МЕМБРАННЫЙ УЛЬТРАМИКРОФИЛЬТРАЦИОННЫЙ РУЛОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК B01D63/10 B01D61/08 B01D61/18 

Изобретение относится к конструкции мембранного ультра-микрофильтрационного рулонного элемента, работающего по методу т.н. «тупиковой фильтрации», и к способу изготовления этого элемента.

Такой мембранный рулонный элемент (далее для краткости - МФРЭ), как и известные мембранные рулонные элементы, работающие по методу «проточной фильтрации», состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки, прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов, содержащих дренаж и полупроницаемую мембрану на подложке, и манжеты, расположенной на одном из торцов рулонного элемента.

Используемые в МФРЭ полупроницаемые ультра- и микрофильтрационные мембраны имеют сквозные отверстия-поры, размер которых (средний диаметр) составляет от 0,005 до 5,0 мкм соответственно, меньший, чем средний размер частиц вещества, которые отделяются (отфильтровываются) на МФРЭ от фильтруемой жидкости и которые находятся в ней в виде дисперсий, эмульсий, коллоидных или истинных растворов.

По нашим данным, МФРЭ, который бы реализовал «тупиковую фильтрацию» (этот метод используется в картриджах или патронных фильтрах), известен из нашего Патента РФ №2262978.

«Тупиковая фильтрация» предусматривает разделение фильтруемой жидкости на две части - на осадок и фильтрат.«Проточная фильтрация» предусматривает разделение фильтруемой жидкости на два потока, концентрат и фильтрат.

Известные конструкции рулонных и патронных мембранных фильтрационных элементов, снабженные ультра- и микрофильтрационными мембранами, широко используются для получения питьевой воды из загрязненных источников, для очистки различных технических жидкостей от взвешенных в них твердых частиц, коллоидов и бактерий, в частности, для очистки солесодержащих вод перед их обессоливанием с помощью обратного осмоса.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные конструкции мембранных фильтрационных рулонных элементов, работающие по методу «проточной фильтрации», различаются между собой как общей схемой компоновки, так и отдельными узлами и деталями, полупроницаемыми мембранами, мембранными пакетами, дренажами и турбулизаторами, прокладками, уплотняющей манжетой, а также технологиями изготовления и восстановления работоспособности в период эксплуатации (патенты Японии №53-124179, 54-151571, 54-149384, 54-149383; патенты США №3966616, 3417870, 4235723, 5598642; авторские свидетельства СССР №1205359, 1213100, 1595553; «Техническое описание и инструкция по эксплуатации для элементов фильтрующих нанофильтрационных типа ЭРН-КП» - г.Владимир, 1999 г., ЗАО НТЦ «Владипор»; «Техническое описание и инструкция по эксплуатации для элементов фильтрующих ультрафильтрационных типа ЭРУ-П» - г.Владимир, 2000 г., ЗАО НТЦ «Владипор»; Технический бюллетень «Загрязнители обратноосмотических мембран и их удаление» - 1999 г., ТСВ 10706, Hydranautics).

Наиболее близкая к заявляемой нами конструкция МФРЭ описана в Патенте РФ №2108142. Согласно этому патенту МФРЭ состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки, прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов, содержащих дренаж и полупроницаемую мембрану.

Недостатками конструкции МФРЭ по Патенту РФ №2108142 являются:

- относительно низкий к.п.д использования в конструкции полупроницаемых мембран высокой производительности, поскольку этот элемент работает по методу «проточной фильтрации» и имеет дренаж с одномерными отводящими канавками, которые обуславливают большую часть потерь на гидросопротивлении элемента, именно на дренаже;

- экономическое ограничение использования МФРЭ в отдельных направлениях, поскольку метод «проточной фильтрации» не позволяет очищать фильтруемую жидкость полностью и поскольку это влечет за собой потерю, нередко, достаточно ценного продукта в виде концентрата.

Известный из патента РФ №2069085 способ изготовления мембранного рулонного элемента включает обертывание дренажа полупроницаемой мембраной на подложке (УАМ_100), герметизацию полученного пакета по периметру, прикрепление мембранного пакета к фильтратотводящей трубке, спиральное наматывание мембранных пакетов через разделяющую их турбулизаторную сетку на фильтратотводящую трубку.

Недостаток известного способа - отсутствие возможности производить МФРЭ, работающие на принципе «тупиковой фильтрации».

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является создание конструкции МФРЭ (элемент типа ЭРУ-П), которая реализовала бы «тупиковый метод фильтрации» применительно к широким направлениям использования рулонного элемента и благодаря этому отличалась бы повышенными эксплуатационными показателями как по сравнению с мембранным патронным фильтрационным элементом, также реализующим «тупиковый метод», так и в сравнении с МФРЭ по Патенту РФ №2108142, и вместе с этим позволяла бы неоднократно восстанавливать работоспособность фильтрационного элемента в период его эксплуатации. В этой связи задачей изобретения является также разработка промышленного способа изготовления МФРЭ.

Согласно изобретению поставленные задачи решены тем, что в известную конструкцию мембранного фильтрационного рулонного элемента, которая состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки, прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов, содержащих дренаж и полупроницаемую мембрану, введены принципиальные изменения:

- турбулизаторная сетка, разделяющая мембранные пакеты, имеет свободный выход к внешней поверхности рулонного элемента;

- внешняя поверхность рулонного элемента дополнительно обернута турбулизаторной сеткой;

- элемент содержит отражающую манжету, закрывающую свободный проход фильтруемой жидкости, минуя мембранные пакеты, и расположенную на противоположном относительно подачи фильтруемой жидкости торце рулонного элемента;

- дренаж выполнен многослойным и состоит из трех наложенных друг на друга слоев сетчатого материала - двух наружных поддерживающе-отводящих слоев и внутреннего отводящего слоя, размер ячеек которых неодинаков и возрастает по направлению от мембраны, лежащей на наиболее плотном слое, к внутреннему слою дренажа.

Для реализации заявленной конструкции МФРЭ в настоящее время из имеющихся на рынке комплектующих материалов дренаж выполняют из 3-х наложенных друг на друга слоев сетчатых материалов:

а) двух наружных слоев, выполненных из дренажного полотна и имеющих по направлению к фильтраотводящей трубке канавки размером (в поперечном сечении) от 0,16×0,16 мм до 0,32×0,32 мм в количестве от 12 до 24 шт. на 1 см длины полотна (перпендикулярно направлению канавок) и длиной, равной длине мембранного пакета в направлении к фильтратотводящей трубке, а на стороне дренажного полотна, прилегающей к подложке полупроницаемой мембраны, оно имеет сетчатую форму, скрепляющую стенки указанных канавок и имеющую размер ячеек от 0,16×0,16 до 0,20×0,32;

б) одного внутреннего слоя, расположенного между указанными слоями дренажного полотна и выполненного из сетчатого безузелкового материала, нижние и верхние, наложенные друг на друга элементы которого скреплены между собой под углом от 60 до 90° с образованием ячеек размером, в среднем, от 2,0×2,0 мм до 4,0×4,0 мм и установленные под углом от 30 до 60° к радиальному направлению фильтраотводящей трубки.

Для исключения из конструкции МФРЭ застойных зон и выравнивания скоростей потока фильтруемых и очищающих жидкостей мембранные пакеты целесообразно выполнять в форме близкой к квадратной.

Для реализации в заявляемой конструкции МФРЭ «тупикового метода фильтрации» и эффективного способа восстановления работоспособности МФРЭ в процессе его эксплуатации в соответствии с изобретением разработан промышленный способ изготовления МФРЭ, который включает в себя нижеследующие технологические операции:

- сборку многослойного дренажа путем наложения сетчатых слоев, имеющих различный размер ячеек, так, чтобы размер ячеек собранного дренажа увеличивался от внешних слоев к внутреннему слою;

- обертывание собранного многослойного дренажа полупроницаемой мембраной с образованием заготовки для пакета, в котором мембрана лежит на внешних слоях многослойного дренажа (эти слои имеют наименьший размер ячеек с тем, чтобы выполнять функцию поддержки полупроницаемой мембраны в процессе фильтрации и возрастания внешнего давления на нее и одновременно отводить фильтрат в канавки дренажного полотна и центральный слой дренажа), а внутренним слоем является сетчатый материал с наибольшим размером ячеек;

- склеивание по трем сторонам образованной заготовки для получения мембранного пакета в два этапа: на первом этапе полоски исходного мембранного полотна, которые будут образовывать клеевые швы мембранного пакета, пропитывают от 30 до 60 мас.%-ным раствором в ацетоне или ином подходящем растворителе полиуретановой или эпоксидной клеевой композицией и затем на втором этапе наносят на мембранное полотно по пропитанным на первом этапе полоскам полиуретановый или эпоксидный клей и

- наматывают мембранные пакеты через турбулизаторную сетку на фильтратотводящую трубку;

- обертывание полученной заготовки МФРЭ дополнительной турбулизаторной сеткой и установка отражающей манжеты (с указанными параметрами) на торце МФРЭ, противоположном подаче фильтруемой жидкости.

Способ восстановления работоспособности заявляемого МФРЭ состоит в его промывке непосредственно в мембранном модуле в два этапа:

- на первом этапе рулонный элемент промывают фильтратом, подавая его противоточно через линию вывода фильтрата с расходом от 0,5 до 10,0 м³/ч в течение от 2 до 10 секунд;

- на втором этапе рулонный элемент обрабатывают водовоздушной смесью в соотношении от 5 до 30 объемных частей воздуха на 1 объемную часть воды, подавая эту смесь по линии движения фильтруемой среды с расходом от 1,0 до 15,0 м³/час в течение от 2 до 10 секунд;

- обе стадии промывки ведут непосредственно в мембранном модуле, в котором эксплуатируется МФРЭ.

Оригинальность заявляемых технических решений конструкции мембранного ультра-микрофильтрационного рулонного элемента и способа его изготовления определяется нижеследующими факторами:

- создан МФРЭ, эффективно реализующий т.н. «тупиковый метод фильтрации» для широких направлений использования и, соответственно, превосходящий по эксплуатационным показателям т.н. патронные мембранные элементы, также работающие на этом принципе;

- создан МФРЭ, реализующий т.н. «тупиковый метод фильтрации» и в то же время способный к многократной регенерации;

- найден способ изготовления МФРЭ, эффективно реализующего «тупиковую фильтрацию» и способного к многократной регенерации;

- стало возможным применять современный способ восстановления работоспособности МФРЭ, реализующего «тупиковую фильтрацию», экологически безопасный и простой в осуществлении, доступный многочисленным потребителям.

Здесь следует добавить, что известная конструкция мембранного рулонного элемента, реализующего во многих отраслях метод «проточной фильтрации», не могла быть использована для осуществления «тупиковой фильтрации» ввиду достаточно высокой стоимости рулонного элемента, ввиду лишь одноразового использования этой стоимости. Способа надежной регенерации мембранного рулонного элемента, в случае его работы в режиме «тупиковой фильтрации», не было известно. Известная промывка рулонного элемента фильтратом даже в присутствии активных химических добавок в этом режиме является крайне неэффективной. Поэтому нахождение эффективной конструкции МФРЭ для режима «тупиковой фильтрации» явилось тем основополагающим решением, которое позволило создать соответствующие ему современную конструкцию и технологию изготовления МФРЭ, ибо сама конструкция нового МФРЭ потребовала внесение корректив в технологию его изготовления.

Для реализации настоящего изобретения в промышленных условиях могут быть использованы имеющиеся на рынке материалы, если они отвечают заявленной конструкции МФРЭ, способу его изготовления и регенерации.

Для изготовления фильтратотводящей трубки пригодны практически все жесткие полимеры - поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, аминопласт, поликарбонат и их сополимеры, в том числе наполненные, а также неорганические материалы типа керамики и металлов.

При изготовлении мембранных пакетов можно применять ультра- или микрофильтрационные полупроницаемые мембраны, полученные из различных полимеров, среди которых - полиамиды, полисульфон, сложные эфиры целлюлозы, регенерированная целлюлоза, полиэфирсульфоны, полиарилаты, фторопласты. Ограничением здесь является условие механической прочности мембран, которая должна обеспечивать изготовление мембранных пакетов, т.е. способность подвергаться перегибу на 180° для обертывания и склеивания в два этапа - пропитке и склеиванию.

Поддерживающе-отводящие слои заявляемой конструкции многослойного дренажа, с которыми непосредственно соприкасается полупроницаемая мембрана и которые непосредственно удерживают мембрану от прогиба во время прохождения процесса фильтрации, необходимо изготавливать в виде сетчатого полотна, размер ячеек которого больше, чем у мембраны, но в то же время не столько велик, чтобы допускать чрезмерный прогиб мембраны. Наиболее предпочтительным вариантом изготовления поддерживающе-отводящих слоев многослойного дренажа является дренажное полотно из основовязального трикотажного полиэтилен-терефталатного материала, пропитанного отвержденной эпоксидной смолой из расчета привеса полотна при его пропитке от 12 до 30 мас.%. Но можно использовать и любой другой проницаемый рельефный материал. Принципиальным здесь является требование, чтобы дренажное полотно на стороне, прилегающей непосредственно к полупроницаемой мембране, имело наружный сетчатый достаточно плотный слой, размер ячеек которого выбран в пределах от 0,16×0,16 мм до 0,20×0,32 мм. Одновременно дренажное полотно должно иметь на внутренней его стороне, прилегающей к центральному отводящему слою многослойного дренажа, канавки по направлению к фильтратотводящей трубке размером 0,16×0,16 мм до 0,32×0,32 мм в количестве от 12 до 24 шт. на 1 см длины полотна (перпендикулярной направлению канавок) и длиной, равной длине мембранного пакета в направлении к фильтратотводящей трубке. Эти канавки выполняют роль отводящих фильтрат к отверстиям в перфорированной трубке в процессе фильтрации, а в процессе восстановления работоспособности МФРЭ служат для подвода промывочного фильтрата к полупроницаемой мембране.

Отводящий внутренний (центральный) слой заявляемой конструкции многослойного дренажа, который расположен между поддерживающе-отводящими его слоями, изготавливают, как и внешний турбулизатор, которым обертывается рулонный элемент снаружи, из сетчатых безузелковых материалов, нижние и верхние наложенные друг на друга элементы которого скреплены между собой под углом от 60 до 90° и образуют ячейки размером в среднем от 2×2 мм до 4×4 мм (для дренажа) и от 0,5×0,5 до 6×6 мм (для внешнего турбулизатора); как однослойных, так и многослойных.

Отражающую манжету изготавливают из химически стойкого упругоэластичного материала типа резин, термопластичного полиуретана, эластичного поливинилхлорида. Толщина манжеты определяется конструктивными данными конкретного МФРЭ и должна противостоять (не деформироваться) рабочему давлению фильтруемой жидкости и промывочной системы. Рабочее давление фильтрации поддерживают на входе в МФРЭ в пределах от 0,1 до 4,0 кг/см². Давление процесса регенерации - в пределах от 0,1 до 2,0 кг/см².

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 приведена принципиальная конструкция заявляемого МФРЭ (в продольном разрезе), помещенная в корпусе мембранного модуля, в котором эксплуатируется МФРЭ.

На фиг.1a показан в увеличенном масштабе 3-слойный дренаж, который используется согласно изобретению в оптимальном варианте его воплощения; дано расположение внешнего слоя, его канавок и расположение внутреннего (турбулизирующего) слоя.

На фиг.2а приведена принципиальная конструкция внешнего слоя (слоев) заявленного дренажа (в оптимальном варианте), выполненного из дренажного полотна с продольными канавками размером «а×Н» и с внешней сеткой из мононити, имеющей сквозные ячейки размером «а×б» и скрепляющей стенки (15) канавок с образованием дренажного полотна.

На фиг.2б приведена конструкция внутреннего сетчатого слоя заявляемого (в оптимальном варианте) 3-слойного дренажа, образованного стяжками-мононитями (17), скрепленными между собой под углом 90° и расположенными одни над другими, и устанавливаемого в мембранном пакете под углом от 30° до 60° (по осям мононитей) к радиальному направлению фильтратотводящей трубки (1)

На фиг.2в приведена принципиальная конструкция перфорированной фильтратотводящей трубки (1), к которой внутренний слой (14) заявляемого дренажа устанавливают под углом от 30 до 60° (по осям мононитей), а внешние слои (5) этого дренажа их канавками устанавливают перпендикулярно оси трубки (1), т.е. по направлению ее радиуса.

1 - фильтратотводящая перфорированная трубка, которая имеет в своей стенке сквозные отверстия (11) в зоне их контакта с дренажом (5) мембранных пакетов (2), а также имеет на одном из своих торцов (на фиг.1 слева) заглушку для случая одностороннего вывода фильтрата (на фиг.1 вывод фильтрата вправо).

2 - мембранные пакеты, с помощью которых проводят фильтрацию данной жидкости и которые, согласно изобретению, состоят из многослойного дренажа (5), обернутого (упакованного) полупроницаемой мембраной (4) в процессе изготовления (намотки и 2-этапного склеивания) МФРЭ.

3 - турбулизаторная сетка (турбулизатор), которая разделяет мембранные пакеты (2) и служит каналом для подвода фильтруемой среды к внешним поверхностям мембранных пакетов (2), а в процессе восстановления работоспособности МФРЭ она служит каналом для подвода водовоздушной смеси к очищаемым поверхностям мембран (2) и выводом очищающего промывочного фильтрата.

4 - полупроницаемая ультра- или микрофильтрационная мембрана.

5 - дренаж (согласно изобретению - многослойный) с различными по размеру ячейками, который расположен внутри мембранных пакетов (2) и который соединен с фильтратотводящей трубкой (1), с ее сквозными отверстиями (11).

6 - внешняя турбулизаторная сетка МФРЭ, которой, согласно изобретению, обернут рулонный элемент (вместо ранее применяемой по известной конструкции непроницаемой пленки) и которая, согласно изобретению, пространственно соединена с турбулизаторной сеткой (3), разделяющей мембранные пакеты (2).

7 - отражающая манжета, которая закрывает свободный проход фильтруемой жидкости и промывочного фильтрата, проходящих по внешнему свободному каналу (12) - он расположен над внешней турбулизаторной сеткой, к линии отвода (10) промывочного фильтрата и водовоздушной промывочной смеси, и которая является полностью отражающей для водовоздушной смеси.

8 - крышка корпуса мембранного модуля (13), в котором эксплуатируется и обрабатывается (для восстановления работоспособности) МФРЭ. Эта крышка соединена с линией отвода промывочных средств.

9 - запорный кран на линии отвода (10). Закрыт в период фильтрации. Открыт в период промывки МФРЭ.

10 - линия для отвода промывочного фильтрата и водовоздушной смеси.

11 - сквозные отверстия в фильтратотводящей перфорированной трубке, служащие для отвода фильтрата и подачи промывочного фильтрата.

12 - свободная зона (кольцевой зазор) для прохода фильтруемой жидкости и промывочной водовоздушной смеси к поверхности внешнего турбулизатора (6) и далее, радиально, по турбулизаторам, разделяющим мембранные пакеты, к поверхностям полупроницаемой мембраны.

13 - корпус мембранного модуля, в котором эксплуатируется и промывается МФРЭ.

14 - внутренний (отводящий - для фильтрата и подводящий - для промывочного фильтрата) слой заявляемого многослойного дренажа, состоящего как минимум из двух наружных дренажных слоев (выполненных в оптимальном варианте из дренажного полотна (5), имеющего канавки со стенками (15) и поперечные скрепляющие стяжки (16), и внутреннего слоя (в оптимальном варианте выполненного в виде турбулизаторной сетки).

15 - стенки канавок дренажного полотна.

16 - поперечные скрепляющие стяжки дренажного полотна.

17 - мононити, из которых состоит внутренний слой заявляемого дренажа в оптимальном варианте его исполнения.

18 - полоски мембранного полотна (4), которые на первом этапе склеивания мембранного пакета пропитываются разбавленным клеем.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с изобретением авторами изготовлены и испытаны, в том числе на способность к восстановлению работоспособности (после длительной эксплуатации), девять различных образцов МФРЭ, технология изготовления, показатели и испытания которых приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Испытания образцов проводили на обычной городской (г.Владимир) водопроводной воде, которая здесь выполняла функцию фильтруемой жидкости.

Производительность (начальная, загрязненного и регенерированного МФРЭ) испытываемых образцов измеряли по количеству фильтрата - очищенной воды, выводимого в единицу времени (литр/час) по фильтратотводящей трубке (1) при закрытом кране - 9 (фиг.1). Фильтруемую жидкость (водопроводную воду) подавали со стороны напорного торца МФРЭ (на фиг.1 подача показана стрелкой), используя для испытания опытных образцов МФРЭ стандартный корпус стандартного рулонного модуля, имеющего внутренний диаметр (Д_м) равный 65 мм (Примеры №1-4), равный 100 мм (Примеры №5-8) и равный 200 мм (Пример №9).

Восстановление работоспособности (регенерацию) загрязненного МФРЭ, уровень загрязнения которого приведен в п.1.6 таблицы 2 (см. падение производительности по сравнению с начальной - п.1.5), проводили в два этапа.

На первом этапе промывочную жидкость - фильтрат (очищенная водопроводная вода) подавали через фильтратотводящую трубку (1), т.е. противоточно, через линию вывода фильтрата, контролируя подачу фильтрата (м³/час) и время (сек). Окончание первого этапа - по истечении заданного (в пределах от 2 до 10 сек) времени.

После проведения двухэтапного восстановления работоспособности МФРЭ измеряли восстановленную производительность (п.3, таблица 2).

Как можно видеть из данных таблиц 1 и 2, заявляемая конструкция, способ ее изготовления и способ регенерации МФРЭ отличаются высокой воспроизводимостью, надежностью при реализации, экологически безопасны, высокоэффективны, относительно просты и доступны широкому потребителю.

Примеры осуществления заявляемого способа изготовления мембранного ультра- и микрофильтрационного рулонного элемента

 Таблица №1№№Наименование этапов и приемов способа изготовления МФРЭ 1234567891.Изготовление многослойного дренажа и мембранных пакетов         1.1Материал двух внешних слоев, мм/ед/мм*0,16
24
0,160,32
12
0,320,25
20
0,200,20
16
0,250,16
20
0,160,20
16
0,160,16
24
0,200,32
12
0,320,25
20
0,201.2Материал внутреннего слоя дренажа, угол скреп/размер ячейки/угол устан., мм0°
3
45°90°
4
45°90°
3
45°90°
2
45°60°
3
45°75°
3,5
45°75°
3
45°90°
2
30°90°
3
45°1.3Материал мембранного пакета
- ультрафильтра, размер, мм×мм
- микрофильтра, размер, мм×мм430×
300430×
400430×
400430×
300500×
400500×
400500×
400500×
300650×
6001.4Склеивание мембранных пакетов - пропитка, клей/концентрир., % **ПУ/30Э/30ПУ/40Э/40Э/50ПУ/50ПУ/60ПУ/60Э/602.Фильтратотводящая трубка, матер./Д_ВНпвх***
/20пвх/
20пвх/
20пвх/
20пвх/
20пвх/
20пвх/
20пвх/
20пвх/
403.Наматывание мембранных пакетов, количество
- склеивание, клей/температура, °С3
ПУ/203
Э/203
ПУ/203
Э/204
Э/204
ПУ/204
ПУ/254
ПУ/2515
Э/254.Обертывание турбулизаторной сеткой, угол скр/размер ячеек/ угол уст.90/4/4590/4/4590/4/4590/3/4590/4/4590/4/4590/4/4560/4/3090/4/455.Установка отражающей манжеты, Д_м/Д_вн65/58,565/58,565/58,565/58,595/88,595/88,595/88,595/88,5200/188,5* размер канавок/число канавок/размер ячейки сетки;** ПУ - полиуретановый клей, Э - эпоксидный клей;*** ПВХ - поливинилхлорид жесткий.

Примеры восстановления работоспособности опытных образцов мембранного ультра-микрофильтрационного рулонного элемента (МФРЭ).

Таблица №2№№Наименование показателей МФРЭ и режимов восстановления работоспособности 1234567891.Показатели испытываемых образцов МФРЭ         1.1 наружный диаметр, Д, мм60606060909090901901.2 длина, мм3004004003004004004003006001.3 площадь поверхности фильтрации, м²0,50,60,60,51,21,21,21,01,61.4 тип используемой полупрониц. мембраны         - ультрафильтр на основе ацетата целлюлозы+---+----- ультрафильтр на основе фенилона-+---+---- микрофильтр на основе ацетата целлюлозы--+---+-+- микрофильтр на основе гидрофилизован. фторопласта---+---+-1.5 начальная производительность МФРЭ по очищенной воде, л/ч4045100909010025023035001.6 Производительность МФРЭ (по системе п.1.5) перед началом промывки (загрязненного МФРЭ), л/час2025504050601001002000

2.Восстановление работоспособности МФРЭ        2.1 Первый этап промывки.        Использовался фильтрат, полученный из системы п.1.5        - расход фильтрата на промывку, м³/ч0,50,51,01,01,01,01,51,5- время промывки фильтратом, сек55221010552.2 Второй этап промывки.        Состав водо-воздушной смеси:- вода, объемная часть11111111- воздух, объемная часть1010202010102020Режим подачи водовоздушной смеси:1,01,01,01,02,02,02,02,0- расход смеси, м³/час22332233- время промывки водо-воздушной смесью, сек        3.Производительность МФРЭ (по системе п.1.5) после восстановления работоспособности, л/час354080758590180160

Изобретение относится к мембранным ультра-микрофильтрационным рулонным элементам (МФРЭ), работающим по методу тупиковой фильтрации, для очистки жидкостей, в частности, для получения питьевой воды. МФРЭ состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки и прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов. Турбулизаторная сетка имеет свободный выход к внешней поверхности элемента, элемент дополнительно обернут турбулизаторной сеткой. Мембранные пакеты содержат обернутый полупроницаемой мембраной дренаж, выполненный из трех слоев сетчатого материала - двух наружных поддерживающе-отводящих слоев и внутреннего отводящего слоя. МФРЭ содержит отражающую манжету, закрывающую свободный проход фильтруемой жидкости и расположенную на противоположном относительно подачи фильтруемой жидкости торце рулонного элемента. Технический результат - высокая эффективность очистки, простота и надежность эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

1. Мембранный ультрамикрофильтрационный рулонный элемент, включающий мембранные пакеты, содержащие обернутый полупроницаемой мембраной дренаж, которые прикреплены к фильтратотводящей перфорированной трубке и спирально намотаны на нее через разделяющую их турбулизаторную сетку, отличающийся тем, что турбулизаторная сетка имеет свободный выход к внешней поверхности элемента, элемент дополнительно обернут турбулизаторной сеткой и содержит отражающую манжету, закрывающую свободный проход фильтруемой жидкости и расположенную на противоположном относительно подачи фильтруемой жидкости торце рулонного элемента, дренаж выполнен из трех слоев сетчатого материала - двух наружных поддерживающе-отводящих слоев и внутреннего отводящего слоя, размер ячеек которых возрастает по направлению от мембраны к внутреннему слою дренажа.2. Способ изготовления мембранного ультрамикрофильтрационного рулонного элемента, включающий обертывание дренажа полупроницаемой мембраной на подложке, герметизацию пакета по периметру, прикрепление пакета через турбулизаторную сетку к фильтратотводящей трубке, отличающийся тем, что в качестве дренажа используют три слоя сетчатых материалов - два наружных поддерживающе-отводящих слоев и внутренний отводящий слой, размер ячеек которых возрастает по направлению от подложки мембраны к внутреннему слою дренажа, герметизацию пакета осуществляют путем склеивания в два этапа: на первом этапе полоски полупроницаемой мембраны в месте склеивания пропитывают раствором, содержащим 30-60 мас.% полиуретанового или эпоксидного клея, а на втором этапе наносят на пропитанные полоски полиуретановый или эпоксидный клей, причем склеивание ведут с образованием свободного выхода дренажа по одной из сторон пакета, прикрепляют пакет к фильтратоотводящей трубке этой стороной, затем наматывают мембранные пакеты через турбулизаторную сетку на фильтратотводящую трубку, отверждают клей, обертывают рулонный элемент турбулизаторной сеткой и устанавливают отражающую манжету.