坦的內(nèi)表面可通過多個伸出部分40(圖9和圖10)形成。
[0093]離心裝置可進一步包含其中安置有離心槽20的外殼70。外殼70及槽20可界定用于收納通過過濾器30擴散的油及水的收納器72。
[0094]離心裝置可進一步包含用于容納通過排水管道82來自收納器72的油及水的容器
80 ο
[0095]離心裝置的操作:
[0096]待離心的廚房殘余物和/或微藻可存儲在儲槽60中。廚房殘余物和/或微藻可穿過一系列擾流器50進入進料管10。廚房殘余物和/或微藻的層流可通過一系列擾流器50增強為擾流。介質(zhì)中的有機物質(zhì)將通過剪切力從進料管10的涂覆有聚合物的不平坦的內(nèi)表面萃取為油。在廚房殘余物和/或微藻填滿離心槽20之后，離心板16、18以相對低的旋轉(zhuǎn)力自旋。由于聚合物涂層的粘附性及離心力，有機物質(zhì)開始在離心板16、18的表面上積聚，并且裂解為較小的油。水與有機物混合物通過過濾器30擴散且收集在容器80中。有機物質(zhì)(油)可在混合物穩(wěn)定之后收集。
[0097]廚房殘余物可通過篩選或粉碎大塊殘余物來進行預處理。為了增加廚房殘余物的流動性，其可在進入儲槽60及一系列擾流器50之前穿過按壓裝置。微藻介質(zhì)可直接供應(yīng)到儲槽60中。
[0098]離心板的涂層性質(zhì):
[0099]為了確保聚合物混合物涂層的粘附性同時保持表面的銳度和粗糙度，需要極其薄的涂覆技術(shù)。采用物理氣相沉積(PVD)的方法，單個聚合物層僅為幾千分之一毫米厚但像鋼鐵一樣堅固。不銹鋼表面上的多個聚合物層可耐受來自長期化學及物理接觸的磨損。如圖3中所示，對于每一聚合物層，涂層的理想厚度為約2至3微米，且微硬度為1000至1200gfo
[0100]如圖4中所示，離心板的涂覆工序包含:
[0101]?檢驗:檢查待涂覆的部件的量、材料及表面狀況。
[0102]籲清洗:清洗為針對涂層附著力的關(guān)鍵步驟。在堿浴中用多階段超聲波清洗來清洗所述部件的不銹鋼表面而不使用破壞環(huán)境的添加劑。
[0103]籲預處理:將所述部件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。
[0104]?加載:確保襯底固持器插入到涂覆系統(tǒng)中。以可再現(xiàn)精確度界定布置。
[0105]籲涂覆:可通過PVD技術(shù)使所述部件涂覆有兩層不同聚合材料以確保粘附性及耐久性。每一涂覆過程經(jīng)過以下工序:在10至6毫巴下泵壓處理腔室、系統(tǒng)校驗、對所需溫度的溫度控制、用于潔凈表面的離子蝕刻、用所需聚合物涂覆及冷卻。
[0106]籲涂覆順序:充當不銹鋼表面上的底涂劑的聚氯乙稀，接著1:9的聚氯乙稀/芳香族雜環(huán)聚酰亞胺。
_7] 聚合物混合物粘附性質(zhì):
[0108]圖5展示不銹鋼離心板16、18上的聚合物涂層的放大圖像。1:9的聚氯乙烯/芳香族雜環(huán)聚酰亞胺混合物可以任最好涂覆有粘結(jié)劑的表面在離心期間使藻類生物質(zhì)懸浮。由于聚合物的粘結(jié)劑性質(zhì)，需要較低的轉(zhuǎn)/分來完成離心，且因此相比脫水的一般方法，可消耗少得多的能量。
[0109]如圖6中所示，由于藻類菌株產(chǎn)生烴，微藻(例如，布朗葡萄藻)可懸浮在聚合物涂層的粘合表面上。
[0110]微/納米討濾:
[0111]如圖7和圖8中所示，由離心產(chǎn)生的壓力(表示為矢量)將水與藻類生物質(zhì)混合物的粒子推動到I微米不銹鋼微過濾器30’(圖7)上，或到具有10埃的孔徑尺寸的聚對苯二甲酸乙二醇酯納米過濾器30〃(圖8)上。只有水分子38足夠小以穿過微/納米過濾器30’、30〃的孔。如布朗葡萄藻的微藻36將懸浮在微/納米過濾器30’、30〃的內(nèi)表面上。可達到一步脫水的目標。
[0112]擾流器及聚合物涂層:
[0113]擾流器50及聚合物涂層的粘結(jié)性質(zhì)的組合可產(chǎn)生再利用想法的新方向。一系列擾流器50可將層流變成擾流，這產(chǎn)生極強大的渦流。此類渦流加快介質(zhì)穿過進料管10達極高的角速度，從而產(chǎn)生極強的力。所述力按壓廚房殘余物和/或微藻抵靠離心板16、18的粘結(jié)劑粗糙表面。有機物質(zhì)將因此被切碎。進料管10內(nèi)部的堵塞的新設(shè)計可引起更好的破裂。圖9a和圖9b展示流將穿過的最短路線。圖10中的箭頭展示當流穿過進料管10時的Z形重定向路線。所述重定向路線可提供額外碰撞，最后得到更好的結(jié)果。Z形重定向路線可通過形成于進料管10的內(nèi)表面上的伸出部分40形成。
[0114]參考圖1la和圖1lb中的先前技術(shù)，離心槽不具有內(nèi)建式過濾器。在收集生物質(zhì)之前需要額外排水階段。
[0115]如圖12a和圖12b中所示，水介質(zhì)可在離心期間排放/擴散離開本申請案的離心裝置的微/納米過濾器30’、30〃?？稍谝粋€單一步驟中收集生物質(zhì)。
[0116]參考圖13a和圖13b中的先前技術(shù)，由于離心板并不具有聚酰亞胺涂層，生物質(zhì)無法懸浮在其上且因此需要更高的旋轉(zhuǎn)速度來完成離心，這導致更高的能量消耗。
[0117]如圖14a和14b中所示，本申請案的離心裝置的離心板16、18上的聚合物涂層增強在離心期間對生物質(zhì)的粘附性。較低的旋轉(zhuǎn)速度導致較少的能量消耗。
[0118]參考圖15a和圖15b中的先前技術(shù)，在沒有過濾器的情況下，在離心之后需要排水，這通常導致生物質(zhì)的過度損失。
[0119]如圖16a和圖16b中所指定，水介質(zhì)在離心期間通過本申請案的離心裝置的I微米不銹鋼過濾器30’擴散。可避免手動排水并且可優(yōu)化生物質(zhì)的收集物產(chǎn)量。
[0120]參考圖17中的先前技術(shù)，代替擾流器，一些常規(guī)離心裝置在進料管的底部處包含反射板。與反射板具有較小物理接觸的層流可或可不從進料介質(zhì)中的主體萃取有機物質(zhì)。
[0121]如圖18中所描繪，擾流可由本申請案的離心裝置的擾流器50產(chǎn)生以確保廚房殘余物和/或微藻中的粒子具有足夠動能以在粘結(jié)劑及進料管10的粗糙內(nèi)表面上碰撞，并且因此改進有機物質(zhì)的裂解效率。
[0122]雖然已特定參考多個優(yōu)選實施例展示及描述離心裝置，但應(yīng)注意，可在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下進行各種其它變化或修改。
【主權(quán)項】
1.一種離心裝置，其包括: (a)進料管，其界定縱向軸線； (b)多個離心板，其圍繞所述進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聚合材料層的粗糙表面；及 (C)離心槽，其經(jīng)安置為與所述進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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其中所述過濾器為I微米不銹鋼微過濾器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其中所述過濾器為具有10埃的孔徑尺寸的聚對苯二甲酸乙二醇酯納米過濾器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其進一步包括安裝在所述進料管的入口處的一或多個擾流器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心裝置，其進一步包括用于通過儲槽管道將待離心的混合物供應(yīng)至所述擾流器的儲槽。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其中所述進料管的內(nèi)表面涂覆有聚合材料層，所述聚合材料包括聚氯乙烯與芳香族雜環(huán)聚酰亞胺的混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其中所述進料管的內(nèi)表面包括不平坦的內(nèi)表面。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其進一步包括其中安置有所述離心槽的外殼，以及通過管道與所述外殼連通的容器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其中所述聚合材料層的厚度為2至3微米，且微硬度為 1000 至 1200gfo10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心裝置，其中所述離心板為扁平板或曲面板。
【專利摘要】一種離心裝置包含界定縱向軸線的進料管和圍繞所述進料管縱向及徑向地延伸并且可繞所述縱向軸線旋轉(zhuǎn)的多個離心板。所述離心板具有涂覆有一或多個聚合材料層的粗糙表面。離心槽經(jīng)安置為與所述進料管共軸并且在所述離心板周圍。所述槽的側(cè)壁具備微/納米過濾器。
【IPC分類】B01D36/04, B04B5/00, B04B7/00
【公開號】CN204672451
【申請?zhí)枴緾N201520386764
【發(fā)明人】潘穎禧, 羅剛, 鐘翔東, 謝東寧
【申請人】箔灂浰生化研究有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月4日
【公告號】US20150353865