МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1998 года по МПК B01D63/06 

Изобретение относится к технике мембранного разделения и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известно, что в ходе эксплуатации мембранных установок (в частности, ультрафильтрационных) происходит частичная забивка пор мембраны примесями, находящимися в разделяемом растворе. Это приводит к постоянным промывкам мембран, снижает срок эксплуатации, ухудшает эффективность работы аппарата в целом.

Известен мембранный аппарат, состоящий из цилиндрической обечайки, внутри которой расположен мембранный модуль в виде трубных решеток с закрепленными в них трубчатыми мембранами. По бокам мембранного модуля установлены крышки с патрубками подвода и отвода жидкости.

Недостатком известного мембранного аппарата является то, что для повышения эффективности его работы за счет снижения забивки пор мембраны отложениями применяют повышенные скорости движения жидкостного потока внутри трубчатых мембран, что приводит к росту расхода энергии на перекачку разделяемой смеси.

Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет предварительной очистки жидкости.

Согласно изобретению эта цель достигается путем установки корпуса, внутри которого расположена перегородка с отверстием, делящая корпус на две полости, в одной из них размещен мембранный модуль, трубная решетка которого плотно примыкает по периметру к отверстию в перегородке, в другой полости расположен адсорбционный стакан, закрытый снизу и сверху фильтрующим материалом и соединенный с крышкой и патрубком для подвода жидкости, при этом цилиндрическая обечайка имеет в нижней части перфорацию, один патрубок для отвода жидкости установлен на корпусе, а другой - на крышке, корпуса, причем между крышкой и трубной решеткой мембранного модуля размещена опорная втулка. Кроме того, внутри трубчатых мембран установлены перфорированные по боковой поверхности трубки, один конец у которых заглушен, а второй состыкован с трубной решеткой, при этом в зазоре между внешней поверхностью трубки и внутренней поверхностью мембраны, выполненной из пористого металла, расположен адсорбент в фильтрующем пакете.

По поводу обоснованности перечисленных выше признаков и их взаимосвязи с поставленной целью авторы отмечают следующее.

Совокупная взаимосвязь признаков, изложенная в первом пункте формулы, позволяет проводить процесс мембранного разделения жидких смесей в так называемом "тупиковом режиме", при котором скорость движения жидкого раствора внутри трубчатых мембран равна скорости отвода фильтрата, то есть является минимально допустимой для мембранного разделения и соответственно требует наименьшего расхода энергии для перекачки жидкой смеси, при этом в предлагаемом мембранном аппарате в значительной степени предотвращается забивка мембран отложениями за счет предварительной очистки жидкости, что приводит к повышению эффективности работы аппарата на длительное время.

Улучшение эффективности работы аппарата происходит введением расширения признаков, изложенных в пунктах 2 и 3 формулы, выражающиеся в наличии дополнительного слоя адсорбента, заключенного в фильтрующем пакете находящегося между перфорированной трубкой и трубчатой мембранной, изготовленной из пористого металла. Это дополнение может быть принято во внимание при необходимости комплексной доочистки разделяемой смеси от неблагоприятных примесей, вызывающих осадкообразование на поверхности мембраны.

На основании вышеизложенного авторы считают, что предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид мембранного аппарата; на фиг. 2 - узел с перфорированной трубкой по боковой поверхности.

Мембранный аппарат состоит из корпуса 1, внутри которого размещен мембранный модуль 2 с трубными решетками 3 и трубчатыми мембранами 4. В корпусе 1 установлен адсорбционный стакан 5, закрытый с обеих сторон фильтровальными перегородками 6 и соединенный с крышкой 7 и патрубком 8 для подачи жидкости. Корпус 1 разделен перегородкой 9 с отверстием, к которому плотно примыкает по периметру трубная решетка 3 мембранного модуля 2. На корпусе 1 расположены патрубки для отвода жидкости 10, причем между крышкой 7 и трубной решеткой 3 установлена опорная втулка 12. Цилиндрическая обечайка 13, охватывающая мембранный модуль 2, имеет внизу перфорацию 14.

Внутри трубных мембран 4 установлены перфорированные по боковой поверхности трубки 15, один конец у которых заглушен, а второй соединен с трубной решеткой 3, при этом в полости между перфорированной трубкой 15 и трубчатой мембранной 4 уложен фильтрующий пакет с адсорбентом 16 (показан условно).

Аппарат работает следующим образом. Исходная жидкость под избыточным давлением попадает через патрубок 8 и крышку 7 в адсорбционный стакан 5, где фильтруется через фильтрационные перегородки 6 и адсорбент. При этом происходит предварительная очистка жидкости от взвешенных частиц и растворенных вредных примесей. Очищенная на первом этапе жидкость заполняет полость, в которой размещен адсорбционный стакан 5, и направляется в трубчатые мембраны 4. При прохождении под избыточным давлением жидкости через полупроницаемые трубчатые мембраны образуется фильтрат (окончательно очищенная от примесей жидкость), который стекает вниз мембранного модуля 2 и через перфорацию 14 в цилиндрической обечайке 13 попадает в нижнюю часть корпуса 1, откуда выводится через патрубок 10. Через определенное время адсорбционный стакан 5 извлекается из корпуса 1 и поступает на регенерацию. Для очистки внутренней поверхности трубчатых мембран патрубок 8 подсоединяют к линии с регенерирующим раствором и промывают аппарат при открытых патрубках 10.

Предложенный мембранный аппарат предназначен для удаления микроорганизмов и пирогенов, устраняет привкус и запах, очищает от металлических загрязнений, ядохимикатов, фенола, гуминовых кислот и целого ряда органических примесей. Очищенная мембранным аппаратом вода не дает осадка, прозрачна, приятного вкуса и может быть использована в качестве питьевой. По сравнению с мембранными аппаратами для очистки воды имеются следующие преимущества: большая продолжительность эксплуатации, устойчивость к действию бактерий и микроорганизмов, комплексная очистка от примесей.

Изобретение может быть использовано в пищевой, химической и химико-фармацевтической промышленности и позволяет повысить эффективность работы мембранного аппарата путем предварительной очистки жидкости. Это достигается тем, что в корпусе аппарата размещен трубчатый мембранный модуль и адсорбционный стакан с фильтрующими материалами. В корпусе имеются патрубки для подсоединения к источнику воды отбора очищенной воды. Дополнительно в трубчатые металлические мембраны могут быть установлены перфорированные трубки и пакет с адсорбентом. 1 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Мембранный аппарат, состоящий из цилиндрической обечайки, мембранного модуля, имеющего трубные решетки с закрепленными в них трубчатыми мембранами, крышек, патрубков для подвода и отвода жидкости, отличающийся тем, что мембранный аппарат снабжен корпусом, внутри которого расположена перегородка с отверстием, делящая корпус на две полости, в одной из них размещен мембранный модуль, трубная решетка которого плотно примыкает по периметру к отверстию к перегородке, в другой полости расположен адсорбционный стакан, закрытый снизу и сверху фильтрующим материалом, соединенный с крышкой и патрубком для подвода жидкости, при этом цилиндрическая обечайка имеет в нижней части перфорацию, один патрубок для отвода жидкости установлен на корпусе, а другой на крышке корпуса, причем между крышкой и трубной решеткой мембранного модуля размещена опорная втулка. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что внутри трубчатых мембран установлены перфорированные по боковой поверхности трубки, один конец у которых заглушен, а второй состыкован с трубной решеткой, при этом в зазоре между внешней поверхностью трубки и внутренней поверхностью мембраны расположен адсорбент, заключенный в фильтрующем пакете. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что трубчатые мембраны выполнены из пористого металла.