢水出口(16)為廢水提供了一條從桶(12)流出的路徑。入口(14)和出口(16)可以包括閥(14'、16')或連接到閥(14'、16'),所述閥選擇性地控制液體進(jìn)入和流出桶(12)。出于此描述的目的,術(shù)語(yǔ)“廢水”是指已經(jīng)用于洗滌或沖洗桶(12)內(nèi)的物品的水。包含一或多個(gè)管道的流體通道(18)從廢水出口(16)延伸到進(jìn)水口(14)。泵(20)提供了一種使水沿著流體路徑(18)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。如下文將描述,可以利用一或多個(gè)泵。
膜濾器模塊(22)沿著流體路徑(18)定位。雖然繪示成單個(gè)單元,但多個(gè)過(guò)濾器模塊可按并行的串聯(lián)配置使用。膜濾器模塊(22)可以包括多種多樣的膜基模塊(例如螺旋形纏繞、中空纖維、毛細(xì)管、扁平圓盤,和管狀膜模塊或“元件”)。代表性半透膜包括由以下各物制成的半透膜:各種聚合物,包括聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚烯烴等。還可以使用陶瓷或金屬膜。膜可以適用于多種多樣的應(yīng)用,包含(但不限于)微濾(MF)和超濾(UF)。在優(yōu)選實(shí)施例中,模塊包括多個(gè)位于外殼的內(nèi)部腔室內(nèi)的半透膜。為了優(yōu)選地除去殘?jiān)?例如食物、油脂、蛋白質(zhì)、油和其類似物),可以選擇過(guò)濾器模塊(22)內(nèi)所用的中空纖維膜的平均孔徑,例如微濾范圍內(nèi)的平均孔徑(即0.1微米到5微米)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,膜平均孔徑是在超濾范圍(即0.01微米到0.10微米)內(nèi),以便至少部分地除去原生動(dòng)物、細(xì)菌和病毒。通過(guò)平均流動(dòng)孔徑小于0.05微米的超濾可以另外除去大量的表面活性劑(例如作為實(shí)例)。在一個(gè)實(shí)施例中,多個(gè)中空纖維半透膜在內(nèi)部腔室內(nèi)軸向定向。中空纖維的末端借助于眾所周知的“罐封”技術(shù)從內(nèi)部腔室中密封,其中中空纖維的一個(gè)或兩個(gè)末端打開且與在端蓋組合件內(nèi)所形成的一或多個(gè)外部腔室處于流體連通。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,過(guò)濾器模塊(22)包含管狀外殼(例如長(zhǎng)度超過(guò)寬度的細(xì)長(zhǎng)外殼),其沿著兩個(gè)相對(duì)末端之間的軸延伸并界定內(nèi)部腔室。過(guò)濾器模塊的外圍是圓筒狀,具有圓形橫截面。外殼可以由各種材料建構(gòu),例如塑料、陶瓷、金屬等,但是,在一組優(yōu)選實(shí)施例中,外殼由例如聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)等可注射成型的塑料制成。代表性實(shí)例包括DowTMUF模塊SFX 2660和SFX 2680的小型化型式。
洗滌機(jī)(10)可以進(jìn)一步包括與過(guò)濾器模塊(22)處于流體連通的通氣器(24)。通氣器向過(guò)濾器模塊的內(nèi)部腔室提供氣泡源(例如空氣泡),從而促進(jìn)殘?jiān)撾x膜表面。在一個(gè)實(shí)施例中,通氣器包含一或多個(gè)與例如環(huán)境空氣等氣體來(lái)源處于流體連通的氣體噴嘴。氣體壓力可以由獨(dú)立的泵或鼓風(fēng)機(jī)(未示出)產(chǎn)生。或者,可以使用用于使水沿著流體路徑(18)移動(dòng)的相同泵(20)產(chǎn)生氣泡。舉例來(lái)說(shuō),通氣器(24)可以包括沿著流體路徑(18)定位的閥門,所述閥門選擇性地打開以允許在水通過(guò)所述路徑時(shí)將空氣抽到流體路徑中,即,借助于文丘里效應(yīng)(Venturi effect)。雖然未繪示,但是通氣器也可以與洗滌桶(12)處于直接流體連通,以在清洗或沖洗階段期間將氣泡提供給桶。
洗滌機(jī)包括適于連接到水源(例如自來(lái)水)的給水口(26)、適于與外部排液管連接的廢液排出口(28)以及適于外部排液管的過(guò)濾器排出口(30)。廢液排出口(28)和過(guò)濾器排出口(30)可以組合成單個(gè)孔口。每個(gè)孔口可以包括在操作期間可以選擇性地打開或關(guān)閉的閥。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,洗滌機(jī)(10)的上述組件一體式容納于機(jī)柜(32)內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的商業(yè)實(shí)施例中,過(guò)濾器模塊(22)的尺寸相對(duì)小于洗滌機(jī),例如過(guò)濾器模塊(22)與機(jī)柜(32)的體積比優(yōu)選1:20到1:1000。
洗滌循環(huán)可以包括至少一個(gè)洗滌階段,繼之為至少一個(gè)且優(yōu)選兩個(gè)沖洗階段,且可以包括至少一個(gè)再使用來(lái)自前一階段的已經(jīng)通過(guò)過(guò)濾器模塊(22)的水的階段。洗滌階段的特征在于水與清潔劑或其它清潔組合物組合,而沖洗階段一般不包括清潔劑(但是可以使用阻垢劑)。也就是說(shuō),在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,洗滌循環(huán)包含至少一個(gè)洗滌階段,其包含將水和清潔劑引入洗滌桶中;繼之為至少一個(gè)沖洗階段,其中將已經(jīng)通過(guò)過(guò)濾器模塊的廢水再引入洗滌桶中,不添加清潔劑。
在操作中,有待清洗的物品安置在洗滌桶(12)內(nèi)且給水借助于給水口(26)選擇性地進(jìn)入洗滌桶(12)。自動(dòng)化閥和泵可以促進(jìn)此過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)水位。還可以提供清潔劑或其它清洗化合物且噴灑所產(chǎn)生的洗滌水,攪拌或以其它方式圍繞桶(12)操縱以使殘?jiān)撾x物品。隨后,即典型10到30分鐘,洗滌階段結(jié)束且所產(chǎn)生的廢水借助于廢水出口(16)從桶(12)排出。再一次,自動(dòng)化閥和泵(20)可以促進(jìn)此過(guò)程。廢水可以通過(guò)打開廢液排出口(28)從洗滌機(jī)(10)中除去,或廢水(或其一部分)可以通過(guò)過(guò)濾器模塊(22)回收。
在洗滌階段后,開始一或多個(gè)沖洗階段。使用水(包含來(lái)自給水口(26)的給水或通過(guò)過(guò)濾器模塊(22)的膜的滲透液,或兩種水源的組合)作為沖洗水且通過(guò)進(jìn)水口(14)引入洗滌桶(12)中。滲透液比新鮮給水的優(yōu)選混合比是至少3:1。當(dāng)以交叉流動(dòng)模式操作時(shí),不能通過(guò)膜的濃縮廢水可以借助于過(guò)濾器排出口(30)排出。當(dāng)以死端流動(dòng)模式操作時(shí),殘?jiān)皇占谀K(22)內(nèi),其可以周期性地置換。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,來(lái)自洗滌階段的廢水經(jīng)由廢液排出口(28)除去,但來(lái)自第一沖洗階段的廢水通過(guò)過(guò)濾器模塊(22)回收并再使用。
本發(fā)明包括特別適于“就地”清洗并入洗滌機(jī)內(nèi)的聚合物膜基過(guò)濾器的方法的清洗配方。清洗配方可以用固體(例如粒狀、粉末、團(tuán)塊等)或液體(例如凝膠、漿液、溶液等)形式提供。用固體(干燥)形式提供時(shí),清洗配方優(yōu)選包含:
i)25wt%到85wt%、36wt%到75wt%、45wt%到75wt%且更優(yōu)選55wt%到75wt%的有機(jī)螯合劑;
ii)5wt%到25wt%且更優(yōu)選6wt%到14wt%的堿性化合物;和
iii)5wt%到25wt%且更優(yōu)選10wt%到20wt%的表面活性劑。
適合有機(jī)螯合劑的實(shí)例包括:氨基羧酸和相應(yīng)鹽,諸如乙二胺四乙酸(EDTA)和其相應(yīng)鹽(例如EDTA-2Na、EDTA-4Na)。其他適合螯合劑包括六偏磷酸鈉(SHMP)、聚丙烯酸、順丁烯二酸、二乙三胺五乙酸、檸檬酸、谷氨酸、羥乙基乙二胺三乙酸和氮基三乙酸,以及其相應(yīng)鹽(尤其是鈉鹽和鉀鹽)。適合堿性化合物的實(shí)例包括:堿金屬或堿土金屬鹽(優(yōu)選水溶性鹽);例如金屬氫氧化物,諸如氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰、氫氧化鈣、氧化鈣;金屬碳酸鹽,諸如碳酸鈉、碳酸氫鈉(sodium dicarbonate)和碳酸鉀;金屬硅酸鹽,如正硅酸鈉、正硅酸鉀、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀、倍半硅酸鈉和倍半硅酸鉀;乙醇胺,諸如單乙醇胺和二乙醇胺。其中,優(yōu)選氫氧化鈉。
適合表面活性劑的實(shí)例包括陽(yáng)離子表面活性劑(例如季銨物質(zhì))、非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑(例如具有烴尾(例如烷基)和陰離子官能基作為頭部(例如硫酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽和羧酸鹽))。優(yōu)選的烷基硫酸鹽包括:月桂基硫酸銨、十二烷基硫酸鈉(SDS)和相關(guān)的烷基醚硫酸鹽月桂醚硫酸鈉(SLES)和肉豆蔻醇聚醚硫酸鈉。優(yōu)選的磺酸鹽包括十二烷基苯磺酸鈉鈉(SDBS)。SDBS是優(yōu)選的表面活性劑。
除上述化合物之外,清洗配方可以進(jìn)一步含有無(wú)機(jī)增效劑、分散劑、表面活性劑、消泡劑、污垢形成阻止劑、造粒劑、填充劑、破裂劑、破裂活化劑、表面改性劑、防腐劑、防止再染色劑、熒光增亮劑、消毒劑、酶、芳香劑、著色劑、醣類或醣酸,或其鹽。
本發(fā)明包括“就地”清洗安裝于洗滌機(jī)(10)內(nèi)的膜濾器模塊(22)的方法。如本文中所用,術(shù)語(yǔ)“就地”意指膜濾器模塊(22)仍然安裝于洗滌機(jī)(10)內(nèi)。方法包含將上述清洗配方引入洗滌機(jī)(10(例如借助于進(jìn)水口(14))內(nèi),以便清洗配方被稀釋而形成通過(guò)膜濾器模塊(22)的水性清洗溶液。清洗溶液在用新鮮水置換之前,在膜濾器模塊內(nèi)優(yōu)選駐留至少30分鐘且更優(yōu)選駐留30到120分鐘。在一個(gè)實(shí)施例中,清洗溶液靜置于模塊(22)內(nèi),以便膜浸泡在清洗溶液內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中,清洗溶液沿著洗滌桶(12)與膜濾器模塊(22)之間的流體路徑(18)循環(huán)。在又另一個(gè)實(shí)施例中,清洗溶液間歇地被泵(20)從洗滌桶(12)驅(qū)動(dòng)到膜濾器模塊(22)中,例如清洗溶液被抽吸到膜濾器模塊(22)中且允許浸泡10到20分鐘,隨后將膜濾器模塊(22)通氣1到5分鐘,且隨后通過(guò)抽吸洗滌桶(12)中和/或洗滌桶(12)與膜濾器模塊(22)之間的流體路徑中的清洗溶液來(lái)置換膜濾器模塊(22)中的殘余清洗溶液。水性清洗溶液優(yōu)選包括:
i)2500ppm到8500ppm、3600ppm到7500ppm、4500ppm到7500ppm且更優(yōu)選5500ppm到7500ppm的有機(jī)螯合劑(例如EDTA或其鹽);
ii)500ppm到1500ppm的堿性化合物(例如NaOH);和
iii)500ppm到2500ppm且更優(yōu)選1000ppm到2000ppm的表面活性劑(例如SDBS)。
可以加熱清洗溶液以改善功效。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,水性清洗溶液是在30℃到90℃、優(yōu)選50℃到80℃且更優(yōu)選60℃到80℃的溫度下引入進(jìn)水口(14)中。
優(yōu)選通過(guò)通氣器(24)將氣泡引入膜濾器模塊(22)中來(lái)進(jìn)一步清洗膜。氣泡朝上流動(dòng)通過(guò)模塊(22)且將在膜表面上收集的殘?jiān)?qū)離。氣泡然后可以借助于過(guò)濾器排出口(30)選擇性地離開模塊(22)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,膜濾器模塊(22)充滿氣泡,同時(shí)水性清洗溶液駐留于膜濾器模塊(22)內(nèi)。另外,給水可以周期性地反向沖洗通過(guò)膜且借助于過(guò)濾器排出口(30)從模塊(22)中除去。通氣可以在洗滌或沖洗階段之后進(jìn)行,或在一或多個(gè)階段期間可以是連續(xù)或間歇的。
實(shí)例
使用油性廢水(普通衣物洗滌所得到,包含油、粉塵、皮脂且存在于水中的油小于50ppm)來(lái)操作如結(jié)合圖1所述的洗衣機(jī),以模擬臟衣物的反復(fù)洗滌循環(huán)。過(guò)濾器的滲透液連續(xù)循環(huán)到洗滌桶中。操作周期之后,過(guò)濾器的通量下降到低于過(guò)濾之前的初始通量的30%。然后將清洗配方溶解于含有65℃自來(lái)水的洗滌桶中且將所產(chǎn)生的水性清洗溶液抽吸到過(guò)濾器模塊中且允許浸泡10分鐘,隨后通氣,且隨后,所述溶液用洗滌桶中剩余的水性清洗溶液置換。所述過(guò)程重復(fù)10次且浸泡總時(shí)間是100分鐘。隨后,過(guò)濾器模塊中的水溶液用新鮮水置換。
在用油性廢水操作之前(通量初始),用油性廢水操作之后(通量下降)和清洗之后(通量回收),測(cè)試過(guò)濾器模塊的通量?;厥章适前?通量回收/通量初始)*100%計(jì)算。結(jié)果概述于表1中。在各實(shí)驗(yàn)中,清洗配方是干燥粉末,其包括EDTA-4Na作為有機(jī)螯合劑、SDBS作為表面活性劑、NaOH作為堿性化合物、檸檬酸鈉作為緩沖劑、SHMP作為腐蝕抑制劑,和其它添加劑。
表1