Фильтр для газообразных сред, аппарат для фильтрации газообразных сред и способ изготовления фильтра

 

Использование: в различных областях промышленности для селективного удерживания газообразных веществ или твердых частиц в процессах разделения, анализа или в препаративных целях. Сущность изобретения: фильтр выполнен в виде пористого слоя из спрессованных частиц твердого материала. Частицы получены путем замораживания смеси ингредиентов до твердого состояния, измельчения твердого материала с последующей сублимационной сушкой. Степень сжатия частиц в слое составляет 1,1 - 5. Аппарат для фильтрации содержит корпус из двух частей с уплотнительными ребордами на обращенных друг к другу торцах. Между ребордами герметично зажата кольцевая рамка, в выемке которой размещен фильтр, выполненный из спрессованных частиц. С двух сторон фильтра имеются опорные сетчатые пластины. Способ изготовления фильтра заключается в замораживании смеси жидкого или пастообразного полимерного вещества с сольватационной, разбавляющей или диспергирующей жидкостью при (-40) - (-80)С, измельчении полученного твердого вещества с последующей сублимационной сушкой частиц и формировании из них пористого слоя со степенью сжатия 1,1 - 5. 3 с. и 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к фильтрации и может быть использовано в различных областях промышленности для селективного удерживания газообразных веществ или твердых частиц в процессах разделения, анализа или в препаративных целях.

Цель изобретения: расширение технологических возможностей при улавливании субмикронных частиц.

На чертеже изображен аппарат для фильтрации газообразных сред.

Фильтр согласно изобретению выполнен в виде пористого слоя из спрессованных частиц, которые получают путем замораживания исходного материала, его измельчения с последующей сублимационной сушкой частиц. Степень сжатия частиц в слое составляет 1,1 - 5. В частности, степень сжатия может составлять от 1,2 до 4 и предпочтительно 1,25 - 3,60. В твердый материал может быть введен когезионный агент, в частности, из группы пластификаторов, в количестве 1 - 75 мас. % . Твердый материал растворим или диспергирован в растворителе, представляющем собой воду, неорганические неводные растворители, органические растворители и их смеси.

Аппарат для фильтрации газообразных сред содержит фильтрующий элемент 1, выполненный описанным образом, расположенный перпендикулярно фильтруемому потоку герметично зажатый между двумя частям 2 и 3 корпуса. Трубопровод 4 присоединен к части 2 корпуса и служит для ввода фильтруемого потока. Трубопровод 5 присоединен к части 3 корпуса и служит для вывода отфильтрованного потока. На торце части 2 имеется уплотнительная реборда 6, а на торце части 3 имеется уплотнительная реборда 7. Фильтрующий элемент 1 помещен между проницаемыми сетчатыми пластинами 8, 9 в кольцевой выемке 10 кольцевой боковой рамки 11. Реборды 6 и 7 служат в качестве периферических зажимов, удерживающих на месте фильтрующий элемент 1 между пластинами 8, 9. Ячейки сеток пластин 8, 9 имеют в свету размер намного выше диаметра микронных и субмикронных частиц, удерживаемых при фильтровании. Верхняя пластина 9 опирается на кольцевую площадку 12 рамки 11 и взаимодействует с ребордой 6. Нижняя сетка опирается на кольцевую площадку 13 рамки 11 и взаимодействует с ребордой 7. В качестве средства бокового уплотнения на частях 2 и 3 корпуса имеются кольцевые желобки 14, 15, расположенные вблизи их торцов. Боковые стенки 16, 17 рамки 11 герметично соединяются с торцами частей 2, 3 корпуса при помощи размещаемых в желобки 14 и 15 кольцевых уплотнительных элементов (не показаны).

Способ изготовления фильтра 1 состоит из следующих операций.

Смесь жидкого или пастообразного полимерного вещества с сольватационной, разбавляющей или диспергирующей жидкостью замораживают при температуре (-40) - (-80)^оС, получая таким образом твердый материал, который затем измельчают. Частицы измельченного твердого материала подвергают сублимационной сушке и формируют из них пористый слой путем сжатия до степени 1,1 - 5.

П р и м е р 1. Готовят водный 7,5 мас. % раствор декстрана 70 в воде. Осветленный раствор наливают на высоту 10 мм в цилиндрические закрываемые чашками Петри сосуды диаметром 60 мм, стенки которых предварительно силиконизированы. Затем постепенно замораживают при температуре -50^оС. Замороженный материал лиофилизируют под вакуумом (0,01 торр, или около 1,333 Па), после чего приводят к атмосферному давлению и комнатной температуре путем снятия вакуума за счет нейтрального и сухого газа (азота). Полученный материал в виде цилиндрического диска помещают в рамку 11 и собирают аппарат для фильтрации по описанной конструкции. Через аппарат насосом просасывают со скоростью 40 мл/с воздух, содержащий латексные частицы двух размеров 0,176 и 0,62 мкм стабильной концентрации. Эффективность сепарации фильтром частиц размером 0,62 мкм составила 90% , а для частиц размером 0,176 мкм - 95% . Неполнота улавливания частиц связана с тем, что полученному материалу недостает эластичности и поэтому в процессе высушивания во время зажима в аппарате, в его толще возникают микротрещины.

П р и м е р 2. Готовят водный раствор, содержащий 4% декстрана 70, 4% фармакоата 603 или оксипропилметилцеллюлозы и 0,0125% сахарозы. Осветленный раствор выливают в металлические прямоугольные чашки, предварительно силиконизированные, на высоту 10 мм и замораживают при - 50^оС. Полученные пластины размельчают на холоде с помощью молотковой дробилки до получения гранул с размером 2 - 3 мм, которые затем лиофилизируют или подвергают сублимационной сушке, как в примере 1. В рамку, закрытую снизу сеткой, опирающуюся на кругообразную диафрагму, засыпают полученные частицы на общую высоту 50 мм или 25 мм. На доске-основании размещают заполненную частицами рамку и плотно входящим в нее поршнем осуществляют контролируемое сжатие до уменьшения высоты слоя частиц в определенной степени, получая фильтрующий элемент в виде компактного однородного диска. Фильтрацию осуществляют в описанном аппарате. Результате процесса фильтрации при использовании фильтров с различной степенью сжатия частиц в слое приведены в табл. 1.

Эти результаты показывают, что можно достигнуть практически абсолютное удержание почти всей совокупности наиболее мелких частиц из газового потока.

В табл. 2 приведены составы материала фильтра с различным содержанием когезионного агента - Фармакоата 603 (1 и 75 мас. % ).

При степени сжатия частиц составов 1 и 2, равной 3,6, эффективность удержания частиц с размером 0,107 мкм превышает 99% . (56) Патент Франции N 2353323, кл. В 01 D 13/94, 1977.

Патент США N 3455455, кл. В 01 D 35/00, 1969.

Формула изобретения

1. Фильтр для газообразных сред, выполненный в виде пористого слоя из спрессованных частиц измельченного твердого материала, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей твердый материал получен путем замораживания, частицы, полученные после его измельчения, подвергнуты сублимационной сушке и степень их сжатия в слое составляет от 1,1 до 5.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что степень сжатия частиц в слое составляет от 1,2 до 4, предпочтительно 1,25 - 3,60.

3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что твердый материал содержит когезионный агент, в частности, из группы пластификаторов, в количестве 1 - 75 мас. % .

4. Фильтр по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что твердый материал растворим или диспергирован в растворителе, представляющем собой воду, неорганические неводные растворители, органические растворители и их смеси.

5. Аппарат для фильтрации газообразных сред, содержащий корпус, выполненный из двух частей с уплотнительными ребордами на обращенных друг к другу торцах, трубопровод для ввода потока, присоединенный к первой части, трубопровод для вывода потока, присоединенный к другой части, герметично зажатую между двумя частями корпуса кольцевую боковую рамку, размещенный в кольцевой выемке рамки фильтр, размещенную под фильтром опорную проницаемую пластину, взаимодействующую с ребордой второй части корпуса и рамкой, образуя герметичное соединение, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, он снабжен второй проницаемой опорной пластиной, размещенной над фильтром, взаимодействующей с ребордой первой части корпуса и рамкой, образуя герметичное соединение, обе опорные пластины выполнены в виде сеток, фильтр выполнен в виде слоя сжатых частиц из измельченного твердого материала, полученного путем замораживания, подвергнутых сублимационной сушке.

6. Способ изготовления фильтра, включающий измельчение твердого материала, сжатие частиц с получением пористого слоя, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, твердый материал получают путем замораживания смеси жидкого или пастообразного полимерного вещества с сольватационной, разбавляющей или диспергирующей жидкостью при температуре -40 . . . -80^oС, а измельченные частицы подвергают сублимационной сушке и их сжатие осуществляют до степени 1,1 - 5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2