МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК B01D63/06 

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен аппарат для ультрафильтрации вязких жидкостей [1]. Он состоит из корпуса, двух боковых фланцев, снабженных штуцерами для ввода разделяемой жидкости и отвода концентрата. Внутри корпуса расположен полый вал с осевой прорезью, на который насажены фильтрующие элементы. Между ними расположены перемешивающие устройства, один конец которых загнут в виде кольца и надевается на полый вал, а другой - упирается в корпус. Прошедшая через фильтрующие элементы жидкость через осевую прорезь внутри полого вала выводится из аппарата. При вращении полого вала перемешивающие элементы, благодаря тому, что они одним концом упираются в корпус, не вращаются. За счет малой толщины и упругости перемешивающих устройств возникают осевые вибрации, что создает турбулизацию жидкости. Недостатком данного аппарата является низкая производительность.

Известен способ разделения растворов смесей с помощью полупроницаемой мембраны [2]. Очистку поверхности мембраны проводят подачей на нее газа под давлением и осуществлением возвратно-поступательного движения границы раздела двух фаз: газ - концентрируемый раствор. Недостатком способа является турбулизация диффузионного слоя, что приводит к снижению его концентрации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для отвода диффузионного слоя [3], состоящее из корпуса, на котором находится кожух со штуцером. Корпус имеет две кольцевые щели. Внутри корпуса находится полый шток с конусом. Положение штока регулируется при помощи резьбы. Устройство присоединяется к трубчатой мембране. Внутри полости мембраны находится подвижная спираль. Вращение спирали приводит к снятию неподвижного слоя на поверхности мембраны и уменьшению сопротивления трансмембранного переноса. Недостатком данной конструкции при небольших частотах вращения является периодичность очистки поверхности мембраны, а при увеличении частоты вращения - турбулизация отводимого слоя.

Задачей изобретения является увеличение производительности. Это достигается за счет того, что к штоку одним концом присоединяется подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, касающимися мембраны, которые делят канал на четыре сектора, два из которых соединены отверстиями с полостью вала для подачи газа, расположенными под углом 90° друг к другу, второй конец вала выходит через корпус наружу.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из корпуса 1, на котором находится кожух 2 со штуцерами 3 и 4. Корпус имеет две кольцевые щели 5 и 6. Внутри корпуса находится полый шток 7 с конусом. Корпус присоединен к трубчатой мембране 8. Внутри канала мембраны находится подвижный полый вал 9 с насаженными на него лопастями 10, один конец которого крепится к конусу штока 7, а другой выходит через корпус 11 наружу. Вал 9 имеет два отверстия для подачи газа, расположенные под углом 90° друг к другу. Вал 9 приводится во вращение лопастями 12, которые расположены в корпусе 11, присоединенном к другому концу мембраны. На корпусе имеются штуцера 13 и 14 для подвода продукта. К корпусу крепится кожух 15 со штуцерами 16, 17 для подачи газа и отвода фильтрата соответственно.

Устройство работает следующим образом. Исходный раствор под давлением подается в устройство через штуцер 13. Лопасти 10 делят поток на четыре сектора. В двух из них происходит фильтрование раствора, а в остальные осуществляется подача газа. При фильтровании раствора на внутренней поверхности мембраны образуется подвижный диффузионный слой с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации). Диффузионный слой отводится из штуцеров 3 и 4, а основная часть потока - через отверстия в полости штока 7. Через некоторое время на мембране образуется устойчивый неподвижный слой с повышенным содержанием растворенных веществ, который в дальнейшем может преобразоваться в слой геля. Для предотвращения образования слоя геля и сохранения производительности на высоком уровне осуществляют очистку мембраны, которая производится вращением полого вала 9 с лопастями 10 на 180° за счет подачи исходного раствора через штуцер 14. Подача газа турбулизирует среду и в сочетании с вращением лопастей, снимающих неподвижный осадок с поверхности мембраны, позволяет интенсивно производить очистку. При необходимости, для лучшей очистки производят подачу газа через штуцер 16 в направлении, противоположном отводу фильтрата.

Турбулизация среды за счет подачи газа в сочетании с вращением лопастей, снимающих неподвижный осадок с поверхности мембраны, интенсифицирует процесс ее очистки, что позволяет поддерживать производительность по фильтрату на высоком уровне.

Литература

1. Волгин В.Д., Лялин В.А., Назаров В.Д. и др. Аппарат для ультрафильтрации вязких жидкостей: Авторское свидетельство №586919. - Опубл. 05.01.78 в БИ №1.

2. Швец Н.В., Брезгунов В.Н., Колезнев А.С. Способ разделения растворов смесей с помощью полупроницаемой мембраны: Авторское свидетельство №1124999. - Опубл. 23.11.84 в БИ №43.

3. Лобасенко Б.А., Павский В.А., Механошина А.А. и др. Аппарат для мембранного концентрирования: Патент №2217224. - Опубл. 27.11.03 в БИ №33.

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Технический результат - увеличение производительности. Устройство включает кожух со штуцерами для отвода продукта, корпус с двумя кольцевыми щелями и полый шток с конусом. К штоку присоединен подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, касающимися мембраны. Лопасти делят канал на четыре сектора, два из которых соединены отверстиями с полостью вала для подачи газа, отверстия расположены под углом 90° друг к другу. Второй конец вала выходит через корпус наружу. 1 ил.

Мембранное устройство, включающее кожух со штуцерами для отвода продукта, корпус с двумя кольцевыми щелями и полый шток с конусом, отличающееся тем, что к штоку присоединен подвижный полый вал с насаженными на него лопастями, касающимися мембраны, которые делят канал на четыре сектора, два из которых соединены отверстиями с полостью вала для подачи газа, расположенными под углом 90° друг к другу, второй конец вала выходит через корпус наружу.