Устройство для дозирования вещества в среду

 

Изобретение относится к мембранной технике для приготовления и дозирования растворов и может быть использовано в системах водоснабжения и канализации для дозирования химических реагентов, в процессах подготовки питьевой воды, а также в химической технологии, пищевой и медицинской промышленности. Цель изобретения - увеличение эффективности работы устройства за счет интенсификации растворения и увеличения проницаемости мембран. Устройство для дозирования включает растворную камеру и камеру растворителя , отделенные друг от друга проницаемой осматической мембраной, растворный бак с содержащими твердое дозируемое вещество затворными ящиками и двумя циркуляционными трубопроводами , нижние концы которых присоединены к входу и выходу растворной камеры, а верхние соединены с нижней и верхней областями растворного бака. Изобретение позволяет увеличить проницаемость мембран в 1,5-2 раза. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 65/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689340/26 (22) 10.05.89 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (72) В.В. Болдырев и Б.Ф. Лямаев (53) 66.066(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1526731, кл. В 01 D 13/00, опублик. 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ

ВЕЩЕСТВА В СРЕДУ (57) Изобретение относится к мембранной технике для приготовления и дозирования растворов и может быть использовано в системах водоснабжения и канализации для дозирования химических реагентов, в процессах подготовки питьевой воды, а также в химической технологии, пищевой и медиИзобретение относится к мембранной технике для приготовления и дозирования растворов и может быть использовано в системах водоснабжения и канализации для дозирования химических реагентов, в процессах подготовки питьевой воды, а также в химической технологии, пищевой и медицинской промышленности.

Цель изобретения — увеличение эффективности работы устройства за счет интенсификации растворения и увеличения проницаемости мембран.

На чертеже изображено устройство для дозирования вещества в среду.

Устройство содержит магистральный трубопровод 1 растворителя, трубопровод 2 раствора, подводящие ..рубопроводы растворителя с отключающими вентилями 3, диафрагму (дроссельную шайбу) 4, камеру 5

„„ Ы„„1725994 А1 цинской промышленности. Цель изобретения — увеличение эффективности работы устройства за счет интенсификации растворения и увеличения проницаемости мембран. Устройство для дозирования включает растворную камеру и камеру растворителя, отделенные друг от друга проницаемой осматической мембраной, растворный бак с содержащими твердое дозируемое вещество затворными ящиками и двумя циркуляционными трубопроводами, нижние концы которых присоединены к входу и выходу растворной камеры, а верхние соединены с нижней и верхней областями растворного бака. Изобретение позволяет увеличить проницаемость мембран в 1,5-2 раза. 1 ил. растворителя, растворные камеры 6, полупроницаемые мембраны 7, циркуляционные — ь трубопроводы 8, гибкий трубопровод 9, узел

10 уплотнения, входной конец 11 трубопровода 9, растворный бак 12, затворные ящики

13, клапан 14, трубопровод 15 вывода раствора в обрабатываемую среду; трубопровод 16 ввода раствора в растворитель.

Растворный бак 12 соединен с помощью 4 циркуляционных трубопроводов 8 с растаорными камерами 6, отделенными от ка- (е мер 5 растворителя полупроницаемыми д мембранами 7. Растворный бак 12, циркуляцианные трубопроводы 8 и растворные камеры 6 образуют циркуляционный контур, Камеры 5 растворителя присоединены с помощью трубопроводов с установленными на них отключающими вентилями 3 к магистральному трубопроводу 1 растворителя.

1725994

50

Между точками присоединения трубопроводов 3 к трубопроводу 1 на последнем установлена диафрагма 4.

Трубопровод 2 раствора выполнен с возможностью перемещения его входного сечения 11 внутри растворного бака 12, для чего трубопровод 2 оборудован гибким участком 9, а место его прохода через стенку бака — узлом 10 уплотнения.

Затворные ящики 13 размещены внутри растворного бака 12 и выполнены в виде сит с сетчатым, перфорированным и т.п. днищем. Растворный бак оборудован также клапаном 14, установленным в его верхней точке. Присоединенные к растворному баку

12 циркуляционные трубопроводы 8 гидравлически объединяют нижнюю область растворного бака с входом в растворную камеру, а его верхнюю область — с выходом из растворной камеры.

Устройство работает следующим образом.

В затворные ящики 13 загружают вещество, служащее для обработки той или иной среды, для чего ящики 13 вынимают из растворного бака 12, а после загрузки снова размещают их в нем. Герметизируют крышку растворного бака, которая была снята при установке в бак ящиков, и заполняют растворные камеры, циркуляционные трубопроводы и растворный бак растворителем, для чего открывают вентили 3 на подводящих трубопроводах растворителя и клапан 14, служащий для выпуска воздуха.

После выпуска воздуха клапан 14 закрывают. При этом вентили на трубопроводах 15, 16 ввода раствора в обрабатываемую среду и растворителя соответственно закрыты. Их открывают после заполнения циркуляционного контура и этим завершают работу по запуску установки. С этого момента начинается непрерывное поступление раствора с постоянной концентрацией дозируемого вещества в обрабатываемую среду. Если требуется изменить концентрацию, то входное сечение трубопровода 2 перемещают внутри растворного бака 12 (вручную или автоматически) в зависимости от показаний кон центратомера. Непрерывное поступление раствора в обрабатываемую среду обусловлено тем, что из камер растворителя в растворные камеры через полупроницаемые мембраны поступает растворитель, создавая в циркуляционном контуре давление, обеспечивающее сток раствора из этого контура в обрабатываемую среду.

Процесс поступления растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор обусловлен прямым (естественным) осмосом.

Одновременно с поступлением в циркуляционный контур растворителя имеет место растворение в этом контуре дозируемого вещества, т.е. переход его в раствор с поверхности твердой фазы, содержащейся в затворных ящиках.

Таким образом, в верхней части циркуляционного контура имеет место увеличение концентрации растворенного вещества, а в нижней — снижение этой концентрации за счет осмотического разбавления. В ре-. зультате этого плотность раствора в первом циркуляционном трубопроводе, подсоединенном к нижней области растворного бака, больше, чем плотность раствора во втором циркуля цион ном трубопроводе. Неодинаковая плотность в первом и втором циркуляционных трубопроводах является условием циркуляционного движения раствора из растворного бака в растворные камеры, а из них в растворный бак. Перемещение раствора в циркуляционном контуре интенсифици- . рует процесс растворения вещества и положительно сказывается на работе полупроницаемых мембран, уменьшая толщину слоя концентрационной поляризации, характеризующегося пониженной концентрацией растворенного вещества вблизи поверхности мембраны, и тем самым увеличивая проницаемость мембран.

Устройство позволяет дозировать раствор как в напорные трубопроводы, так и в открытые каналы. На схеме представлен вариант дозирования раствора в напорный трубопровод. Наличие давления в напорном трубопроводе исключает возможность самопроизвольного вытекания раствора из бака. Расход раствора определяется только притоком растворителя в контур: какой объем растворителя поступил через мембраны

7, такой же объем раствора вытекает из контура.

Если объем притока в контуре равен 0 (например, при опорожненных камерах 5 растворителя), то давление в баке становится равным давлению обрабатываемой среды (или давлению в трубопроводе растворителя 1, если дозирование раствора осуществляют в растворитель).

При дозировании в открытые каналы раствор можно подавать, например, в воронку, расположенную выше растворного бака и соединенную посредством трубопровода с каналом. Такая подача раствора исключает сбой в работе дозатора.

Преимущества устройства по сравнению с прототипом заключаются в том, что в растворных камерах содержится не твердая фаза, а раствор, перемещающийся вдоль поверхности мембран.

1725994

П роницаемость мембран, л/сут, м

Циркуляционный расход в контуре, л/ч

Ха акте истика аство а, пост пающего из конт а

Расход, л/ч Концентрация, оаствора л/с т,м

Плотность, кг/м г/л

126

212

213,3 .

202,6

118,5

187,03

167,2

185,13

0,378

0,636

0,64

0,608

11,015

16,692

15,092

16,540

1075,8

1120,5

1107,9

1119,3

3,442

4,646

5,033

6,595

Отсутствие твердой фазы в растворных камерах и непрерывное движение раствора вдоль поверхности полупроницаемых мембран дает возможность применить для осмотического разбавления раствора аппараты обратного осмоса, например, с полыми волокнами.

По сравнению с известными устрйоствами в предлагаемом имеет место непрерывное движение раствора по циркуляционному контуру до тех пор, пока наблюдается разность концентраций на входе в растворный бак и на выходе из него. За счет такого движения не только улучшается растворение вещества, но и увеличивается скорость доставки вещества к поверхности мембраны за счет того, что имеющий место в известных установках диффузионный процесс перемещения вещества в растворе заменяется конвективным, что значительно эффективнее, так как скорость распространения вещества за счет конвекции значительно превышает аналогичную величину при диффузионных процессах.

Устройство характеризуется широкими возможностями по развитию поверхности мембран и позволяет использовать аппараты, выпускаемые для обессоливания воды обратным осмосом. При этом трубопровод раствора, наделенный возможностью перемещения в обьеме дозируемой среды, не является препятствием для развития поверхности мембран, так как он размещен не в растворной камере, как это предусмотрено в известных устройствах, а в растворном баке. Наличие в баке зон крепкого (в месте подключения первого циркуляционного трубопровода) и разбавленного (у входного сечения второго циркуляционного трубопровода) растворов позволяет при необходимости менять количество дозируемого вещества путем перемещения растворного трубопровода, Пример, Техническая характеристика установки: площадь поверхности мембран

МГА-950,072 м, количествозатворныхящиг ков 5 шт„масса соли в затворных ящиках

5х110 г=550 г, расстояние между растворной камерой и растворным баком по верти5 кали 1400 мм.

Результаты дозирования раствора при разной площади контакта твердой фазы реагента с раствором в растворном баке приведены в таблице, 10 Из таблицы видно, что проницаемость мембран в установке с концентрационногравитационным контуром циркуляции увеличивается Ilo сравнению с этой величиной в известных устройствах без такого контура

15 примерно в 2 раза (в известных устройствах при тех же концентрациях раствора она составляет 50 — 100 л/сут м ).

Формула изобретения

1; Устройство для дозирования вещества в среду, включающее растворную камеру и камеру растворителя, отделенные одна от другой полупроницаемой осмотической

25 мембраной, трубопроводы растворителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения эффективности в работе устройства за счет интенсификации растворения и увеличения проницаемости мембраны, оно

30 снабжено размещенным над камерами растворным баком с по крайней мере одним содержащим твердое дозируемое вещество затворным ящиком и двумя циркуляционными трубопроводами, нижние концы которых

35 присоединены к растворной камере, а верхние расположены в нижней и верхней частях растворного бака.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью регулирования подачи

40 доэируемого вещества, оно снабжено трубопроводом раствора, один конец которого размещен в растворном баке с возможностью перемещения по его высоте, а другой присоединен к трубопроводу

45 растворителя.

1725994

Составитель Н. Кочергинский

Редактор Т. Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Заказ 1223 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101