[发明专利]用于相分离的电吸附空化装置和方法

说明书

本文提供了一种用于对含水混合物进行相分离的相分离装置和方法。所述装置和方法可包括用于对含水混合物进行空化以产生空化含水混合物的空化部件；和用于对空化含水混合物进行电吸附相分离的电吸附部件。这种装置和方法可用于含水混合物的相分离，该含水混合物例如包括藻类含水混合物和/或矿山水或废水含水混合物。

技术领域

本发明总体涉及含水混合物的相分离装置和方法。更具体地说，本发明涉及一种使用电吸附空化的相分离装置和方法。

背景技术

许多工业过程涉及一个或多个相分离步骤，在这些步骤中处理含水混合物以分离亲水和疏水相或组分，和/或分离出存在于含水混合物中的污染物、所需产品或其他组分。例如，在藻类处理领域中，从在水相环境中培养的藻类提取藻类脂质或油质。例如，相分离也作为废水管理作业的一部分进行，并在工业采矿作业中进行。

含水混合物的脂质提取和/或相分离可能成本很高，很耗时，和/或可能需要很高能量。举例来说，藻类生物燃料生产通常涉及细胞破碎、收获、脱水和脂质提取步骤。这种收获和脱水通常涉及过滤、反渗透、电凝-电絮凝(EF-EC)、离心和/或转鼓干燥以进行浓缩、以及涉及使用压力、应力、热量或溶剂处理进行藻类破碎或转化的脂质提取。

目前，诸如高压均化器或超声处理等机械和高能细胞破碎方法通常涉及大约每公斤干质量数百兆焦的能量输入。在将生物质浓缩到至少10wt％之后的热量型方法也可在消耗生物质的同时造成较低燃料质量，使得其他可能有价值的产品的回收复杂化。另外，许多实验室工艺方法不易扩大规模，难以进行商业或中试规模的生物燃料生产。

以前曾经使用过水力空化(HC)进行细胞破碎，但是通过HC进行细胞破碎是周质性的，因此主要局限于细胞壁和细胞膜，并且涉及在HC过程之后使用溶剂进行提取和用于分离各相的附加设备操作。

需要一种用于水性混合物的相分离的替代、附加和/或改良装置和/或方法。

发明内容

在一些实施例中，本发明提供了一种使用电吸附空化对含水混合物进行相分离的装置和方法。含水混合物的空化可用于产生空化含水混合物，可对该空化含水混合物进行电吸附，从而实现含水混合物的相分离。如本文所述的这种空化和电吸附的组合可用于实现各种不同含水混合物的相分离，包括藻类含水混合物和/或采矿或废水含水混合物等。

在一个实施例中，本发明提供了一种用于进行含水混合物的相分离的相分离装置，所述装置包括：

用于对含水混合物进行空化以产生空化含水混合物的空化组件；和

用于接收空化含水混合物并对空化含水混合物进行电吸附相分离的电吸附组件。

在上述装置的一个实施例中，该装置可以是用于进行含水混合物的相分离的脂质提取和相分离装置，所述装置包括：

用于对含水混合物进行空化以产生带有提取的脂质的空化含水混合物的空化组件；和

用于接收空化含水混合物并对空化含水混合物进行电吸附相分离的电吸附组件。

在上述一种或多种装置的另一个实施例中，该空化含水混合物可包括含有蒸汽(vapour)的空化空隙，并且空化含水混合物的电吸附相分离可包括电吸附蒸汽泡的产生。

在上述一种或多种装置的另一个实施例中，该电吸附组件可执行电吸附相分离，包括微浮选。

在上述一种或多种装置的另一个实施例中，该空化组件可包括切向流动的含水混合物入口、与该入口连通的涡流稳定器、以及与该涡流稳定器连通的喷嘴，该喷嘴包括与电吸附组件连通的渐扩出口。

在上述装置的另一个实施例中，该涡流稳定器可包括涡流稳定器芯件，该涡流稳定器芯件包括具有纵向狭缝的锥形部分，该锥形部分使涡旋的含水混合物离开涡流稳定器并进入喷嘴。