[发明专利]用于乳化剂及其它混合物的单极分离的系统及方法

说明书

本文中论述的实施例涉及用于分离乳化剂或其它混合物中的两种或两种以上相的系统及方法。所述方法包含：向混合物提供净单极电荷(举例来说，使得其中的邻近液滴获得净单极电荷)，借此提高其中的同相液滴的聚合且产生两种或两种以上固结相或提高两种或两种以上固结相的产生；以及收集所述两种或两种以上固结相。

分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2014年04月16日、申请号为201480029126.X、发明名称为“用于乳化剂及其它混合物的单极分离的系统及方法”的发明专利申请案。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年4月16日申请的标题为“单极乳化剂分离的系统及方法(Systems and Methods for Unipolar Emulsion Separation)”的第61/812,700号美国临时专利申请案的优先权及权益，且所述申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及乳化剂或其它混合物的两个或两个以上相的分离。在某些实施例中，本发明涉及通过聚合带相同电荷的液滴来分离乳化剂或其它混合物中的液相。

背景技术

乳化剂出现于多种多样的行业中，举例来说，石油化学处理、食品加工、金属加工及抛光、纺织品、纸张、化妆品、药物、生物技术以及其它行业。通常执行这些乳化剂的一或多种成分的分离是必要的，举例来说，在主要由水相组成的或在主要由非水相组成的乳化剂中从非水液相(举例来说，油)分离水液相(举例来说，水)。

举例来说，在石油行业中，水被认为是油产品的污染物且在进一步处理之前必须从油产品中分离，因为水可能引起处理设备的严重腐蚀且可能影响所述设备的寿命，这样可能负面影响整个设备。即使油中的微量水也可能在生产线下一步引起严重的问题。在对比实例中，油为食品及金属行业中产生的下游废水及副产品中的常见污染物且应从废水分离。从水(包含微量油)分离油是一重大挑战。为了释放回环境中，政府规定要求水中的油不含有多于特定油量。允许的最大油量可为10ppm油或更少。

一项显著挑战是减少能量消耗的资金成本及减少或消除使用化学添加物(尤其是被认为是污染物的那些添加物及/或原本具有负面环境效应的化学添加物)，此为促进将乳化剂及其它混合物分解成其成分的传统方法。另一重大挑战是实现期望的油水分离水平。

存在用于分离乳化剂的成分的许多传统方式。最常见的分离技术中的一者为重力分离。作为主要及低成本处理步骤，重力分离通常用于分离具有更大液滴尺寸的乳化剂。可通过沉淀过程完成重力分离。举例来说，油可粘附到固态颗粒的表面且通过沉淀有效移除。然而，重力分离不能有效用于使具有小液滴尺寸的乳化剂失稳，因为沉淀的时间不切实际很长(所需的时间与液滴尺寸平方值成反比)。

为了分离具有精细液滴的乳化剂，通常预处理乳化剂以促进凝结且增加絮状物尺寸，借此使重力分离期间乳化相失稳。在一些常规方法中，还可将乳化剂加热以减小粘性、诱发更强密度差异且减小液滴之间的稳定化膜的表面张力。其它化学处理方法增加酸度或将离子剂添加到乳化剂以中和液滴的电荷。化学处理方法为能量密集型的且可引入数种不期望的化学污染物。额外化学污染物的分离可能需要后处理单元操作以用于分离化学品，导致增加的成本及更大的环境污染风险。

除了重力分离，用于使乳化剂失稳的其它物理方法包含加热、离心分离、过滤、超滤(举例来说，使用膜)及反渗透。超滤(举例来说，膜超滤)具有比重力分离小的化学占用面积且可能对小液滴尺寸(举例来说，小于100μm)的乳化剂稍微有效。然而，与超滤相关联的成本往往较高(或过高)，这是由于大容量超滤所需的高能量消耗及由于随着时间推移膜涂覆材料的退化(举例来说，使得需有规律地提供新膜，进一步增加成本)。