TW200815291A - Method for removal and recovery of water from polymer manufacturing - Google Patents

Description

200815291 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 . 身又而。本發明係關於廢水之處理，而更明確言之， 係關於來自聚合物製程之微粒子殘留物之移除，於是使得 薄膜技術能夠使廢料濃縮，以移除/處置及允許透過液被再 使用於製程中。 【先前技術】

聚合材料經常使用多種方法製造。聚合物製程之舉例為 塑膝（例如熱固性樹脂、熱塑性樹脂、聚合物樹脂（例如聚 醚、聚乙烯、聚乙浠基系（例如聚二氟化乙烯））、油溶性或 經改質樹脂)之製造。在聚合物製造之許多情況中，聚合物 可經洗條（譬如使用去離子水），於是產生廢水流。廢水經 常含有聚合物產物之小粒子，及其他在聚合反應期間被引 進或產生之化學品，其必須在廢水可被再使用、排放至下 水道系統或者按環境條例或流程要求條件所需要經處置之 前被移除。 一種處理此廢流之方法係利用 〜 印不』用石厌吸收。但是，碳吸附確 實極少降低廢水之總體積。另 n为方面，薄膜方法具有之優 點是能夠將廢流分離成含廢料f 6仏针（例如界面活性劑）之濃縮部 份，以供隨後再使用或摧势，芬、泰、六、古 ^ ^ 人很紅，及透過液流，其係提供水回 收與再使用於工廠之機會。Α ^ 冉使用可旎性使得薄膜之利用 成為經濟上吸引人的。作旱 域 1〜疋’溥膜選擇性受到從流入廢水 移除微粒子物質之能力所影響，因為此等粒子將迅速地堵 ㈣膜且危害到m廢水之預喊以移除微粒子物質 123127 200815291 已是困難的，此係由於顯著固體濃度及範圍為〜〇1至〜22微 米之小粒子尺寸污染物所致。傳統與簡易過濾方法典型上 並不有效。例如，0.45-0.50微米筒式濾器，以固體移除為觀 點，係獲得良好結果，但此等濾器幾乎立即變得阻塞，且 需要頻繁逆洗與置換。較大之；μ2微米筒式濾器係提供可接 文之再生頻率，但以固體移除為觀點，係獲得不良結果（意 即〆、有4G-6G/。）。而且，傳統多介質過濾、方法對於移除微粒

子是不能接受的，因粒子尺寸太小以致不能有效地被捕獲 與移除。最後’應注意的是，使用薄膜以移除廢流中之固 體並不可行，因為固體將淤塞薄膜，且被包‘含在廢流中之 界面活性劑經常會吸附至薄膜上，而進一步危害到薄膜功 效0 曲因此，仍需要有一種有效處理方法，其將提供顯著固骨 濃度，而不會移除其他經溶解物質（例如界面活性劑），t 致薄膜方法將能夠使已喊之廢料濃縮，而不會齡塞。餐 由薄膜處理廢料將有助於支出系統成本，且符合環境目的 【發明内容】 σ义兄、 本發明允許自廢流移除聚合反應固體，而不會實質上杏 變或移除廢水中之經溶解部份（例如界面活性劑^節劑: ::似物)’以致薄膜技術能夠將所形成之廢流分離成含琴 尚濃度廢料（例如界面活性劑）之濃縮液，與透過水，其一 再使用於製程中。本發明為—種㈣方=純化= 收聚合物製造期間所產生之廢水，使用介質過滩方法二 不會移除廢料之可溶性成份。此料方法係接著為多㈣ 123127 200815291 渗透膜，U、去 、 建成廢料之濃縮，及產生透過液流動，其可被 使用於水再珠丨I田 一 用。此方法包括提供一種特殊化介質過濾、單 70，具有過濾介質粒子，其包含聚合物塗覆之基材與聚合 物之吸附層。 /、 口 古‘、、j 、 乂 /’、包括引進一輸入量之含有粒子與經溶解物質 (例如界面活性劑）之廢水至介質過濾單元中，以致實質上 所有微粒子物質均被介質過濾單元移除，而廢流之實質上 所有可/谷性成份或所有所要之成份仍然留在介質過濾單元 之极出物中。液流之體積係有利地未被減縮。來自介質濾 為之流出物係接著被引進多個薄膜過濾單元，例如逆滲透 (0)單兀，以將液流分離成濃縮之排斥液流與透過液流。 b方去包括收集來自R〇系統所有階段之透過液供再使用， 及使用一個R〇單元之排斥液流作為進料流，至後續r〇單 兀。或者，此程序可以批次模式操作，於此種情況中，來 自一個RO系統之流出物可被儲存於槽桶中，以供隨後處理 或棄置。最終，當排斥液流已被足夠濃縮，其係被收隼供 棄置。 本發明及其勝過先前技藝之優點，將在閱讀下文詳細說 明與隨文所附之請求項並參考附圖時而明瞭。 【實施方式】 現在將在下文詳細說明中說明本發明，並參考附圖，其 中較佳具體實施例係詳細地描述，以使得能夠進行本發明 之實施。雖然本發明係參照此等特定較佳具體實施例力:以 描述，但應明瞭的是，本發明並不限於此等較佳具體實施 123127.doc 200815291 例。而是相反地，本發明係包括許多替代方式、修正及等 效事物，其將自下文詳細說明之考量而變得明瞭。 現在參考附圖，圖1係說明用於純化廢水流之過濾系統 °過濾系統ίο會使排斥液流中之經溶解固體濃縮，以致 實質部份之廢水可被再使用。正如圖i中所見及者，含有殘 留聚合物微粒子物質與經溶解物質之廢水之輸入流體流動 12 ’係被引進介質過濾單元14中。介質過濾單元14含有細

分過濾介質粒子床16。如圖2中所示，各過濾介質粒子16 包含基材18與聚合物化合物之吸附層2〇，以致該化合物係 被吸附至過濾介質基材18之表面上。介質過濾單元14係期 望移除實質上所有微粒子物質，但被包含在水中之經溶解 物質則否。 適當過濾介質係被描述於共同歸屬之美國專利5,374,357 中，其標題為流體流動之過濾介質處理以移除膠態物質， 其係據此以其全文併入供參考。供介質過濾單元14之介質 粒子16用之適當材料’包括但不限於Q2毫米直徑玻璃珠。 玻璃珠介質移除微粒子物質之能力，係利用聚合物化合物 2〇而被加強，該化合物係被提供呈可吸附至過濾介質基 18之表面上之形式。較佳聚合物化合物2()為陽離子性心 物’包括聚(二烯丙基-二甲基氯化鐘）（Dadmac)類型凝】 劑’譬如Magnifloc591c ’可市購得自美國氰胺公司，及作， 驗越el5〇,可市靖得自㈣他。應注意的是雖然_ 子性聚合物為較佳，但本發明並不受限於陽離子性聚合* (例如可使用陰離子性聚合物）。 123127 200815291 然後使來自介質過濾單元14之濾、液流24通過至分段逆 滲透（RO)系統3〇。濾液流24現在適合使用譬如逆滲透之技 術，以移除經溶解之固體，伴隨著實質上降低汉〇系統3〇淤 塞之可能性。一般期望濾液流24含有實質上所有原先經溶 解之物吳，但極少或無微粒子物質，以降低R〇系統3〇淤塞 之可能性。RO系統3〇會使濾液流24分裂成濃縮液，與適合 再使用之έ有水之透過液，其現在將被討論於下文。

RO系統30之第一個階段％包含第一個逆滲透濾器％，經 口又十乂使來自"貝過濾單元14之濾液流％中之經溶解物質 濃縮。第一個階段36可具有熟諳RO系統技藝者所已知之任 何白用。又计。來自第一個階段之透過液妁可在此製程中之 別處被再使用作為絲水。&自第—個階段％之排斥液流 4〇可被收集在保持槽桶42中，或其可直接被引進後續RO單 70中作為進料。期望上，經過RO系統30之第一個階段，系 ，洗口收（例如回收所要之溶劑成份，譬如界面活性劑）係在 約70%與95%之間，而更期望在約·與_之間。⑽系統 3〇之第-個階段係於經溶解固體濃度上達成約十倍增加。 有相應回收之水，作為透過液流。 /後，將來自槽桶(若使用時)42之排斥液流，經由進料 广經獅系統3。之第二個階段44處理。… 透過液46可與來自卜_之透過液合併，且於此製程 ^別處再使用。來自此第二個⑽之排斥液㈣可 ==桶(若使用時)42,或再循環至第一個r〇滑坡 進心線中，或接著經過其他奶單元處理，其係以熟諸 123127 200815291 设叶與安裂R〇單元技藝者所已知之方式串聯或並聯連 接。依此方式，經溶解固體在排斥液流中之濃度最终係隨 者時間增加。事實上，介質過遽單元14係移除微粒子，而 不會移除界面活性劑，於是使得_膜系統3q能夠使界面 >舌性劑流渡縮’同時提供水流作為透過液，其可於此製程 中再使用。 期望上，至少95%粒子係被過濾單元14移除，而更期望 參 h係移除至少98%粒子，及在一項較佳具體實施例中， 係、移除%粒子。被吸附至過濾介f 16之基材表面18上之 化合物20，有助於移除粒子，以致使其被過濾單元捕獲。 期望上，至少95%經溶解之物質係伴隨著濾、液流24通過介 备過;慮單元14 ’更期望上為至少98%經溶解之物質通過過 濾單元，而在一項較佳具體實施例中，1〇〇%經溶解之物質 係通過過濾單元。 、 RO系統30之第一個階段係使介質濾器流出物流分裂成 _ 帶有界面活性劑之濃縮液，與透過液。來自第_個階段R0 單元36之透過液，係含有適合再使用之水。期望上，關於 此第一個階段之系統回收率係在約7〇%與95%之間，而更期 望上係在約85%#95%之間，以經溶解物質相對於原先在廢 水中之經溶解物質濃度之回收為觀點。來自第一個階段之 排斥液流可通過管線24並收集在保持槽桶42中，或經過如 前文所述之其他RO單元處理。 來自管線46之透過液可被再使用，作為供聚合方法用之 洗滌水。來自單το 44之排斥液流可被再循環至保持槽桶42 123127 -11 - 200815291 (若使用時），或直接處理至後續化〇單元，直到排斥液流達 到最後所要之濃度為止。當達成所要之濃度時，最後排斥 液流係使用習用熱或其他環境上可接受之裝置118處置。或 者於排斥液流中之經溶解物質可被再使用於此製程中。 排斥液流之處置係依討論中之製程而定。

本發明為特殊化介質過濾單元與薄膜之組合，經由薄膜 系統以達成微粒子分離，接著允許界面活性劑濃縮，及水 再利用。例如，此技術可一般性地用以回收與濃縮含有界 面活性劑（或其他經溶解物質）之負載微粒子水，其中界面 活丨生刈（或其他物質）可無論是經濃縮以供再使用或棄置， 同時提供用以回收水供再使用之裝置。 仔=此试驗之-項令人意外結果（且因此是本發明勝過 J用岫述5,374,357之介質所意欲涵蓋處理之新穎性），係為 貝極有效地允許大部份帶負電荷界面活性劑通過介質 塔，而+管該介質係以陽離子性聚合物塗覆之事實。一护 !測該陽離子性介質聚合物與此等陰離子性界面活性劑： 二互作用’係在濾器内產生複雜網層，其有助於微粒子移 ^滿:旦對於陽離子性聚合物之陰離子性界面活性劑需求 合"’所有其餘陰離子性界面活性劑即通過該塔，而不 曰以任何方式與該介質交互作用。 立^揭示内容已以典型具體實施例說明與描述，但並不 於所示之細節’因為各種修正與取代可在未以任 工禹離本發明揭示内容之精神下施 揭示内衮夕、隹一本片 口此本文所 υ >正與等效事物，可對熟諳此藝者，使 123127 -12- 200815291 用不起過例行實驗術發生，4 π Λ, ^ 且咸σ心所有此種修正與等效辜 物係在如由下述請求 事 、斤界疋揭不内谷之範圍内。 【圖式簡單說明】 1 本發明之上文所提及特徵與其他特徵，參考上文 具體貫施例之說明並搭配附圖，將變得更顯而易見， 發明本身將更為明瞭，於附圖中： 本

圖1係說明根據本發明自廢水流移除聚合物殘留物之/ 統之示意圖；與 糸 圖2係說明介質粒子，其可被使用於圖i中所示整體八* 製程之第一個階段中。 一 【主要元件符號說明】 10 過濾系統 12 輸入流體流動 14 介質過濾單元 16 過濾介質粒子 18 過濾介質基材 2〇 吸附層 24 濾液流 3〇 分段逆滲透（RO)系統 36 第一個階段 38 第一個逆滲透滤器 39 透過液 4〇 排斥液流 42 保持槽桶 123127 -13- 200815291 44 第二個階段 46 透過液 48 排斥液流 70 進料管線 118習用熱或其他環境上可接受之裝置

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Claims (1)

1. 200815291 十、申請專利範圍： 1· 一種自廢水流分離微粒子 # ^去山 物貝且回收經溶解或分散於該 廢水、桃中之物質譬如界 — 介曲活性劑之方法，該方法包括·· a·谷許該廢水流進入介皙 、濾。σ，其含有被吸著至該介質 2上之聚合物，以致介質渡器係捕獲實質上所有微粒子 與、’同時使含有所要經溶解或分散物質之流出物通過， b.使來自介質遽器之流出物推進至多個經排列之薄膜， 其方式係致使產生多重透過液流，各適合再使用於製程 中’及至少一個排斥液流’包括含有該物質之最後排斥 液’經濃縮供再使用或摧毁。 .士明求項1之方法，其中該介質濾器包含以聚合物塗覆之 多重粒子。 如明求員2之方法，其中該塗層聚合物包括陽離子性聚合 物0 4·如請求項3之方法，其中該廢流為來自聚合製程之液流， 在聚合物製造期間（例如在塑膠之情況中；熱固性樹脂、 …、2丨生树知、聚合物樹脂（例如聚鍵、聚乙稀、聚乙烯基 系或聚二氟化乙烯），油溶性或經改質樹脂）所產生。 5·如請求項4之方法，其中該物質包括具有陰離子性部份之 界面活性劑。 6·如請求項3之方法，其中該廢水流為來自聚合物製造之洗 滌流’且該微粒子物質包含該聚合物之粒子，其係被介質 濾器捕獲。 123127 200815291 7·如明求項6之方法，其中該粒子具有寬廣大小分佈，其會 $ ^ '游塞或降低直接薄膜過濾程序之通量。 8·如清求項1之方法，其中該廢水流係以批次程序處理。 9·如清求項1之方法，其中該多個薄膜係經排列成為分段系 統’供濃縮所要之經溶解或分散物質，及/或成為多程系 統，提供加強之水回收。 1〇·如清求項1之方法，其中該最後排斥液係被推進至處置操 作（例如熱區域）。 11· 一種純化與回收聚合物製程期間所產生洗滌水之方法，該 方法包括： 提供具有過濾介質粒子之介質過濾單元，該粒子包含基材 與被吸附至基材之聚合物化合物之吸附層； 引進含有聚合物粒子與經溶解不想要部份（例如界面活性 劑）之洗滌水之輸入流體流動，至介質過濾單元中，以致 貫質上所有聚合物粒子係被介質過濾單元移除，且實質上 所有經溶解之不想要部份（例如界面活性劑）仍然保持在 介質過濾單元之濾液流中； 引進濾液流至多個逆滲透（R0)單元，其中RO系統係使液流 分裂成帶有界面活性劑之濃縮液，與透過液； 收集透過液供再使用作為洗滌液或其他製程水；收集來自 該RO單元最後階段之排斥液流；及 該最後排斥液流之處置。 123127