Аппарат для мембранного концентрирования

 

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Технический результат - увеличение производительности процесса и снижение энергозатрат. Аппарат для мембранного концентрирования включает кожух с патрубком для отвода продукта, внутри которого расположен корпус с двумя кольцевыми щелями. По оси аппарата расположен направляющий стержень, на котором находится конус с раздвижными лопастями. Последние установлены с возможностью перемещения по направляющему стержню вдоль мембраны. 2 ил.

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

Известно устройство с конической втулкой, предназначенное для отвода диффузионного слоя с повышенным содержанием растворенных веществ [1]. Недостатком этого устройства является турбулизация отводимого слоя и смешивание его с основным потоком, что существенно снижает его концентрацию.

Известно также устройство для отвода диффузионного слоя [2], в котором возможно проведение очистки мембраны. Отвод слоя осуществляется с помощью подвижного конуса, находящегося в канале аппарата, который создает разность давлений в двух кольцевых щелях, в одну из которых он засасывается. При движении среды возможно смещение конуса относительно оси аппарата, что может повлечь за собой неустойчивый отвод диффузионного слоя и перемешивание его с основным потоком. Это снижает эффективность его работы. Очистка мембраны производится "ершом", закрепленным на торцевой части конуса, который перемещается в канале мембранного аппарата. "Ёрш" оказывает высокое гидравлическое сопротивление потоку, что увеличивает затраты энергии.

Целью изобретения является снижение энергоемкости аппарата. Для реализации указанной цели предложено устройство, имеющее во внутренней полости подвижный конус с раздвижными лопастями, выполненными таким образом, что в рабочем режиме, во время фильтрования, они располагаются параллельно потоку, а в режиме очистки разжимаются за счет обратного движения потока, очищая поверхность мембраны при перемещении конуса.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство (во время отвода слоя концентрата), на фиг.2 - устройство в режиме очистки.

Устройство состоит из корпуса 1, на котором находится кожух 2 со штуцером 3. Корпус имеет две кольцевые щели 4 и 5. Внутри корпуса находится направляющий стержень 6, на котором находится конус 7, с раздвижными лопастями 8. Устройство присоединяется к трубчатой мембране 9.

Устройство работает следующим образом.

Исходный раствор под давлением подается по трубчатой мембране 9. Происходит мембранная фильтрация, при этом на внутренней поверхности мембраны образуется слой с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации). Поток и слой устремляются в корпус 1, в котором выполнены две кольцевые щели 4 и 5. В области щели 4 образуется давление больше, чем в сечении, где расположена щель 5. Это достигается за счет конуса 7. Величина общего давления, создаваемого в кожухе 2, будет меньше, чем в сечении щели 4, но больше, чем в сечении щели 5. Вследствие чего слой концентрата с большим содержанием растворенных веществ с внутренней поверхности корпуса 1 за счет разности давлений в сечении щели 4 и кожухе 2 будет засасываться в кожух, а оттуда через штуцер 3 удаляться. Основная часть потока будет проходить между образующей конуса и корпусом и отводиться из аппарата. При этом элементы очищающего приспособления располагаются параллельно потоку и не препятствуют протеканию раствора, за счет чего сопротивление движению потока со стороны лопастей будет минимальным.

Через некоторое время на мембране вследствие концентрационной поляризации образуется устойчивый неподвижный слой с повышенным содержанием растворенных веществ, который в дальнейшем может преобразоваться в слой геля. Это значительно снижает скорость процесса, а следовательно, и производительность. Для очистки мембраны изменяют направление движения потока. Конус 7 и раздвижные лопасти 8 перемещаются по направляющему стержню вдоль мембраны 9. Необходимость установки стержня вызвана тем, чтобы ограничить радиальные перемещения конуса, находящегося в корпусе в процессе отвода поверхностного слоя концентрата, и тем самым добиться его устойчивой работы, критерием которой является большее содержание задерживаемых веществ в отводимом слое. Раздвижные лопасти 8 под действием потока прижимаются к внутренней поверхности мембраны, счищая слой осадка. После прохода конуса вдоль мембраны направление движения потока вновь изменяют, и он возвращается в исходное положение. При необходимости операцию повторяют до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень очистки мембраны.

Использование данной конструкции позволит снизить энергозатраты за счет предлагаемого конструктивного исполнения очищающего приспособления и стабилизировать процесс отвода диффузионного слоя, что в итоге приведет к увеличению производительности.

Литература

1. Лобасенко Б.А., Иванец В.Н., Космодемьянский Ю.В. и др. Аппарат для мембранного разделения. Патент №2119378. - Опубл. 27.09.98. в Б.И. №27.

2. Лобасенко Б.А. Аппарат для мембранного концентрирования. Патент №2164168.-Опубл. 20.03.2001. Б.И. №8.

Формула изобретения

Аппарат для мембранного концентрирования, включающий кожух с патрубком для отвода продукта, внутри которого находится корпус с двумя кольцевыми щелями, отличающийся тем, что по оси аппарата расположен направляющий стержень, на котором находится конус с раздвижными лопастями, при этом последние установлены с возможностью перемещения по направляющему стержню вдоль мембраны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2