ИОНООБМЕННЫЙ АППАРАТ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1997 года по МПК B01J47/10 

Предлагаемое техническое решение относится к области обессоливания, умягчения и очистки воды на молекулярном уровне и может быть использована в основных процессах при водоподготовке, ионообмене в химической технологии растворов и в экологии при очистки сточных вод.

Известен ионообменный аппарат непрерывного действия, содержащий корпус с ионообменной загрузкой, секции обессоливания воды, концентрирования, регенерации, противоточной и прямоточной промывки ионообменной загрузки, коллекторы подачи обрабатываемой воды и отвода фильтрата, расположенные в секции обессоливания воды, коллекторы воды низкоконцентрированного регенерационного раствора и отвода отмытых загрязнений, размещенные в секции регенерации, коллекторы ввода деминерализованной воды и отвода отработанного регенерационного раствора, размещенные в секции противоточной промывки, коллектор ввода промывочной воды, расположенный в секции прямоточной промывки, и устройство транспортирования ионообменной загрузки [1]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся невысокая производительность и сложность конструкции из-за истираемости частиц ионита и проблемы их равномерной подачи и отвода из аппарата.

Известен аппарат для ионообменных процессов, содержащий корпус с патрубками для подачи и вывода ионообменной смолы и раствора и расположенные в корпусе дренажную решетку, эрлифтные трубы для перемешивания пульпы и ее подачи и устройство для отбора смолы, выполненное в виде W-образного желоба, имеющего в нижней части отверстия, и соединенный с последними коллектор [2]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся невысокие скорости движения плотного слоя ионита, исходной жидкости и регенерационного раствора и сложность конструкций, обеспечивающих равномерную подачу и отвод ионита из аппарата.

Наиболее близким к заявляемому объекту техническим решением является ионообменный аппарат, содержащий корпус с ионитами в виде бесконечной ленты, установленной с возможностью движения при помощи приводных, несущих и направляющих роликов, вертикальные камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов с патрубками ввода и вывода очищаемой жидкости и регенерационного раствора [3]
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая производительность из-за малого объема ионообменной ленты, участвующей в ионообменных процессах очистки исходной жидкости и регенерации.

Задачей изобретения является повышение производительности ионообменного аппарата непрерывного действия.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого ионообменного аппарата непрерывного действия, является увеличение скоростей массопередачи ионов при очистке исходной жидкости и регенерации и интенсификация массообменных процессов, что приводит к увеличению производительности аппарата.

Поставленный технический результат достигается тем, что ионообменный аппарат непрерывного действия содержит корпус с ионитами в виде бесконечной ленты, установленной с возможностью движения при помощи приводных, несущих и направляющих роликов, вертикальные камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов с патрубками ввода и вывода исходной жидкости и регенерационного раствора, причем лента выполнена в виде многослойной ткани из чередующихся слоев электропроводного материала и ионообменного материала, а камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов выполнены из диэлектрического материала, на противоположных поверхностях которых установлены пластинчатые электроды с клеммами для присоединения к источнику тока.

Выполнение ленты из нескольких чередующихся слоев из ионообменного и электропроводного материала позволяет многократно увеличить ионообменную емкость и интенсифицировать скорость массопереносных процессов в камерах очистки исходной жидкости и регенерации ленты за счет создания плотного противоточного движения ионообменного материала с очищаемой жидкостью и регенерационным раствором и организации развитого гидродинамического режима с равномерным распределением фаз и устранением застойных зон. Выполнение камер очистки исходной жидкости и регенерации ленты из диэлектрического материала и установка в них на противоположных сторонах пластинчатых электродов с клеммами для присоединения к источнику тока позволяет вести процессы ионообмена с исходной жидкостью и регенерации ленты в электрических полях, что также способствует интенсификации массообменных процессов и увеличению производительности ионообменного аппарата непрерывного действия. Кроме того, электрическое поле позволяет уменьшить расход регенерационного раствора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по соответствующему законодательству.

На чертеже показан общий вид ионообменного аппарата непрерывного действия.

Аппарат состоит из корпуса 1 с ионитами в виде бесконечной ленты 2, приводных 3, несущих 4 и направляющих 5 роликов, вертикальной камеры 6 очистки исходной жидкости и вертикальной камеры 7 регенерации ионитов. Вертикальная камера 6 снабжена патрубком 8 ввода и патрубком 9 вывода исходной жидкости, а вертикальная камера 7 снабжена патрубком 10 ввода и патрубком 11 вывода регенерационного раствора. Лента 2 выполнена в виде многослойной ткани из чередующихся слоев 12 и 13 электропроводного материала и ионообменного материала, а камеры 6 и 7 очистки исходной жидкости и регенерации ионитов выполнены из диэлектрического материала (например, пластмассы или покрыты резиной или эбонитом), на противоположных поверхностях которых установлены пластинчатые электроды 14 с клеммами 15 для присоединения к источнику тока. Пластинчатые электроды 14 имеют ширину, равную ширине ионообменной ленты 2. Общее расстояние между пластинчатыми электродами 14 в каждой камере 6 и 7 равно или несколько больше толщины всех слоев ленты 2, что обеспечивает создание в камерах по их прямоугольному сечению плотного ионообменного слоя.

При вращении приводных роликов 3 проводится в движение бесконечная лента 2 с вращением несущих 4 и направляющих 5 роликов. На клеммы 15 подается потенциал от источников тока. Снизу по патрубку 8 противотоком к движущейся ленте 2 в камеру очистки 6 подается исходная жидкость, которая после очистки выводится через патрубок вывода 9. Регенерационный раствор подается сверху через патрубок ввода 10 в камеру 7 регенерации ионитов навстречу движущейся снизу вверх ленте 2 и выводится через патрубок 11 вывода регенерационного раствора. Потенциал от клемм 15 подается на поверхность пластинчатых электродов 14, установленных в камере 6 очистки исходной жидкости и камере 7 регенерации ионитов.

Так как лента 2 выполнена в виде многослойной ткани из чередующихся слоев 12 и 13 электропроводного и ионообменного материала (например, углеродных нитей), то это позволяет увеличить плотность тока между исходной жидкостью и ионообменным материалом 13 в камере 6 очистки исходной жидкости и регенерирующим раствором и ионообменным материалом 13 в камере 7 регенерации ионитов и в 1,5-2 раза увеличить скорость ионообмена и производительность [3]
Так как прямоугольные сечения камеры очистки 6 исходной жидкости и камеры регенерации 7 ионитов практически полностью заполнены лентой 2 в виде многослойной ткани с чередующимися слоями 12 и 13 электропроводного и ионообменного материала, то очистка исходной жидкости и регенерация ионита идут в плотных слоях в противоположном режиме с большими скоростями, что увеличивает скорость процессов массопередачи, уменьшает расход регенерирующего раствора и в конечном счете повышает производительность ионообменной колонны непрерывного действия.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение, предназначено для ионообменной очистки растворов в основной химической технологии, для обессоливания, умягчения воды при водоподготовке и в экологии при очистке сточных вод;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Использование: умягчение, обессоливание и очистка воды. Сущность изобретения: ионообменный аппарат непрерывного действия содержит корпус с ионитами в виде бесконечной ленты, установленной с возможностью движения при помощи приводных, несущих и направляющих роликов, камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов с патрубками воды и вывода исходной жидкости и регенерационного раствора, при этом лента выполнена в виде многослойной ткани из чередующихся слоев электропроводного материала и ионообменного материала, а камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов выполнены из диэлектрического материала, на противоположных поверхностях которых установлены пластинчатые электроды с клеммами для присоединения к источнику тока. 1 ил.

Ионообменный аппарат непрерывного действия, содержащий корпус с ионитами в виде бесконечной ленты, установленной с возможностью движения при помощи приводных, несущих и направляющих роликов, вертикальные камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов с патрубками ввода и вывода исходной жидкости и регенерационного раствора, отличающийся тем, что лента выполнена в виде многослойной ткани из чередующихся слоев электропроводного материала и ионообменного материала, а камеры очистки исходной жидкости и регенерации ионитов выполнены из диэлектрического материала, на противоположных поверхностях которых установлены пластинчатые электроды с клеммами для присоединения к источнику тока.