Мембранный рулонный элемент

Авторы патента:

B01D63/10 - спирально намотанные мембранные элементы

Владельцы патента RU 2715526:

Первов Алексей Германович (RU)

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод методом обратного осмоса. Мембранный рулонный элемент, содержащий листы сложенной вдвое мембраны, турбулизатор-разделитель, образованный путем наклеивания на поверхность мембраны шариков из упругого материала, обеспечивающих заданную равномерную высоту мембранного канала при скручивании пакетов, и листы дренажа, которые спирально намотаны на перфорированную трубку. Техническим результатом заявляемого мембранного рулонного элемента является повышение ресурса его работы. 2 ил.

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод методом обратного осмоса, в частности к области разделения жидкостей при помощи спиральных рулонных мембранных элементов.

Уровень техники.

Известен мембранный рулонный элемент, установленный в корпусе и состоящий из соосно размещенной в нем перфорированной отвдящей трубки, мембраны, спирально намотанной на трубку, турбулизатора-разделителя, выполненного в виде сетки из полимерных волокон, размещенного в пространстве между слоями мембран и контактирующего с ними, и дренажа [патент США №34117870 кл. 210-32, опубл. 1968].

Недостатком известного устройства является невысокая надежность, обусловленная образованием застойных зон в местах контакта соединения волокон сетки турбулизатора-разделителя с мембраной, и необходимость предотвращения образования на мембране кристаллических осадков. Последнее приводит к зарастанию элемента малорастворимыми солями, снижению ресурса работы мембранного элемента.

Известен мембранный рулонный элемент, расположенный в корпусе и состоящий из соосно установленной в нем перфорированной отводящей трубки, последовательно расположенных турбулизатора-разделителя, мембраны и дренажа; турбулизатор-разделитель выполнен в виде сетки из полимерного материала, скрепленной в местах контакта с мембраной; при этом все элементы намотаны на отводящую трубку [а.с. №1560279 кл. В01D 61/08 от 13.01.87, опубл. 30.04.90].

Недостатком известного устройства является сложность изготовления элемента, обусловленная необходимостью нанесения клеевых соединений разделителя-турбулизатора в местах его контакта с селективным слоем мембраны, деструкция которого неизбежна.

Известен рулонный элемент, состоящий из центральной трубки, прикрепленных к ней и спирально свернутых вокруг нее дренажного материала, между слоями которого расположенные сложенные вдвое мембраны, внутри которых размещены слои сетки турбулизатора-разделителя; при этом на поверхности турбулизатора-разделителя расположены под углом к их оси клеевые швы, образующие U-образный канал, а в месте выхода клеевых швов вокруг элемента разделительная манжета [а.с. №161949 кл. В01D 63/12 от 05.12.88].

Недостатком известного устройства является невысокий ресурс работы мембранного элемента, обусловленный образованием застойных зон в местах контакта соединения волокон сетки турбулизатора-разделителя с мембраной, приводящих к зарастанию элемента малорастворимыми солями; сложность изготовления, обусловленная необходимостью нанесения клеевого шва, образующего U-образный канал, и невысокая надежность эксплуатации из-за деструкции клея в системе, работающей под давлением.

Известен мембранный рулонный элемент, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, состоящий из листов сложенной вдвое мембраны, размещенного между ними дренажа, и слоев турбулизаторов-разделителей, уложенными над каждым из листов мембраны, спирально намотанных на перфорированную водоотводящую трубку. Перед наматыванием элемента на три его свободные стороны наносят клеящее вещество, в качестве которого используют адгезив с высокой и низкой степенью текучести [заявка Японии №2-21290 кл. В01D 63/10 от 19.10.82., опубл. 14.05.90.]

Недостатком неизвестного устройства является невысокий ресурс работы мембранного элемента, обусловленный образованием застойных зон в местах контакта соединения волокон сетки турбулизатора-разделителя с мембраной, приводящих к зарастанию элемента малорастворимыми солями.

Техническим результатом заявляемого мембранного рулонного элемента является повышение ресурса его работы.

Технический результат достигается тем, что в мембранном рулонном элементе, включающем листы сложенной вдвое мембраны, турбулизатора-разделителя в виде наклеенных на поверхность мембраны шариков из упругого материала и листы дренажа, спирально намотанные на перфорированную водоотводящую трубку. Турбулизатором-разделителем являются наклеенные на поверхность мембраны шарики из упругого полимерного материала (пенополистирола).

На чертежах представлены: Фиг. 1 - мембранный рулонный элемент в развернутом виде; Фиг. 2 - напорный канал с турбулизатором-разделителем.

Мембранный рулонный элемент 1 состоит из мембранных пакетов 2, спирально намотанных вокруг перфорированной водоотводящей трубки 3. Каждый пакет 2 состоит из сложенного вдвое листа мембраны 4 и листа дренажного материала 5, уложенного между ними, а роль турбулизатора-разделителя выполняют шарики из полимерного материала 6, наклеенные на поверхности мембран 4 с помощью клеевой композиции 7. Мембранный пакет 2 склеен по кромкам с трех сторон. Шарики, выполняющие роль турбулизатора-разделителя, укладываются на лист мембраны 4 таким образом, чтобы над клеевым швом 8 расстояние между шариками было минимальным, чтобы образовать входной канал 9 исходной воды.

Мембранный рулонный элемент работает следующим образом:

Исходную воду с концентрацией солей до 10000 мг/л подают в мембранный элемент через входной канал 9. Под действием рабочего давления чистая вода проходит через поры полупроницаемой мембраны 4 (композитной или ацетатцеллюлозной) в дренаж 5. Размещение шариков из полимерного материала 6 на поверхности мембраны путем их приклеивания. Наличие клеевой композиции 7 исключает контакт материала поверхности мембраны 4 и разделителя 6 и образование "застойных зон" в местах контакта, тем самым обеспечивая надежность работы мембранного элемента 1 и повышая ресурс его работы. Исходная вода проходит вдоль образованного напорного канала и в виде концентрата отводится из мембранного элемента 1. Часть потока воды под давлением проходит через мембрану 4 и дренаж 5 и отводится через перфорированную водоотводящую трубку 3. Очищенная вода имеет концентрацию солей до 100 мг/л. Предложенный мембранный рулонный элемент по сравнению с известным обладает более высоким ресурсом работы на воде одинакового состава (Московского водопровода). Заявленный мембранный рулонный элемент работает без изменения показателей более 5000 часов, в то время как известный элемент через 300 часов работы уже снижает показатели.

Последнее обуславливается особенностью конструктивного выполнения турбулизатора-разделителя, представляющего собой отдельно расположенные приклеенные к мембранам шарики из упругого полимерного материала. При скручивании пакетов рулонных элементов и неравномерном распределении нагрузки по площади мембраны упругая структура шариков позволяет обеспечить равномерную высоту канала по всей его ширине. Вышеуказанные конструктивные отличия практически исключают образование "застойных зон" в местах контакта сепаратора-турбулизатора и мембраны, где концентрируются малорастворимые соли.

Таким образом, благодаря предложенному устройству достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышение ресурса его работы за счет листов сложенных вдвое мембраны, турбулизатора-разделителя в виде наклеенных на поверхность мембраны шариков из упругого материала и дренажа, спирально намотанные на перфорированную водоотводящую трубку.

Мембранный рулонный элемент, содержащий листы сложенной вдвое мембраны, турбулизатор-разделитель, образованный путем наклеивания на поверхность мембраны шариков из упругого материала, обеспечивающих заданную равномерную высоту мембранного канала при скручивании пакетов, и листы дренажа, которые спирально намотаны на перфорированную трубку.

Изобретение относится к мембранному элементу рулонного типа для разделения компонентов, растворенных в жидкости. Разделитель канала неочищенной воды имеет двухслойную структуру, помещенную между первой разделительной мембраной и второй разделительной мембраной, которые намотаны вокруг водосборной трубы мембранного элемента рулонного типа, и состоящую из первого нитевого ряда и второго нитевого ряда, наклоненных в противоположных направлениях друг от друга относительно направления, параллельного водосборной трубе, причем разделитель канала неочищенной воды содержит поочередно: первую сетчатую структуру, выполненную с возможностью продолжения в направлении протяжения второго нитевого ряда из первого нитевого ряда и второго нитевого ряда; и вторую сетчатую структуру, выполненную с возможностью продолжения в направлении протяжения второго нитевого ряда из первого нитевого ряда и второго нитевого ряда, причем интервал второго нитевого ряда меньше, чем интервал второго нитевого ряда, образующего первую сетчатую структуру.

Электробаромембранный аппарат рулонного типа // 2700379

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа. Предлагается электробаромембранный аппарат рулонного типа, состоящий из корпуса, выполненного из диэлектрического материала, штуцеров для ввода и вывода охлаждающей воды, перфорированной трубки, пленок, имеющих насечки, углубленные в половину от ее толщины, сеток-турбулизаторов, подложек мембран, прикатодных и прианодных мембран, дренажных сеток, являющихся катодом и анодом, устройства для подвода электрического тока, электрических проводов, полимерных перфорированных перегородок с перфорацией в три ряда отверстиями в шахматном порядке по всей длине, штуцеров для отвода прикатодного и прианодного пермеата, штуцеров для отвода ретентата, вертикальной перегородки, коллекторов отвода прианодного и прикатодного пермеата, герметизирующей заливки, сеток-турбулизаторов охлаждающей воды, рулонного элемента, резиновой манжеты, уплотнительной прокладки, герметизирующей прокладки, штуцера подачи исходного раствора, посадочных прокладок, ответного прижимного фланца, торцевых прокладок, антителескопической решетки, втулки, внешних трубок, перегородок, внутренних трубок, клеевой композиции, эллиптических щелей, эллиптических проточек, отверстий, торцевых прокладок, крышки, фиксирующих прокладок, отверстий в фиксирующих прокладках, колец резиновых, внешних отводных трубок, при этом перфорированная трубка изготовлена с перфорацией в виде эллиптических проточек, по периметру которых расположены полуэллипсы, выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, а на внутренней поверхности имеется восемь полуокружностей-проточек, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами π/6, π/3, 2π/3, 5π/6, 7π/6, 4π/3, 5π/3, 11π/6 соответственно, отверстия в фиксирующей прокладке исполнены в виде двух полумесяцев с закругленными краями, на внутренней поверхности внутренней трубки имеется восемь полуокружностей-проточек, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами π/6, π/3, 2π/3, 5π/6, 7π/6, 4π/3, 5π/3, 11π/6 соответственно, внешняя и внутренняя трубки перфорированы эллиптическими щелями, по периметру которых расположены полуэллипсы, выполненные на расстоянии 5 мм и 10 мм друг от друга соответственно, в полимерной перфорированной перегородке имеются эллиптические отверстия, пленки, имеющие насечки, углубленные в половину от ее толщины, составляют по форме параллелограммы, штуцер для ввода охлаждающей воды смещен к разъемной торцевой поверхности корпуса аппарата на 25 мм, штуцер для вывода охлаждающей воды смещен к глухой торцевой поверхности корпуса аппарата на 25 мм.

Витой мембранный модуль и способ диффузионного диализа с режимом противотока // 2699117

Изобретение относится к мембранному модулю для диффузионного диализа или доннановского диализа и соответствующему способу диффузионного диализа. Мембранный модуль для диффузионного диализа жидкостей, содержащий два проточных канала, образованные посредством намотки первого отрезка мембранной пленки и второго отрезка мембранной пленки на центральное тело, причем моток первого отрезка удерживается посредством дистанцирующего элемента на расстоянии от мотка второго отрезка, вследствие чего в результате намотки образованы два отделенных друг от друга проточных канала, каждый из которых ограничен мембранной пленкой, причем мембранный модуль содержит два отрезка мембранной пленки и две поворотные пленки, которые первым отрезком и вторым отрезком поочередно размещены на центральном теле и намотаны вокруг него, вследствие чего образованы четыре проточных канала, причем каждые два проточных канала соединены на конце мотка, вследствие чего два проточных канала образуют область втекания, а два других проточных канала образуют область вытекания на центральном теле, причем предусмотрена возможность размещения на центральном теле соответствующих подводящих труб и отводящих труб, а также предусмотрена возможность поворота протекающей через мембранный модуль соответствующей жидкости на конце мотка.

Упорядоченный фильтрующий материал для очистки биоматериала // 2698822

Изобретение относится к технологии очистки или отделения целевых биоматериалов из жидких смесей. Описан упорядоченный фильтрующий материал для очистки и/или выделения биоматериалов из жидкости, содержащий: (i) первый фильтрующий слой, содержащий анионообменный нетканый субстрат, причем анионообменный нетканый субстрат содержит множество четвертичных аммониевых групп; и (ii) второй фильтрующий слой, содержащий функционализированную микропористую мембрану, причем функционализированная микропористая мембрана содержит множество гуанидильных групп.

Газоразделительный мембранный модуль для работы с химически активным газом // 2691342

Изобретение относится к экономически эффективному газоразделительному мембранному модулю. Газоразделительный мембранный модуль, используемый при работе с кислым газом, содержащий: полую емкость высокого давления, открытую на первом и втором торцах, выполненную из углеродистой стали либо низколегированной стали, при этом емкость высокого давления имеет первую торцевую поверхность на указанном первом торце и вторую торцевую поверхность на указанном втором торце; первую торцевую крышку, выполненную из углеродистой стали либо низколегированной стали, уплотняющую указанный первый торец указанной емкости высокого давления на указанной первой торцевой поверхности, при этом указанная первая торцевая крышка содержит образованный в ней первый канал; вторую торцевую крышку, выполненную из углеродистой стали либо низколегированной стали, уплотняющую указанный второй торец указанной емкости высокого давления на указанной второй торцевой поверхности, при этом указанная вторая торцевая крышка содержит второй образованный в ней канал, при этом указанная емкость высокого давления имеет третий образованный в ней канал; множество газоразделительных мембран, расположенных в емкости высокого давления в виде пучка, при этом множество мембран заключены в трубную решетку из твердого полимера по меньшей мере на одном торце пучка уплотненным образом, при этом каждая из указанных мембран имеет первую сторону и вторую сторону, при этом каждая из указанных мембран предназначена и выполнена для разделения сырьевого газа, содержащего кислый газ, подаваемого к ее первой стороне, посредством проникновения газов через мембрану к ее второй стороне так, чтобы обеспечить газ-пермеат с низким давлением на второй стороне и остаточный газ с высоким давлением на первой стороне, при этом газ-пермеат обогащен одним либо несколькими газами по сравнению с остаточным газом; трубу первого канала, выполненную из высоколегированной стали, сообщающуюся по текучей среде с первым каналом и одной из первых сторон мембран и вторых сторон мембран; трубу второго канала, выполненную из высоколегированной стали, сообщающуюся по текучей среде со вторым каналом и другой из первых сторон мембран и вторых сторон мембран; и по меньшей мере два сжимаемых уплотнительных элемента, содержащих первый и второй сжимаемые уплотнительные элементы, при этом: указанный первый сжимаемый уплотнительный элемент сжат между внешней поверхностью трубы первого канала и внутренней поверхностью первого канала, при этом по меньшей мере одна из указанной внешней поверхности трубы первого канала и указанной внутренней поверхности первого канала снабжена коррозионно-стойкой обшивкой; указанный второй сжимаемый уплотнительный элемент сжат между внешней поверхностью трубы второго канала и внутренней поверхностью второго канала, при этом по меньшей мере одна из указанной внешней поверхности трубы второго канала и указанной внутренней поверхности второго канала снабжена коррозионно-стойкой обшивкой.

Газоразделительный мембранный модуль для работы с химически активным газом // 2691335

Изобретение относится к газоразделительному мембранному модулю. Газоразделительный мембранный модуль, используемый при работе с кислым газом, содержащий: полую емкость высокого давления, открытую на первом и втором торцах, выполненную из углеродистой стали либо низколегированной стали, при этом емкость высокого давления имеет первую торцевую поверхность на указанном первом торце и вторую торцевую поверхность на указанном втором торце; первую торцевую крышку, выполненную из углеродистой стали либо низколегированной стали, уплотняющую указанный первый торец указанной емкости высокого давления на указанной первой торцевой поверхности, при этом указанная первая торцевая крышка содержит образованный в ней канал для сырьевого газа; вторую торцевую крышку, выполненную из углеродистой стали либо низколегированной стали, уплотняющую указанный второй торец указанной емкости высокого давления на указанной второй торцевой поверхности, при этом указанная вторая торцевая крышка содержит образованный в ней канал для остатка, при этом указанная емкость высокого давления имеет образованный в ней канал для пермеата; множество газоразделительных мембран, расположенных в емкости высокого давления в виде пучка, при этом множество мембран заключены в твердый полимер на торце пучка уплотненным образом с образованием первой и второй трубной решетки, при этом каждая из указанных мембран имеет первую сторону и вторую сторону, при этом каждая из указанных мембран предназначена и выполнена для разделения сырьевого газа, содержащего кислый газ, подаваемого к ее первой стороне, посредством проникновения газов через мембрану к ее второй стороне так, чтобы обеспечить газ-пермеат с низким давлением на второй стороне и остаточный газ с высоким давлением на первой стороне, при этом газ-пермеат обогащен одним либо несколькими газами по сравнению с остаточным газом; трубу канала для сырьевого газа, выполненную из высоколегированной стали, сообщающуюся по текучей среде с каналом для сырьевого газа и одной из первых сторон мембран и вторых сторон мембран; трубу канала для остатка, выполненную из высоколегированной стали, сообщающуюся по текучей среде с каналом для остатка и другой из первых сторон мембран и вторых сторон мембран; и по меньшей мере два сжимаемых уплотнительных элемента, содержащих первый и второй сжимаемые уплотнительные элементы, при этом: указанный первый сжимаемый уплотнительный элемент зажат между внутренней поверхностью емкости высокого давления смежно с первой трубной решеткой и внешней поверхностью первой трубной решетки, при этом указанная внутренняя поверхность емкости высокого давления снабжена коррозионно-стойкой обшивкой; указанный второй сжимаемый уплотнительный элемент зажат между внутренней поверхностью емкости высокого давления смежно со второй трубной решеткой и внешней поверхностью второй трубной решетки, при этом внутренняя поверхность емкости высокого давления снабжена коррозионно-стойкой обшивкой.

Электробаромембранный аппарат рулонного типа с низким гидравлическим сопротивлением // 2671723

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электрогиперфильтрации.

Способ и устройство для фильтрации и разделения текучих сред посредством мембран // 2639907

Изобретение относится к фильтрации и разделению текучих сред посредством мембран. Способ фильтрации и разделения текучих сред посредством мембран, включающий в себя по существу герметичный под давлением корпус, в котором расположено множество мембран, по меньшей мере один впуск для направляемой в устройство текучей среды, подлежащей разделению, и по меньшей мере один выпуск для выводимого из устройства пермеата, а также выводимой остающейся фракции, причем мембраны выполнены в виде мембранных подушек, которые имеют область открытия для выхода собирающегося во внутреннем пространстве мембран пермеата, отличающийся тем, что в пакете мембран соответствующую часть мембран различных областей разделения эксплуатируют с соответственно предопределенным, различным давлением подлежащей разделению среды.

Электробаромембранный аппарат рулонного типа // 2634010

Изобретение относится к мембранным аппаратам рулонного типа и может быть использовано для электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электрогиперфильтрации.

Устройство для обработки текучей среды, способ и машина для изготовления такого устройства // 2595701

Устройство для обработки одной текучей среды, снабженное по меньшей мере одной удлиненной пленкой. Пленка изготовлена из теплопроводящей пленки, мембранной пленки или из их комбинации.