用于清洁过滤膜的表面活性剂共混物制造技术

技术编号:15063800 阅读:78 留言:0更新日期:2017-04-06 12:27
本发明专利技术涉及膜分离工艺的领域,以及用于清洗这些膜的原位清洁组合物。清洁组合物可除去基于蛋白质、脂肪以及其他食品、饮料和酿造制品的污物,并提供针对NPE的环境友好的备选表面活性剂体系。根据本发明专利技术,适用于本工艺的表面活性剂和聚合物是不可预测的,并公开了单独、作为清洁组合物一部分使用的具体表面活性剂、聚合物及其组合。还包括使用它们的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于清洁分离设备中所使用的膜的方法和组合物。所述清洁组合物可除去蛋白质,并提供壬基酚乙氧基化物(NPE)的环境友好的备选表面活性剂体系。本申请包括表面活性剂添加剂或增强剂体系,它们可形成清洁组合物的一部分或者可单独使用,来改善清洁溶液的清洁性能,以及通过清洁表面并最小化在以后的加工运行期间随后的蛋白质或污物积垢来改善膜性能。专利技术背景由于过滤膜倾向于在加工期间积垢,可使用原位清洁(clean-in-place,CIP)方法处理分离设备内所提供的膜,以提供冲洗、漂洗、预处理、清洁、消毒和保存。积垢表现为随操作时间的通量衰减。通量衰减通常是当所有操作参数、诸如压力、进料流速、温度和进料浓度都保持不变时所发生的渗透流或渗透速率的降低。一般而言,膜积垢是复杂的过程,并据信是由于许多因素而发生的,包括静电吸引,疏水性和亲水性相互作用,进料组分例如悬浮颗粒、透不过的溶解溶质、以及甚至通常可透过的溶质在膜表面上和/或膜孔内的沉积和积累。预期几乎所有进料组分都将在一定程度上使膜积垢。参见MunirCheryan,UltrafiltrationandMicrofiltrationHandbook,TechnicalPublication,Lancaster,Pa.,1998(237-288页)。积垢组分和沉积物可包括无机盐、颗粒、微生物和有机物。过滤膜通常需要定期清洁来允许分离设备中成功的工业应用,例如在食品、乳制品和饮料工业中所出现的那些。过滤膜可以通过将异物从膜和相关设备的表面和主体上除去而得到清洁。过滤膜的清洁程序可涉及原位清洁CIP工艺,其中清洁剂在膜上循环以润湿、渗透、溶解和/或从膜漂洗掉异物。对于清洁来说可控制的各种参数通常包括时间、温度、机械能、化学组成、化学浓度、污物类型、水类型、液压设计和膜构成材料。洗涤剂和清洁剂形式的化学能可用于溶解或分散污垢(foulant)或污物。热形式的热能可用于帮助化学清洁剂的作用。一般而言,溶液的清洁温度越高,其作为清洁处理就越有效,尽管大多数膜材料由于构成材料而具有温度限制。许多膜另外具有化学限制。高速流动形式的机械能也有助于膜系统的成功清洁。参见MunirCheryan,UltrafiltrationandMicrofiltrationHandbook,TechnicalPublication,Lancaster,Pa.,1998,237-288页。一般而言,已发现清洁频率和在膜上所进行的化学处理的类型会影响膜的工作寿命。相信膜的工作寿命会因为膜随时间的化学降解而减少。提供了具有温度、pH值和化学限制以最小化膜材料降解的各种膜。例如,许多聚酰胺反渗透膜具有氯限制,因为氯可具有氧化性攻击并破坏膜的倾向。清洁和消毒过滤膜是希望的,以便符合可能要求在某些应用(例如,食品和生物技术工业)中进行清洁的法律和法规,减少微生物以防止产品流的污染,并通过恢复通量而优化工艺。参见MunirCheryan,UltrafiltrationandMicrofiltrationHandbook,TechnicalPublication,Lancaster,Pa.,1998,237-288页。用于清洁过滤膜的其他示例性技术披露于授予Fremont等的美国专利No.4,740,308;授予Groschl等的美国专利No.6,387,189;授予Olsen的美国专利No.6,071,356;以及MunirCheryan,UltrafiltrationandMicrofiltrationHandbook,TechnicalPublication,Lancaster,Pa.,1998(237-239页)。人们相信由于蛋白质、脂肪、矿物质和其他进料流组分对膜表面或膜孔的积垢,膜性能会在奶、乳清和其他进料流加工期间降低。因此加工高固体进料流的膜的积垢就需要使用原位清洁(CIP)方法经常清洁它们,在该方法中使用碱、酸和清洁助剂,诸如表面活性剂和水质调节聚合物来帮助污垢清洁,并恢复膜的功能性使用。碱、酸和助剂的恰当使用需要理解所使用的化学品的功能。作为例子,太高的pH或太低的pH可能会破坏聚合物膜材料。溶剂的使用或者表面活性剂的过度使用常常可导致胶层(glueline)破坏,造成膜分层而使得它失去功能。过度使用氧化性化学制品、诸如次氯酸钠(氯漂白剂)或过氧化氢,可不可逆转地破坏一些聚合物膜类型。CIP方案中所使用的常规清洁组合物,特别是那些意在用于机构用途的,经常包含烷基酚乙氧基化物(APEs)。由于它们将各种污物从各种表面上除去的有效性,APEs在清洁组合物中用作清洁剂和脱脂剂。常用APEs包括壬基酚乙氧基化物(NPE)表面活性剂,诸如NPE9.5或者壬苯醇醚-9(nonoxynol-9),它是壬基酚的9.5摩尔乙氧基化物。然而,尽管有效,APEs由于环境担忧而不受欢迎。例如,NPEs是通过环氧乙烷与壬基酚(NP)组合而形成的。NP和NPEs两者都表现出类雌激素性能,并可能污染水、植物和海洋生物。NPE也不易生物降解,并在环境或食物链中无限期残留。因此,本领域中存在对环境友好的且可生物降解的备选物的需求,它可以在膜清洁剂中代替APEs,该清洁剂使得膜污物能被充分清除,不会造成膜或膜构成材料的破坏,并且自身不会对膜积垢。专利技术概述本专利技术涉及原位清洁领域,以及用于清洁分离设备中的膜的其他膜清洁方案。更具体地说,本专利技术涉及在其中使用的表面活性剂体系,它提供了比目前在许多操作中使用的NPE在环境上更安全的备选表面活性剂体系。本专利技术包含表面活性剂体系以及引入其的碱性清洁组合物,以及使用其的方法。在一个实施方案中,本专利技术是单独或者在清洁组合物中使用的表面活性剂组分,以及使用其的方法。将在膜清洁中有用的表面活性剂的选择是不易预测的,并且通常不易遵循一般的化学和物理特征,诸如HLB值、乙氧基化度、直链性、分支(branching)等。根据本专利技术,申请人已确定了几种表面活性剂和聚合物,其中一种或更多种可以在膜清洁方案中成功使用。本专利技术的表面活性剂组分包括选自以下组的一种或更多种表面活性剂或聚合物:聚乙二醇(300-4000分子量范围)、乙氧基化直链醇(C9至C15范围的醇,以及6-8的平均乙氧基化摩尔数、烷氧基化分支C10-格尔伯特(Guerbet)醇(诸如获自BASF的带3至10摩尔乙氧基化的LutensolXP和XL产品线、带C8至C10烷基的烷基葡糖苷、烷基芳基磺酸盐或酯(C1至C10)、烷基二甲基氧化胺(C10至C16)。本专利技术的另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于清洁膜滤器系统的方法,所述方法包含:用表面活性剂增强剂清洗所述膜,所述表面活性剂增强剂包含一种或更多种以下组分:聚亚烷基二醇、乙氧基化醇、聚亚烷基二醇醚乙氧基化物、烷基葡糖苷、烷基芳基磺酸盐或酯、烷基二甲基氧化胺、以及α‑烯烃磺酸盐或酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.12 US 13/796,4731.用于清洁膜滤器系统的方法,所述方法包含:
用表面活性剂增强剂清洗所述膜,所述表面活性剂增强剂包含一种或更多种以下组
分:聚亚烷基二醇、乙氧基化醇、聚亚烷基二醇醚乙氧基化物、烷基葡糖苷、烷基芳基磺酸盐
或酯、烷基二甲基氧化胺、以及α-烯烃磺酸盐或酯。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述膜被食品、水、饮料、或酿造制品所积垢。
3.根据权利要求1所述的工艺,其中所述膜被乳制品所积垢。
4.权利要求1所述的方法,其中所述表面活性剂增强剂包含一种或更多种以下组分:聚
乙二醇、直链C9-C11醇乙氧基化物、烷氧基化的格尔伯特醇、己基葡糖苷、直链烷基苯磺酸
盐或酯、月桂基二甲基氧化胺、以及α-烯烃磺酸盐或酯。
5.权利要求1所述的方法,其中所述表面活性剂增强剂还包含水。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述增强剂选自以下组分所组成的组:PEG1450/
己基葡糖苷的共混物(50/50);己基葡糖苷;PEG1450;月桂基二甲基氧化胺、带6摩尔乙氧
基化的C9-11直链醇、烷氧基化的格尔伯特醇、PEG4000、聚羧化醇、PEG1450/烷氧基化的
格尔伯特的共混物(50/50);PEG1450/己基葡糖苷(50/50);己基葡糖苷/烷氧基化的格尔
伯特的共混物(50/50);烷氧基化的格尔伯特;PEG1450/带6摩尔乙氧基化的C9-C11直链醇
的共混物(50/50);格尔伯特XL-70;带6摩尔乙氧基化的C9-C11直链醇C9-11的8EO/6EO的共
混物(50/50);PEG300;PEG1450/己基葡糖苷/烷氧基化的格尔伯特的共混物(40/40/20);
直链烷基苯磺酸盐或酯;带8摩尔乙氧基化的C9-C11直链醇;聚山梨酸酯20、烷氧基化的格
尔伯特;己基葡糖苷、带6摩尔乙氧基化的C9-C11直链醇/己基葡糖苷的共混物(50/50);磺
基琥珀酸二辛酯;带7摩尔乙氧基化的C12-C15直链醇;带6摩尔乙氧基化的C9-C11直链醇/
烷氧基化的格尔伯特(50/50);以及α-烯烃磺酸盐或酯。
7.权利要求1所述的方法,其中所述表面活性剂增强剂在PES膜上形成小于30度的接触
角。
8.权利要求1所述的方法,其中所述表面活性剂增强剂在PVDF膜上形成小于35度的接
触角。
9.根据权利要求1所述的方法,还包含用碱度源清洗所述膜。
10.权利要求7所述的方法,其中所述清洗在所述表面活性剂增强剂清洗步骤之前、同
时或者之后发生。
11.清洁组合物,所述清洁组合物包含约0.05重量百分比至约1.0重量百分比的表面活
性剂体系,所述表面活性剂体系包含:
一种或更多种以下组分:聚亚烷基二醇、乙氧基化醇、聚亚烷基二醇醚乙氧基化物、烷
基葡糖苷、烷基芳基磺酸盐或酯、烷基二甲基氧化胺、和α-烯烃磺酸盐或酯,以及碱度源,其
中所述清洁组合物包含少于约0.5%重量的烷基酚乙氧基化物。
12.权利要求9所述的清洁组合物,其中所述清洁组合物包含约100ppm至约5,000ppm的
碱度源,按照氧化钠当量滴定并计算。
13.权利要求9所述的清洁组合物,其中所述清洁组合物包含约100至约5,000ppm的酸
度源,按照硝酸当量滴定并计算。
14.权利要求9所述的组合物,其中所述表面活性剂体系包含一种或更多种以下组分:
聚乙二醇、直链C9-C11醇乙氧基化物、烷氧基化的格尔伯特醇、己基...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·沙赫特J·维拉格E·施密特J·P·柯伦R·克拉克V·FP·曼C·A·霍吉
申请(专利权)人:艺康美国股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1