МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D63/08 

Изобретение относится к разделению смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано, например, в химической, микробиологической, электронной, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления ультрафильтрации, обратного осмоса и других мембранных процессов.

Известен мембранный аппарат, содержащий фланцы с штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с углублением на одной плоскости для образования камеры прохода исходного раствора, в которой размещено турбулизирующее устройство с дренажным устройством на другой плоскости, и с отверстиями для подачи исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, а также контурные и коллекторные герметизирующие прокладки [1]
Недостатками аппарата являются сложность монтажа и неравномерное распределение потока разделяемой смеси по поверхности мембран, а также низкая производительность из-за образования застойных зон в камере прохода исходного раствора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат [2] содержащий верхнюю и нижнюю коллекторные плиты с штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, с размещенными на одной поверхности турбулизирующим устройством, а на другой дренажным устройством в виде каналов, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, и герметизирующие прокладки и прокладки вокруг отверстий вывода пермеата и подачи исходной смеси.

Недостатком этого аппарата является низкий ресурс работы, обусловленный высокой концентрационной поляризацией из-за ламинарного потока исходной смеси над мембраной в продольных каналах турбулизирующего устройства, выключения из работы крайних мембран из-за отсутствия организации потока между коллекторными плитами и прилегающими к ним мембранами и, следовательно, наличием застойных зон между ними, а также из-за затекания в канавки герметизирующих прокладок, устанавливаемых в пазах вокруг отверстий ввода исходного раствора, выхода пермеата и концентрата, ведущего к полному его перекрытию и, следовательно, выводу мембран из работы.

Цель изобретения увеличение ресурса работы мембранного аппарата и повышение эффективности разделения смеси путем увеличения скорости и турбулентности потока жидкости между коллекторными плитами и прилегающими к ним мембранами и устранения застойных зон.

Для этого в мембранном аппарате, содержащем верхнюю и нижнюю коллекторные плиты с штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, с размещенными на одной поверхности турбулизирующим устройством, а на другой дренажным устройством в виде каналов, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, контурные герметизирующие прокладки и прокладки вокруг отверстий вывода пермеата и подачи исходной смеси, верхняя плита снабжена размещенным на внутренней поверхности турбулизирующим устройством, нижняя плита выполнена с каналами на внутренней поверхности, соединенными с каналами мембранных элементов, при этом плиты и каркасные пластины выполнены с канавками для герметизирующих прокладок вокруг отверстий и снабжены шайбами, расположенными под прокладками, а турбулизирующее устройство выполнено в виде выступов, размещенных перпендикулярно потоку исходной смеси.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема мембранного аппарата; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вид снизу коллекторной плиты; на фиг. 5 вид сверху каркасной пластины.

Мембранный аппарат состоит из пакета мембранных элементов, зафиксированного между двумя несущими фланцами (коллекторными плитами) 1 и 2 при помощи стягивающих шпилек либо другого стягивающего устройства (не показано). В плитах 1 и 2 выполнены коллектор 3 для подачи исходной смеси с входным отверстием 4 и выходными отверстиями 5, коллектор 6 для отвода концентрата с входными отверстиями 7 и 8 и выходным отверстием 9, коллектор 10 для отвода пермеата с входными отверстиями 11 и 12 и выходным отверстием 13, коллектор 14 для отвода пермеата с входными отверстиями 15 17 и входным отверстием 18.

Пакет мембранных элементов состоит из чередующихся полупроницаемых мембран 19 21 и каркасных пластин 22 и 23. На полупроницаемых мембранах 19 21 соосно с отверстиями в каркасных пластинах 22 и 23 выполнены отверстия 24. На нижней стороне каркасных пластин 22 и 23 размещено турбулизирующее устройство в виде выступов 25, которые могут быть выполнены V-образной, прямоугольной или иной формы. На каркасных пластинах 22 и 23 имеются отверстия 26 для сбора концентрата через канавки 27 и отверстия 28 для входа исходной смеси через канавки 29. Вокруг отверстий 26 и 28 выполнены концентрические канавки 30 с металлическими шайбами (кольцами) 31, предотвращающими затекание герметизирующих прокладок 32 в канавки 27 и 29. Отверстия в коллекторной плите 1, соосные отверстиям 26 и 28 в каркасных пластинах и отверстиям 24 на полупроницаемых мембранах, выполнены глухими для исключения попадания концентрата или исходной смеси в коллекторы 10 и 14 пермеата. Концентрические канавки 30 выполнены с обеих сторон каркасных пластин в шахматном порядке: если с одной стороны имеются каналы, то с другой в этом же месте они отсутствуют. Этим обеспечивается разводка (распределение) потоков.

На верхней плоскости каркасных пластин 22 и 23 и нижней корректорной плиты 2 выполнено дренажное устройство в виде каналов 33, имеющих выход через каналы 43 и 35 к отверстиям 36 и 37, концентрические канавки 38, в которых размещены герметизирующие прокладки 39 с металлическими шайбами 40 (кольцами). По периметру каркасных пластин 22 и 23 выполнены канавки 41, в которых размещены герметизирующие прокладки 42, предотвращающие вытекание жидкости из аппарата.

Использование: в химической, микробиологической, электронной, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления ультрафильтрации, обратного осмоса и других мембранных процессов. Сущность изобретения: в мембранном аппарате с коллекторными плитами, каркасными пластинами и мембранами турбулизирующее устройство выполнено в виде выспупов, размещенных перпендикулярно потоку жидкости на поверхности каркасных пластин и на внутренней поверхности верхней плиты. На другой поверхности пластин и на внутренней поверхности нижней плиты выполнено дренажное устройство в виде каналов. 5 ил.

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий верхнюю и нижнюю коллекторные плиты со штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, с размещенными на одной поверхности турбулизирующим устройством, а на другой дренажным устройством в виде каналов, и полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, контурные герметизирующие прокладки и прокладки вокруг отверстий вывода пермеата и подачи исходной смеси, отличающийся тем, что верхняя плита снабжена размещенным на внутренней поверхности турбулизирующим устройством, нижняя плита выполнена с каналами на внутренней поверхности, соединенными с каналами мембранных элементов, при этом плиты и каркасные пластины выполнены с канавками для герметизирующих прокладок вокруг отверстий и снабжены шайбами, расположенными под прокладками, а турбулизирующее устройство выполнено в виде выступов, размещенных перпендикулярно к потоку исходной смеси.