用于從藻類混合物分離生物質(zhì)和從廚房殘余物萃取油的離心裝置的制造方法
【專利說明】用于從藻類混合物分離生物質(zhì)和從廚房殘余物萃取油的離心裝置
[0001]相關(guān)串請案的交叉參考
[0002]本申請案主張2014年6月5日申請的第62/008，500號美國臨時(shí)申請案的權(quán)利，所述申請案的全部內(nèi)容在此以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請案涉及一種離心裝置。具體來說，涉及一種用于從藻類與水混合物分離藻類生物質(zhì)和從廚房殘余物和/或微藻萃取油的離心裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在過去幾十年中，化石燃料的耗乏和溫室效應(yīng)困擾著人類?？茖W(xué)家繼續(xù)尋求環(huán)境友好的再生燃料及新能源來解決此當(dāng)務(wù)之急?；谠孱惖娜剂嫌捎诟叱杀竞湍芰康托识粴w類為第三至第四等再生燃料。實(shí)際上，背后的原因?yàn)榉蛛x水介質(zhì)和藻類生物質(zhì)需要高能量，通常為約25MJ/kg。因此，需要低成本且高效的新分離裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]根據(jù)一個(gè)方面，提供一種離心裝置，所述離心裝置包含界定縱向軸線的進(jìn)料管、圍繞所述進(jìn)料管縱向及徑向地延伸且可繞所述縱向軸線旋轉(zhuǎn)的多個(gè)離心板，以及離心槽。離心板可具有涂覆有一或多個(gè)聚合材料層的粗糙表面。離心板可為扁平或曲面的。離心槽可安置為與進(jìn)料管共軸并且在離心板周圍。所述槽的側(cè)壁可具備微過濾器和/或納米過濾器。
[0006]在一實(shí)施例中，聚合材料可包含聚氯乙烯與芳香族雜環(huán)聚酰亞胺的混合物。聚氯乙烯與芳香族雜環(huán)聚酰亞胺的比例可為1:9。聚合材料層的厚度可為2至3微米，且微硬度為 1000 至 1200gfo
[0007]在一實(shí)施例中，過濾器可為I微米不銹鋼微過濾器。在另一實(shí)施例中，過濾器可為具有10埃的孔徑尺寸的聚對苯二甲酸乙二醇酯納米過濾器。
[0008]離心裝置可進(jìn)一步包含安裝在進(jìn)料管的入口處的一或多個(gè)擾流器以及用于通過儲槽管道將待離心的混合物供應(yīng)至擾流器的儲槽。
[0009]在一實(shí)施例中，進(jìn)料管的內(nèi)表面可涂覆有包含聚氯乙烯與芳香族雜環(huán)聚酰亞胺的混合物的聚合材料層。進(jìn)料管的內(nèi)表面還可具有不平坦的內(nèi)表面。
[0010]離心裝置可進(jìn)一步包含其中安置有離心槽的外殼，以及通過管道與所述外殼連通的容器。
[0011]根據(jù)另一方面，提供一種用于從藻類與水混合物分離藻類生物質(zhì)的方法。所述方法可包含以下步驟:
[0012](a)提供離心裝置，所述離心裝置包含:
[0013]進(jìn)料管，其界定縱向軸線；
[0014]多個(gè)離心板，其圍繞所述進(jìn)料管縱向及徑向地延伸并且可繞所述縱向軸線旋轉(zhuǎn)，所述離心板具有涂覆有一或多個(gè)聚合材料層的粗糙表面；及
[0015]離心槽，其經(jīng)安置為與所述進(jìn)料管共軸并且在所述離心板周圍，所述槽的側(cè)壁具備選自由微過濾器及納米過濾器組成的群組的過濾器，
[0016](b)通過所述進(jìn)料管的入口將藻類與水混合物供給到所述離心裝置中；及
[0017](c)在所述槽用所述混合物填滿之后使所述離心板以2500至4000轉(zhuǎn)/分的速度自旋，以使得生物質(zhì)由于所述聚合材料的粘附性及離心力開始在所述離心板上積聚，且水介質(zhì)通過所述過濾器擴(kuò)散并且生物質(zhì)懸浮在所述過濾器的內(nèi)表面上。
[0018]通過物理氣相沉積技術(shù)，離心板可首先涂覆有聚氯乙烯層，且接著涂覆有包含聚氯乙烯與芳香族雜環(huán)聚酰亞胺的混合物的聚合材料層。
[0019]在一實(shí)施例中，離心板的涂覆可包含以下步驟:
[0020](a)檢驗(yàn)所述離心板的量、材料及表面狀況；
[0021](b)在堿浴中用多階段超聲波清洗來清洗所述離心板的不銹鋼表面而不使用破壞環(huán)境的添加劑；
[0022](C)將所述離心板放置在除氣真空烘箱中以消除殘余物，且應(yīng)用微噴砂以去除多孔表面層以確保粘附性；
[0023](d)將所述離心板加載至涂覆系統(tǒng)中；及
[0024](e)通過物理氣相沉積技術(shù)使用一或多個(gè)聚合材料層涂覆所述離心板，其中每一涂覆過程包括在10至6毫巴下泵壓處理腔室、系統(tǒng)校驗(yàn)、溫度控制、離子蝕刻、用聚合物涂覆及冷卻的步驟。
[0025]根據(jù)另一方面，提供一種用于從廚房殘余物和/或微藻萃取油的方法。所述方法可包含以下步驟:
[0026](a)提供離心裝置，所述離心裝置包括
[0027]進(jìn)料管，其界定縱向軸線，所述進(jìn)料管的內(nèi)表面包括涂覆有一或多個(gè)聚合材料層的不平坦表面；
[0028]多個(gè)離心板，其圍繞所述進(jìn)料管縱向及徑向地延伸并且可繞所述縱向軸線旋轉(zhuǎn)，所述離心板具有涂覆有一或多個(gè)聚合材料層的粗糙表面；
[0029]離心槽，其經(jīng)安置為與所述進(jìn)料管共軸并且在所述離心板周圍，所述槽的側(cè)壁具備選自由微過濾器及納米過濾器組成的群組的過濾器；及
[0030]一或多個(gè)擾流器，其安裝在所述進(jìn)料管的入口處，
[0031](b)使廚房殘余物和/或微藻穿過所述擾流器以將層流變成擾流；
[0032](C)使廚房殘余物和/或微藻穿過所述進(jìn)料管以通過剪切力從所述進(jìn)料管的所述涂覆有聚合物的不平坦的內(nèi)表面萃取油；
[0033](d)在所述槽用廚房殘余物和/或微藻填滿之后使所述離心板自旋，以使得油開始在所述離心板上積聚，并且有機(jī)物與水混合物通過所述過濾器擴(kuò)散。
[0034]通過物理氣相沉積技術(shù)，所述離心板及所述進(jìn)料管的所述內(nèi)表面可首先涂覆有聚氯乙烯層，且接著涂覆有包括聚氯乙烯與芳香族雜環(huán)聚酰亞胺的混合物的材料層。
[0035]所述方法可進(jìn)一步包含在使廚房殘余物穿過所述擾流器之前通過篩選和由按壓裝置粉碎大塊廚房殘余物來預(yù)處理所述廚房殘余物的步驟。
[0036]在一實(shí)施例中，離心板的涂覆可包含以下步驟:
[0037](a)檢驗(yàn)所述離心板的量、材料及表面狀況；
[0038](b)在堿浴中用多階段超聲波清洗來清洗所述離心板的不銹鋼表面而不使用破壞環(huán)境的添加劑；
[0039](C)將所述離心板放置在除氣真空烘箱中以消除殘余物，且應(yīng)用微噴砂以去除多孔表面層以確保粘附性；
[0040](d)將所述離心板加載至涂覆系統(tǒng)中；及
[0041](e)通過物理氣相沉積技術(shù)使用一或多個(gè)聚合材料層涂覆所述離心板，其中每一涂覆過程包括在10至6毫巴下泵壓處理腔室、系統(tǒng)校驗(yàn)、溫度控制、離子蝕刻、用聚合物涂覆及冷卻的步驟。
[0042]雖然所述離心裝置關(guān)于某些實(shí)施例進(jìn)行展示及描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員基于對本說明書的閱讀及理解將會想到等效物及修改。本申請案中的離心裝置包含所有此類等效物及修改，且僅受權(quán)利要求書的范圍的限制。
【附圖說明】
[0043]現(xiàn)將參考附圖通過舉例來描述離心裝置的特定實(shí)施例，在所述附圖中:
[0044]圖1a為根據(jù)本申請案的實(shí)施例用于從藻類與水混合物分離藻類生物質(zhì)的具有扁平離心板的離心裝置的透視圖。
[0045]圖1b為根據(jù)本申請案的實(shí)施例用于從藻類與水混合物分離藻類生物質(zhì)的具有曲面離心板的離心裝置的透視圖。
[0046]圖2a為根據(jù)本申請案的實(shí)施例用于從廚房殘余物和/或微藻萃取油的具有扁平離心板的離心裝置的透視圖。
[0047]圖2b為根據(jù)本申請案的實(shí)施例用于從廚房殘余物和/或微藻萃取油的具有曲面離心板的離心裝置的透視圖。
[0048]圖3為展示每一聚合物層的涂層的厚度的放大圖像。
[0049]圖4為展示根據(jù)本申請案的實(shí)施例的不銹鋼離心板的涂層的說明圖。
[0050]圖5展示放大圖像(1000倍及1200倍)，其展示不銹鋼離心板上的聚合物涂層。
[0051]圖6為展示微藻懸浮在不銹鋼離心板上的聚合物涂層的粘合表面上的放大圖像。
[0052]圖7為展示由離心產(chǎn)生的壓力(以矢量表示的壓力)將水與藻類生物質(zhì)混合物的粒子推動(dòng)到I微米不銹鋼過濾器上的說明圖。
[0053]圖8為展示由離心產(chǎn)生的壓力(以矢量表示的壓力)將水與藻類生物質(zhì)混合物的粒子推動(dòng)到納米過濾器上的說明圖。
[0054]圖9a為根據(jù)本申請案的實(shí)施例的兩個(gè)擾流器以及具有經(jīng)設(shè)計(jì)用于定向流的粗糙表面的進(jìn)料管的透視圖。
[0055]圖9b為根據(jù)本申請案的另一實(shí)施例的兩個(gè)擾流器