Аппарат для мембранного разделения

 

Изобретение относится к аппаратам для разделения растворов обратным осмосом и ультрафильтрацией и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Трубчатый мембранный аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации содержит корпус, внутри которого установлена дренажная трубка с расположенной на ней мембраной, навинченную на дренажную трубку гайку и размещенную внутри гайки коническую втулку с кольцевыми прорезями для прохода разделяемого раствора, входящую меньшим диаметром в трубчатую мембрану на величину, обеспечивающую минимальный зазор для отвода смол геля между мембраной и внешней поверхностью втулки, имеющего повышенное содержание растворенных веществ. Предложенная конструкция позволяет повысить производительность процесса разделения растворов. 3 ил.

Изобретение относится к разделению растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен аппарат с полыми волокнами малых диаметров [1], которые в виде пучка располагаются в корпусе. Концы полых волокон крепятся в трубных решетках. К трубным решеткам крепятся фланцы со штуцерами для отвода фильтрата. На корпусе аппарата имеются штуцера для входа исходного раствора и выхода концентрата.

Недостатком аппарата этой конструкции является повышенное требование к предварительной очистке разделяемого раствора от взвесей. Кроме того, в процессе разделения на поверхности мембраны образуется слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации), который снижает движущую силу процесса и, следовательно, производительность.

Известен мембранный аппарат [1] трубчатого типа, состоящий из корпуса, внутри которого находится дренажная трубка. На внутреннюю поверхность трубки укладывается мембрана. Разделяемый раствор подается во внутреннюю часть трубки. Под действием перепада давления происходит разделение раствора на низко и высокомолекулярные соединения. Низкомолекулярные соединения в виде фильтрата выводятся с внешней стороны трубки, а высокомолекулярные выводятся с другой стороны трубки.

Недостатком этой конструкции является образование слоя концентрационной поляризации на поверхности мембраны. Это уменьшает движущую силу и снижает производительность процесса.

Целью изобретения является повышение производительности. С этой целью используется слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ. Этот слой отводится устройством, представляющим собой гайку, внутри которой имеется коническая втулка с кольцевыми прорезями, входящая меньшим диаметром в трубчатую мембрану на такую величину, чтобы обеспечить минимальный зазор между мембраной и внешней поверхностью конической втулки, через который будет производиться отвод слоя геля, имеющего повышенное содержание растворенных веществ, другая же часть потока отводится через кольцевые прорези и внутреннюю полость конической втулки.

На фиг. 1, 2, 3 представлено предлагаемое устройство. Оно состоит из гайки 1 на внутренней поверхности которой имеется резьба 2 с помощью которой устройство присоединяется к дренажной трубке 3 на которой находится мембрана 4. Внутри гайки находится коническая втулка 5, которая имеет прорези 6 для прохода разделяемого раствора. Между внешней стороной конической втулки и гайкой имеются переточные и отводные каналы 7 и 8 соответственно для прохода отвода слоя геля, имеющего повышенное содержание растворенных веществ. Крепление устройства осуществляется с помощью фланца 9, в котором имеется выходное отверстие 10.

Устройство работает следующим образом.

При работе мембранного оборудования на поверхности мембраны 4 практически мгновенно (в пределах 1 с [2]) образуется движущийся слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ. Величина концентрации растворенных веществ в геле для большинства гидрофильных соединений находится в пределах 35% [3, 4]. Высота слоя геля по данным авторов [5] имеет величину 3,37^oC6,92 мкм. Поворачивая гайку 1 можно добиться, чтобы расстояние между мембраной 4 и внешней поверхностью конической втулки было минимально и сопоставимо с толщиной слоя геля. После этого открывают отводной канал 8 и добиваются устойчивого отвода концентрата. Уровень содержания растворенных веществ определяют с помощью прибора. Оставшаяся часть раствора проходит через внутреннюю часть конуса и отводится через выходное отверстие 10. Для предотвращения образования застойных зон между конической втулкой и мембраной и возможной турбулизации потока у поверхности мембраны в конической втулке предусмотрены кольцевых прорези 6.

Использование данного устройства позволит наряду с обычной мембраной фильтрацией использовать слоя с повышенным содержанием растворенных веществ, что позволит интенсифицировать процесс разделения и повысит его производительность.

Источники информации 1. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. - М.: Химия, 1986, 272 с.

2. Старов В. М. , Элленгорн С.М., Лялин В.А. Образование гелеобразного слоя молекул биополимера в примембранной области //Химия и технология воды, 1989, N 1, с. 3-6.

3. Цапюк Е.А. Смещение кривых молекулярно-массового задержания ультрафильтрационных мембран в режиме гелеобразования //Химия и технология воды, 1992, N 7, с. 532-537.

4. Lonsdale H. K. The growth of membrane technology. - Membrane Sci, 1982, 10, N 2/3 p. 81-181.

5. Michaels A. S. Ultrafiltration: an adolescent technology. - chem. Technol, 1981, N 1, p. 36-43.

Формула изобретения

Трубчатый мембранный аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации, содержащий корпус, внутри которого установлена дренажная трубка с расположенной на ней мембраной, отличающийся тем, что он снабжен навинченной на дренажную трубку гайкой и размещенной внутри гайки конической втулкой с кольцевыми прорезями для прохода разделяемого раствора, входящей меньшим диаметром в трубчатую мембрану на величину, обеспечивающую минимальный зазор для отвода слоя геля между мембраной и внешней поверхностью втулки, имеющего повышенное содержание растворенных веществ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3