Мембранный аппарат с изменяющейся высотой каналов

 

Изобретение относится к области разделения растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Аппарат включает цилиндрический корпус 1, штуцера для подачи 2 и отвода 5 и 6 жидкости, днища 3 и 4, герметично соединенные с пористыми деталями 7 и 8, покрытыми дренажным материалом 9 с нанесенной на него полупроницаемой мембраной 11. Пористые детали выполнены в виде концентрических цилиндров и соединены с днищами 3 и 4 общими основаниями 10. Одна пористая деталь 8 установлена с возможностью совершения круговых движений без соприкосновения со стенками другой пористой детали при помощи эксцентрикового вала 15, при этом ее днище 4 герметично соединено с корпусом 1 с помощью гофра 13. Днище 3 другой пористой детали 7 прикреплено к корпусу 1 жестко. Обеспечено повышение производительности аппарата. 1 ил.

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

Известен элемент для разделения растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации (А. с. СССР N 521902 кл. B 01 D 13/00, B 01 D 31/00, 1976, Б. И. N21), содержащий пористый трубчатый каркас с расположенной на его внутренней поверхности полупроницаемой мембраной и турбулизирующее спиралевидное устройство, имеющее в сечении вид многоугольника, например, квадрата, своими гранями соприкасающееся с мембраной, образуя винтовые каналы; мембранный элемент (А.с. СССР N1430054 кл. B 01 D 13/00, 1988, Б.И. N38) трубчатого типа, состоящий из пористой основы с центральным каналом, на наружной поверхности которой выполнен турбулизатор в виде многозаходной винтовой резьбы, и полупроницаемой мембраны, расположенной на поверхности турбулизатора и повторяющей его форму; турбулизирующая вставка мембранных аппаратов, содержащая плоские мембранные элементы в виде пластин с отверстиями, расположенными под углом к ее поверхности и выполненными с переменным сечением, при этом по длине пластины на каждой ее поверхности отверстия меньшего и большего сечения чередуются, а на поверхности пластины перед каждым отверстием с меньшим сечением выполнены выступы.

Недостатком этих устройств для мембранного разделения растворов является высокое гидравлическое сопротивление движения потока, а также высокий уровень концентрационной поляризации из-за невозможности изменения скорости потока по длине канала при установившемся режиме работы мембранного аппарата.

Технической задачей изобретения является повышение производительности аппарата за счет снижения уровня концентрационной поляризации.

Техническая задача достигается тем, что в аппарате, включающем цилиндрический корпус, штуцера для подачи и отвода жидкости, днища, герметично соединенные с пористыми деталями, покрытыми дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, выполненные в виде концентрических цилиндров и соединенные с днищами общими основаниями, причем одна пористая деталь установлена с возможностью совершения круговых движений без соприкосновения со стенками другой пористой детали при помощи эксцентрикового вала, при этом ее днище герметично соединено с корпусом с помощью гофра, а днище другой пористой детали прикреплено к корпусу жестко.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет интенсифицировать процесс разделения растворов и понизить уровень концентрационной поляризации.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

На фиг. 1 изображен разрез описываемого мембранного аппарата.

Мембранный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1 со штуцерами 2, днищ 3 и 4 со штуцерами 5 и 6, а также герметично соединенных с днищами 3 и 4 пористых деталей (тел) 7 и 8, выполненных в виде концентрических цилиндров, соединенных у поверхности днищ 3 и 4 общими основаниями 10. Поверхность деталей 7 и 8 покрыта дренажным материалом 9 с нанесенной на него полупроницаемой мембраной 11. Днище 4 посредством подшипников 14 соприкасается с эксцентриковым валом 15. Днище 3 герметично соединено с корпусом 1 через прокладку 12, а днище 4 - посредством резиновой гофры 13.

Аппарат работает следующим образом.

Разделяемый раствор через штуцер 16 поступает в аппарат и проходит вдоль поверхности мембран 11 по узкому лабиринту, образованному стенками цилиндров. Часть раствора проникает через мембрану 11 и по пористым деталям 7 и 8 отводится к днищам и удаляется через штуцера. Концентрированный раствор выводится через штуцера 2.

Вал 15 вращается и посредством подшипников 14 приводит в круговое движение днище 4 и прикрепленные к нему пористые тела 8. Получаемое таким образом "перекатывание" стенок тел 8 по стенкам тел 7 обеспечивает сильное уменьшение эффекта концентрационной поляризации раствора у поверхности фильтрующих мембран посредством увеличения скорости раствора за счет уменьшения площади сечения потока и в результате смыва образовавшегося высококонцентрированного слоя. "Перекатывание" осуществляется таким образом, чтобы стенки пористых тел 7 и 8 периодически находились без соприкосновения на минимальном расстоянии друг от друга.

Преимущество предлагаемого аппарата заключается в следующем: - выполнение фильтрующих элементов в виде цилиндров с возможностью круговых движений позволяет за счет увеличения скорости потока в уменьшающихся каналах аппарата снизить эффект концентрационной поляризации и, тем самым, интенсифицировать процесс разделения растворов.

Формула изобретения

Мембранный аппарат с имеющейся высотой каналов, включающий цилиндрический корпус, штуцера для подачи и отвода жидкости, днища, герметично соединенные с пористыми деталями, отличающийся тем, что пористые детали, покрытые дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, выполнены в виде концентрических цилиндров и соединены с днищами общими основаниями, причем одна пористая деталь установлена с возможностью совершения круговых движений без соприкосновения со стенками другой пористой детали при помощи эксцентрикового вала, при этом ее днище герметично соединено с корпусом с помощью гофра, а днища другой пористой детали прикреплено к корпусу жестко.

РИСУНКИ

Рисунок 1