用于从藻类混合物分离生物质和从厨房残余物萃取油的离心装置的制造方法
【专利说明】用于从藻类混合物分离生物质和从厨房残余物萃取油的离心装置
[0001]相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2014年6月5日申请的第62/008，500号美国临时申请案的权利，所述申请案的全部内容在此以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本申请案涉及一种离心装置。具体来说，涉及一种用于从藻类与水混合物分离藻类生物质和从厨房残余物和/或微藻萃取油的离心装置。
【背景技术】
[0004]在过去几十年中，化石燃料的耗乏和温室效应困扰着人类。科学家继续寻求环境友好的再生燃料及新能源来解决此当务之急。基于藻类的燃料由于高成本和能量低效率而被归类为第三至第四等再生燃料。实际上，背后的原因为分离水介质和藻类生物质需要高能量，通常为约25MJ/kg。因此，需要低成本且高效的新分离装置。
【实用新型内容】
[0005]根据一个方面，提供一种离心装置，所述离心装置包含界定纵向轴线的进料管、围绕所述进料管纵向及径向地延伸且可绕所述纵向轴线旋转的多个离心板，以及离心槽。离心板可具有涂覆有一或多个聚合材料层的粗糙表面。离心板可为扁平或曲面的。离心槽可安置为与进料管共轴并且在离心板周围。所述槽的侧壁可具备微过滤器和/或纳米过滤器。
[0006]在一实施例中，聚合材料可包含聚氯乙烯与芳香族杂环聚酰亚胺的混合物。聚氯乙烯与芳香族杂环聚酰亚胺的比例可为1:9。聚合材料层的厚度可为2至3微米，且微硬度为 1000 至 1200gfo
[0007]在一实施例中，过滤器可为I微米不锈钢微过滤器。在另一实施例中，过滤器可为具有10埃的孔径尺寸的聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米过滤器。
[0008]离心装置可进一步包含安装在进料管的入口处的一或多个扰流器以及用于通过储槽管道将待离心的混合物供应至扰流器的储槽。
[0009]在一实施例中，进料管的内表面可涂覆有包含聚氯乙烯与芳香族杂环聚酰亚胺的混合物的聚合材料层。进料管的内表面还可具有不平坦的内表面。
[0010]离心装置可进一步包含其中安置有离心槽的外壳，以及通过管道与所述外壳连通的容器。
[0011]根据另一方面，提供一种用于从藻类与水混合物分离藻类生物质的方法。所述方法可包含以下步骤:
[0012](a)提供离心装置，所述离心装置包含:
[0013]进料管，其界定纵向轴线；
[0014]多个离心板，其围绕所述进料管纵向及径向地延伸并且可绕所述纵向轴线旋转，所述离心板具有涂覆有一或多个聚合材料层的粗糙表面；及
[0015]离心槽，其经安置为与所述进料管共轴并且在所述离心板周围，所述槽的侧壁具备选自由微过滤器及纳米过滤器组成的群组的过滤器，
[0016](b)通过所述进料管的入口将藻类与水混合物供给到所述离心装置中；及
[0017](c)在所述槽用所述混合物填满之后使所述离心板以2500至4000转/分的速度自旋，以使得生物质由于所述聚合材料的粘附性及离心力开始在所述离心板上积聚，且水介质通过所述过滤器扩散并且生物质悬浮在所述过滤器的内表面上。
[0018]通过物理气相沉积技术，离心板可首先涂覆有聚氯乙烯层，且接着涂覆有包含聚氯乙烯与芳香族杂环聚酰亚胺的混合物的聚合材料层。
[0019]在一实施例中，离心板的涂覆可包含以下步骤:
[0020](a)检验所述离心板的量、材料及表面状况；
[0021](b)在碱浴中用多阶段超声波清洗来清洗所述离心板的不锈钢表面而不使用破坏环境的添加剂；
[0022](C)将所述离心板放置在除气真空烘箱中以消除残余物，且应用微喷砂以去除多孔表面层以确保粘附性；
[0023](d)将所述离心板加载至涂覆系统中；及
[0024](e)通过物理气相沉积技术使用一或多个聚合材料层涂覆所述离心板，其中每一涂覆过程包括在10至6毫巴下泵压处理腔室、系统校验、温度控制、离子蚀刻、用聚合物涂覆及冷却的步骤。
[0025]根据另一方面，提供一种用于从厨房残余物和/或微藻萃取油的方法。所述方法可包含以下步骤:
[0026](a)提供离心装置，所述离心装置包括
[0027]进料管，其界定纵向轴线，所述进料管的内表面包括涂覆有一或多个聚合材料层的不平坦表面；
[0028]多个离心板，其围绕所述进料管纵向及径向地延伸并且可绕所述纵向轴线旋转，所述离心板具有涂覆有一或多个聚合材料层的粗糙表面；
[0029]离心槽，其经安置为与所述进料管共轴并且在所述离心板周围，所述槽的侧壁具备选自由微过滤器及纳米过滤器组成的群组的过滤器；及
[0030]一或多个扰流器，其安装在所述进料管的入口处，
[0031](b)使厨房残余物和/或微藻穿过所述扰流器以将层流变成扰流；
[0032](C)使厨房残余物和/或微藻穿过所述进料管以通过剪切力从所述进料管的所述涂覆有聚合物的不平坦的内表面萃取油；
[0033](d)在所述槽用厨房残余物和/或微藻填满之后使所述离心板自旋，以使得油开始在所述离心板上积聚，并且有机物与水混合物通过所述过滤器扩散。
[0034]通过物理气相沉积技术，所述离心板及所述进料管的所述内表面可首先涂覆有聚氯乙烯层，且接着涂覆有包括聚氯乙烯与芳香族杂环聚酰亚胺的混合物的材料层。
[0035]所述方法可进一步包含在使厨房残余物穿过所述扰流器之前通过筛选和由按压装置粉碎大块厨房残余物来预处理所述厨房残余物的步骤。
[0036]在一实施例中，离心板的涂覆可包含以下步骤:
[0037](a)检验所述离心板的量、材料及表面状况；
[0038](b)在碱浴中用多阶段超声波清洗来清洗所述离心板的不锈钢表面而不使用破坏环境的添加剂；
[0039](C)将所述离心板放置在除气真空烘箱中以消除残余物，且应用微喷砂以去除多孔表面层以确保粘附性；
[0040](d)将所述离心板加载至涂覆系统中；及
[0041](e)通过物理气相沉积技术使用一或多个聚合材料层涂覆所述离心板，其中每一涂覆过程包括在10至6毫巴下泵压处理腔室、系统校验、温度控制、离子蚀刻、用聚合物涂覆及冷却的步骤。
[0042]虽然所述离心装置关于某些实施例进行展示及描述，但本领域技术人员基于对本说明书的阅读及理解将会想到等效物及修改。本申请案中的离心装置包含所有此类等效物及修改，且仅受权利要求书的范围的限制。
【附图说明】
[0043]现将参考附图通过举例来描述离心装置的特定实施例，在所述附图中:
[0044]图1a为根据本申请案的实施例用于从藻类与水混合物分离藻类生物质的具有扁平离心板的离心装置的透视图。
[0045]图1b为根据本申请案的实施例用于从藻类与水混合物分离藻类生物质的具有曲面离心板的离心装置的透视图。
[0046]图2a为根据本申请案的实施例用于从厨房残余物和/或微藻萃取油的具有扁平离心板的离心装置的透视图。
[0047]图2b为根据本申请案的实施例用于从厨房残余物和/或微藻萃取油的具有曲面离心板的离心装置的透视图。
[0048]图3为展示每一聚合物层的涂层的厚度的放大图像。
[0049]图4为展示根据本申请案的实施例的不锈钢离心板的涂层的说明图。
[0050]图5展示放大图像(1000倍及1200倍)，其展示不锈钢离心板上的聚合物涂层。
[0051]图6为展示微藻悬浮在不锈钢离心板上的聚合物涂层的粘合表面上的放大图像。
[0052]图7为展示由离心产生的压力(以矢量表示的压力)将水与藻类生物质混合物的粒子推动到I微米不锈钢过滤器上的说明图。
[0053]图8为展示由离心产生的压力(以矢量表示的压力)将水与藻类生物质混合物的粒子推动到纳米过滤器上的说明图。
[0054]图9a为根据本申请案的实施例的两个扰流器以及具有经设计用于定向流的粗糙表面的进料管的透视图。
[0055]图9b为根据本申请案的另一实施例的两个扰流器