Teollinen öljyn erotus koalesenssisuodatuksella väliaineessa

Koalesenssi on ilmiö, jossa dispergoidun faasin pisarat pyrkivät muodostamaan suurempia pisaroita kunnes erotettava faasi muodostuu. Koalesenssi tapahtuu kolmessa päävaiheessa, jotka ovat lähestyminen, kiinnittyminen ja irrotus. Lähestymiseen vaikuttavat mekanismit ovat muuan muassa sieppaus, diffuusio, törmäysvaikutus, sedimentaatio, sähköiset repul-siovoimat ja van der Waalsin voimat. Kiinnittymisvaiheessa dispergoidun faasin pisarat syrjäyttävät väliaineen nestekalvon samalla kostuttaen väliaineen pinnan. Irrotusvaiheessa pisaran hydrodynaaminen voima voittaa pisaran ja väliaineen välisen adheesiovoiman. Koalesenssin tehokkuuteen vaikuttavat useat eri parametrit kuten virtausnopeus, pedin ominaisuudet, väliaineen ominaisuudet sekä emulsion ominaisuudet. Nämä kaikki asiat tulee ottaa huomioon koalesenssisuodatuksen suunnittelussa. Koalesenssisuodatus lukeutuu syväsuodatusmenetelmiin, jotka on ollut käytössä jo yli 100 vuotta. Koalesenssisuodatusmenetelmä on tehokas menetelmä pienten pisaroiden erottami-seen. Menetelmää käytetään esimerkiksi öljyisten jätevesien puhdistuksessa. Teollisen öljyn syväsuodatuksen etuihin kuuluu muun muassa sen kompakti koko, alhaisemmat käyt-tökustannukset, korkea erotusaste, kyky erotella pienetkin pisarat sekä helppo operointi, automatisointi ja huolto. Suurin haittapuoli on kuitenkin väliaineen tukkeutuminen, joten prosessi vaatii puhdistuksen tai väliaineen uusimisen. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli koota kirjallisuustyö öljyn koalesenssisuodatuk-sesta. Työssä kartoitettiin koalesenssisuodatuksen lähtökohdat, teoria, tärkeimmät teolli-suuden sovellukset sekä väliaineet.

Coalescence is a phenomenon where the droplets of dispersed phase of an emulsion tend to produce large droplets until a separate phase will be created. The coalescence takes place in three steps: approach, attachment and release. The main mechanisms in the approach step are interception, diffusion, inertial impaction, sedimentation, electrostatic forces and van der Waals force. During the attachment step, the oil droplets displace water film from the surface of the material and preferentially wet its surface. In the release step, the particles hydrodynamic force overcomes the adhesive force between the particle and the filter media. Coalescence performance is depending on many different parameters, such as fluid velocity, bed properties, filter media properties, emulsions properties and pressure drop. These all factors must be taken in consideration in filter system design. Coalescence is a phenomenon which occurs during deep bed filtration. Deep bed filters have been in use for over one hundred years. Coalescence is an efficient method for re-moving small oil particles from liquids such as wastewaters. In deep bed filtration liquid is passed through a granular or fibrous bed. This method differences from other filtration methods in that the particles of dispersed phase are smaller than the pores of the filter me-dia. Typical deep bed filter dimensions are 0, 5-3 meters in height with a cylindrical di-ameter of 1 meter. Advantages of deep bed filtration are compact design, easy to operate, automatize and maintain, lower operating costs, high efficiency and ability remove even small particles. One of the disadvantages is its clogging which leads to cleaning and re-placing the filter media from time to time. The aim of this bachelor’s was to compile a literature survey about coalescence filtration. This thesis focused on deep bed applications, filter media, theory of coalescence and deep bed filtration.