Способ фильтрации жидкости через однородные и композитные мембраны и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области ультра- и микрофильтрации жидкостей и может быть использовано в медицине, фармацевтике, биотехнологии, химической, пищевой промышленности и машиностроении. Способ фильтрации жидкости включает пропускание очищаемой жидкости через мембраны, имеющие поры, в электрическом поле, созданном постоянным напряжением. Устройство включает однородные или композитные мембраны, имеющие поры. Обе поверхности мембраны покрыты пленкой из токопроводимого материала, к которым подведено постоянное напряжение, причем пленка на одной стороне мембраны подключена к положительному, а пленка на другой стороне мембраны - к отрицательному полюсу источника тока. Технический результат - расширение области применения устройства очистки, повышение эффективности работы устройства, увеличение производительности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ультра- и микрофильтрации жидкостей и может быть использовано в медицине, фармацевтике, биотехнологии, химической, пищевой промышленности и машиностроении.

Известны композитные мембраны для процессов осмоса (см. Технический справочник по обработке воды: в 2 т. T.1: пер. с фр. - СПб.: Новый журнал, 2007, стр.278-280, рис.48), состоящие из пористой основы с нанесенной на одной стороне тонкой пленкой. Способность таких мембран к разделению в первую очередь определяется свойствами наружной пленки, тогда как подстилающий слой обеспечивает механическую прочность мембраны, не оказывая сопротивления переносу вещества.

К композитным (или, как еще их называют, композиционным) мембранам относятся полупроницаемые анизотропные мембраны, состоящие из двух или более изготовленных отдельно и соединенных друг с другом различным образом. К однородным (или, как еще их называют, изотропным) мембранам относятся полупроницаемые мембраны, имеющие однородную структуру во всех измерениях (см. 1. Терминология. Кафедра мембранной технологии. РХТУ им. Менделеева. 2. Кудряшо В.Л. и др. Современные отечественные конкурентоспособные обратноосмотические, нанофильтрационные и микрофильтрационные мембранные элементы, установки и технологии для ликероводочной и спиртовой промышленности. Мембраны. Серия - критические технологии, 2004, №3 (23), с.24).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа фильтрации, относится то, что производительность фильтрации таких мембран определяется давлением фильтрующей среды перед композиционной мембраной. В то же время увеличение давления жидкости сдерживается механической прочностью самой мембраны.

Известен способ интенсификации процесса пропускания жидкости в капиллярах (микроканалах) посредством так называемых осмотических насосов (см. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. - М.: Машиностроение, 2007, рис.7.44, стр.419-420), действие которых основано на образовании двойного электрического слоя на границе стенка - жидкость. Напряжение, приложенное к каналу, действует на заряды в жидкости и вызывает ее интенсивное движение.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа фильтрации, относится то, что напряжение подводится непосредственно в канале фильтровального элемента.

Сущность предлагаемого способа фильтрации жидкости заключается в том, что прохождение жидкости в порах мембраны осуществляется в электрическом поле, созданном постоянным напряжением, причем положительный заряд накладывается на одну сторону, а отрицательный заряд - на другую сторону плоской мембраны.

Сущность устройства, обеспечивающая работу предлагаемого способа фильтрации жидкости, заключается в том, что обе поверхности мембраны покрыты пленкой из токопроводимого материала, к которым подведено постоянное напряжение, причем к пленке на одной стороне мембраны подведен положительный, а к пленке на другой стороне мембраны - отрицательный полюс.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат:

- расширение области применения устройства очистки,

- повышение эффективности работы устройства.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложенный способ включает пропускание очищаемой жидкости через однородную или композитную мембраны, имеющие поры.

Особенность заключается в том, что способ фильтрации жидкости через однородные и композитные мембраны осуществляется в электрическом поле, созданном постоянным напряжением, причем положительный заряд накладывается на одну сторону, а отрицательный заряд - на другую сторону плоской мембраны.

Устройство для осуществления способа фильтрации включает в себя однородные или композитные мембраны, имеющие поры.

Особенность заключается в том, что обе поверхности мембраны покрыты пленкой из токопроводимого материала, к которым подведено постоянное напряжение, причем к пленке на одной стороне мембраны подведен положительный, а к пленке на другой стороне мембраны - отрицательный полюс.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном изобретении, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Конструкция изобретения, реализующая заявленный способ, представлена на фиг.1 и 2.

Устройство включает в себя корпус фильтра 1, входной патрубок 2, выходные патрубки 3, 4 и 5, мембрану 6, состоящую из основы 7, покрытой пленками 8 и 9. Причем к пленке 8 подведен отрицательный, а к пленке 9 - положительный электрический полюс.

Устройство работает следующим образом. Очищаемая жидкость по входному патрубку 2 подается в корпус 1 фильтра. Проходя через мембраны 6, жидкость очищается от растворенных веществ и по патрубкам 3 и 4 направляется потребителю. Часть жидкости (концентрированный рассол) по патрубку 5 отправляется на дальнейшую очистку. С целью интенсификации процесса фильтрации (увеличения производительности) к пленкам 8 и 9 подводится постоянное напряжение. Возникающие между пленками электромагнитные силы действуют на ионы и диполи, содержащиеся в жидкости, приводя их в движение. Благодаря вязкости они увлекают в нужном направлении молекулы всей жидкости.

Таким образом предложенный способ и устройство фильтрации жидкости через однородные и композитные мембраны позволяет повысить эффективность работы устройства в части увеличения производительности мембран без увеличения давления подаваемой жидкости.

Изменение величины напряжения на пленках 8 и 9 позволит расширить область применения устройства очистки за счет регулировки способности пропускания тех или иных растворенных в жидкости веществ.

Таким образом, вышеизложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для ультра- и микрофильтрации жидкостей и может быть использовано в медицине, фармацевтике, биотехнологии, химической, пищевой промышленности и машиностроении;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить достижение поставленных технических задач. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

1. Способ фильтрации жидкости через однородные и композитные мембраны, включающий пропускание очищаемой жидкости через однородную или композитную мембраны, имеющие поры, отличающийся тем, что прохождение жидкости в порах мембраны осуществляется в электрическом поле, созданном постоянным напряжением, причем положительный заряд накладывается на одну сторону, а отрицательный заряд - на другую сторону мембраны.

2. Устройство фильтрации жидкости, включающее однородные или композитные мембраны, имеющие поры, отличающееся тем, что обе поверхности мембраны покрыты пленкой из токопроводимого материала, к которым подведено постоянное напряжение, причем пленка на одной стороне мембраны подключена к положительному, а пленка на другой стороне мембраны - к отрицательному полюсу источника тока.