ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННЫЙ АППАРАТ ПЛОСКОКАМЕРНОГО ТИПА Российский патент 2012 года по МПК B01D61/42 B01D61/14 

Изобретение относится к устройствам для разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электроосмофильтрации и может быть использовано в химической, пищевой, текстильной, микробиологической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат, приведенный в работе Дытнерского Ю.И. «Обратный осмос и ультрафильтрация». М.: Химия, 1978 г., с.111, 197-200. Он представляет собой однокамерный аппарат, состоящий из пористого анода и катода, прианодной и прикатодной мембран. Недостатками являются малая площадь разделения при высоких энергозатратах на процесс разделения. Эти недостатки частично устранены в прототипе.

Прототипом данной конструкции является аппарат плоскокамерного типа, конструкция которого приведена в патенте RU 2324529 С2, 2006.01.10. Известный аппарат состоит из двух фланцев, каналов ввода и вывода разделяемого раствора и отвода прикатодного и прианодного пермеата, устройства для подвода постоянного тока к параллельно соединенным камерам аппарата, электродов, мембран. Недостатком являются низкая площадь размещения прикатодных или прианодных мембран в единице объема аппарата, невозможность разделения на прикатодный пермеат, прианодный ретентат и прианодный пермеат, прикатодный ретентат в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Технический результат - увеличение площади прикатодных или прианодных обратноосмотических мембран в единице объема аппарата, повышение качества и эффективности разделения растворов, снижение влияния эффекта концентрационной поляризации в электробаромембранном аппарате в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», за счет изготовления чередующихся диэлектрических камер корпуса с соединением типа выступ-впадина по плоской уплотнительной поверхности, которые выполнены с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камер «с выступом» и «с впадиной», верхняя часть поверхности профиля представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями в один ряд, боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий, в каждом из которых их семь, для обеспечения отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», пространство, образованное чередующимися диэлектрическими камерами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами, которые содержат гофрированные дренажные сетки, образуют каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» по эллиптическим каналам, расположенным на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с обеих сторон камер «с выступом» и «с впадиной», также в верхней их части, находящейся на расстоянии 15 мм по высоте от края укладки обратноосмотических мембран при вертикальном расположении чередующихся диэлектрических камер корпуса с обеих сторон камер «с выступом» и «с впадиной», имеются центральные отверстия для подвода электрических проводов, которые последовательно соединены через гофрированные дренажные сетки с гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами, являющимися в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», а по всем межмембранным каналам проходит через переточные эллиптические окна, расположенные на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы в последовательности соединения чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы «с выступом» в нижней части и «с впадиной» в верхней части, последовательно соединенная между собой из отдельных элементов сетка-турбулизатор, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных, являющаяся монополярным электродом в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», с обеих сторон сетки-турбулизатора имеется полимерная диэлектрическая сетка, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда, в направлении течения прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», пространство, образованное диэлектрическими фланцами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами, которые содержат гофрированные дренажные сетки, образуют каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата по эллиптическим каналам, которые расположены в нижней части диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны на расстоянии 10 мм, по высоте снизу от которых имеются центральные отверстия для подвода электрических проводов, которые последовательно соединены через гофрированные дренажные сетки с гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», также в верхней части диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны на расстоянии 10 мм по высоте сверху от каналов для ввода и вывода разделяемого раствора находятся центральные отверстия для подвода электрических проводов, которые подсоединены к сетке-турбулизатору, а диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камер «с выступом» и «с впадиной» и уложенные на них гофрированные дренажные сетки, гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины изготовлены с тремя гофрами полуэллиптической формы и находятся под обратноосмотическими мембранами прикатодными или прианодными в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

На фиг.1 изображен электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, продольный разрез; фиг.2 - вид сверху; фиг.3 - вид снизу; фиг.4 - вид А сбоку; фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.1; фиг.6 - продольный разрез диэлектрической камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камеры «с выступом» и сечение камеры В-В; фиг.7 - продольный разрез элементов диэлектрической камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камеры «с впадиной» и сечение камеры Г-Г; фиг.8 - продольный разрез элементов диэлектрической камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камеры «с впадиной» и сечение камеры Д-Д; фиг.9 - продольный разрез элементов диэлектрического фланца корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и сечение камеры Е-Е; фиг.10 - вид I увеличенный, схема разделения в межмембранном канале на фиг.1; фиг.11 - вид II, пространственная модель межмембранного канала на фиг.10.

Электробаромембранный аппарат состоит из диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3 с каналами 29, 30 и штуцерами 11, 12 соответственно ввода и вывода разделяемого раствора и штуцерами 7 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2, пространство, образованное чередующимися диэлектрическими камерами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 или 2 и гофрированными монополярно-пористымы электродами-пластинами 16, которые содержат гофрированные дренажные сетки 14, образуют каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата по эллиптическим каналам 23, расположенным на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2, с обеих сторон каждой из чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2 в верхней их части, находящейся на расстоянии 15 мм по высоте от края укладки обратноосмотических мембран 15 при вертикальном расположении чередующихся диэлектрических камер корпуса с обеих сторон камер «с выступом» 1 и «с впадиной» 2, имеются центральные отверстия 24 для подвода электрических проводов 26, которые последовательно соединены через гофрированные дренажные сетки 14 с гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами 16, являющимися в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», а по всем межмембранным каналам проходит через переточные эллиптические окна 19, расположенные на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1, 2 в последовательности соединения диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы «с выступом» 1 в нижней части и «с впадиной» 2 в верхней части, последовательно соединенная между собой из отдельных элементов сетка-турбулизатор 13, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 25 в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран 15 прикатодных или прианодных, являющаяся монополярным электродом в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», с обеих сторон сетки-турбулизатора 13 имеется полимерная диэлектрическая сетка 27, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами 25 каждого ряда, в направлении течения прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», пространство, образованное диэлектрическими фланцами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3 и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами 16, которые содержат гофрированные дренажные сетки 14, образуют канал для отвода прикатодного или прианодного пермеата по эллиптическим каналам 23, которые расположены в нижней части диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы, с одной стороны 3 на расстоянии 10 мм по высоте снизу от которых имеются центральные отверстия 24 для подвода электрических проводов 26, которые последовательно соединены через гофрированную дренажную сетку 14 с гофрированным монополярно-пористым электродом-пластиной 16, являющимися в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», также в верхней части диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3 на расстоянии 10 мм по высоте сверху каналов 29, 30 для ввода и вывода разделяемого раствора находятся центральные отверстия 24 для подвода электрических проводов 26, которые подсоединены к сетке-турбулизатору 13, а диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камер «с выступом» 1 и «с впадиной» 2 и уложенные на них гофрированные дренажные сетки 14, гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины 16 изготовлены с тремя гофрами полуэллиптической формы и находятся под обратноосмотическими мембранами 15 прикатодными или прианодными в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», отверстий 18 для болтов 8 с шайбами 9 и гайками 10, устройства 6 для подвода постоянного электрического тока к диэлектрическим фланцам корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, чередующимся диэлектрическим камерам корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1, 2, металлических пластин 4, прокладок 5, герметизирующих заливок 17, 28, полимерных компаундов 21 и 22.

Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2 выполнены с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камер «с выступом» 1 и «с впадиной» 2, верхняя часть поверхности профиля представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями 20 в один ряд, боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий 20, в каждом из которых их семь, для обеспечения отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, верхняя часть поверхности профиля которых представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями 20 в один ряд, боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий 20, в каждом из которых их семь, для обеспечения отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3 и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2 выполнены с соединением типа выступ-впадина 1 и 2 по плоской уплотнительной поверхности между собой.

Герметизирующая заливка 28 находится в пространстве между прокладкой 5 и торцевыми поверхностями всех трех профилей диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, и чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2 и торцевыми поверхностями гофрированных дренажных сеток 14, гофрированных монополярно-пористых электродов-пластин 16 и обратноосмотических мембран 15 прикатодных или прианодных в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», причем по высоте герметизирующая заливка 28 при вертикальном расположении аппарата занимает пространство от первой до последней включительно торцевых поверхностей всех трех профилей диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, и чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы.

Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2, диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, могут быть изготовлены из капролона, текстолита ПТК, стеклотекстолита СТЭФ.

Гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины 16 и сетка-турбулизатор 13 являются монополярными электродами в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины 16 могут быть изготовлены из 20-45% пористого проката типа Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Н-МП, ЛНПИТ, ЛПН-ПМ, а сетка-турбулизатор 13 может быть изготовлена из материала типа Х18Н9Т, Х18Н10Т.

Гофрированная дренажная сетка 14 может быть выполнена из графитовой ткани типа «Вискум», Х18Н10Т, 20Х23Н18, 10Х17Н13М2Т, 08Х18Т1.

Полимерный компаунд 21, 22 и герметизирующие заливки 17, 28 могут быть изготовлены из диэлектрических герметизирующих эпоксидных смол или клея холодная сварка.

Диэлектрический элемент 25 в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран 15 прикатодных или прианодных в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» может быть выполнен из пластмассы, латекса, резины с нанесением на его поверхность Лака ГФ-95 электроизоляционного пропиточного.

Полимерная диэлектрическая сетка 27, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами 25 каждого ряда, находится в пространстве между обратноосмотическими мембранами 15 прикатодными или прианодными в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» и сеткой турбулизатором 13. Полимерная диэлектрическая сетка 27 может быть выполнена из резины, латекса, пластмассы с нанесением на эту поверхность Лака ГФ-95.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер 11 ввода разделяемого раствора, фиг.1, 2, 3, 4, по каналу 29 ввода разделяемого раствора, фиг.1, подается в первую камеру разделения, образованную диэлектрическим фланцем корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, с уложенными на него гофрированной дренажной сетки 14, гофрированного монополярно-пористого электрода-пластины 16 и обратноосмотической мембраны 15 прикатодной или прианодной в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» с одной стороны, а с другой стороны диэлектрической камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы «с выступом» 1, с уложенными на нее гофрированной дренажной сетки 14, гофрированного монополярно-пористого электрода-пластины 16 и обратноосмотической мембраны 15 прикатодной или прианодной в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», между которыми находится прокладка 5.

В этот же момент времени к чередующимся диэлектрическим камерам корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2, диэлектрическим фланцам корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, фиг.1, включением устройства 6 к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока.

Раствор, двигаясь, турбулизируется с помощью последовательно соединенной между собой из отдельных элементов сетки турбулизатора 13, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 25 в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран 15 прикатодных или прианодных, фиг.10, с обеих сторон сетки турбулизатора 13, фиг.11, имеется полимерная диэлектрическая сетка 27, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами 25 каждого ряда, в направлении течения прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» и поступает к обратноосмотическим мембранам 15 прикатодным или прианодным в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Из образовавшейся между обратноосмотическими мембранами 15 прикатодными или прианодными в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» и прокладки 5 камеры разделения, фиг.1, катионы или анионы, фиг 10, проникающие через обратноосмотические мембраны 15 прикатодные или прианодные, гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины 16 и гофрированные дренажные сетки 14 попадают в пространство, образованное диэлектрическим фланцем корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, диэлектрической камерой корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы «с выступом» 1, и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами 16, которые содержат гофрированные дренажные сетки 14, образуя каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата по эллиптическим каналам 23, расположенным на диэлектрических фланцах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, фиг.9, и чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2, фиг.1, по штуцерам 7 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в виде оснований или кислот в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус». А оставшиеся анионы или катионы, фиг.1, движущиеся в камере разделения в ядре потока, последовательно соединенной между собой из отдельных элементов сетки-турбулизатора 13, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 25 в точках касания с поверхностью обратно-осмотических мембран 15 прикатодных или прианодных, фиг.10, с обеих сторон которой, фиг.11, имеется полимерная диэлектрическая сетка 27, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами 25 каждого ряда, переходят через переточное эллиптическое окно 19, расположенное на диэлектрической камере корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы «с выступом» 1 в нижней части, фиг.6, в следующую камеру разделения, образованную чередующимися диэлектрическими камерами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2 с уложенными на них гофрированных дренажных сеток 14, гофрированных монополярно-пористых электродов-пластин 16 и обратноосмотических мембран 15 прикатодных или прианодных, между которыми находится прокладка 5, в виде кислот или оснований в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Раствор переходит из камеры в камеру через переточные эллиптические окна 19, фиг.1, расположенные на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1, 2, всего аппарата, в последовательности соединения диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы «с выступом» 1 в нижней части и «с впадиной» 2 в верхней части, где происходит аналогичное разделение, катионы или анионы отводятся через обратноосмотические мембраны 15 прикатодные или прианодные, гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины 16 и гофрированные дренажные сетки 14, попадая в пространство, образованное диэлектрическими фланцами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, чередующимися диэлектрическими камерами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1, 2 и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами 16, которые содержат гофрированные дренажные сетки 14, образуя каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата по эллиптическим каналам 23, фиг.1, по штуцерам 7 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в виде оснований или кислот в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», а анионы или катионы, фиг.1, отводятся с прианодным или прикатодным ретентатом в ядре потока последовательно соединенной между собой из отдельных элементов сетки-турбулизатора 13, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 25 в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран 15 прикатодных или прианодных, фиг.10, с обеих сторон которой, фиг.11, имеется полимерная диэлектрическая сетка 27, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами 25 каждого ряда, через штуцер 12 вывода разделяемого раствора в виде кислот или оснований.

Исходный раствор, протекая по всем камерам разделения последовательно, очищается от анионов или катионов в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы 1 и 2, фиг.1, 6, 7, 8, выполнены с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камер «с выступом» 1 и «с впадиной» 2, верхняя часть поверхности профиля представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями 20 в один ряд, боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий 20, в каждом из которых их семь для обеспечения отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны 3, фиг.9, верхняя часть поверхности профиля которых представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями 20 в один ряд, боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий 20, в каждом из которых их семь, для обеспечения отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

Под расстоянием 15 мм по высоте от края укладки обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», при вертикальном расположении чередующихся диэлектрических камер корпуса с обеих сторон камер «с выступом» и «с впадиной» в верхней их части, показанном на фиг.6, 7, понимается расстояние до центральных отверстий для подвода электрических проводов.

В качестве центральных отверстий для подвода электрических проводов понимается расстояние, находящееся в центре по ширине от края торцевых поверхностей чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы, а расстояние 15 мм по высоте от края укладки мембран при вертикальном расположении чередующихся диэлектрических камер корпуса с обеих сторон камер «с выступом» и «с впадиной» показывает, что эти центральные отверстия смещены в верхнюю их часть, фиг.6, 7, что аналогично и для центральных отверстий в верхней части диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, находящихся на расстоянии 10 мм по высоте сверху каналов для ввода и вывода разделяемого раствора и для центральных отверстий, которые расположены в нижней части диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны на расстоянии 10 мм по высоте снизу от эллиптических каналов, фиг.9.

Последовательность соединения электрических проводов через гофрированные дренажные сетки с гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами, являющимися в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», понимается возможность выполнения гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами функции монополярных электродов, то есть положительного или отрицательного полюса устройства для подвода постоянного электрического тока, фиг.1.

Диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы соединены между собой по плоской уплотнительной поверхности «с выступом», фиг.6 и «с впадиной», фиг 7 по всему внешнему периметру, с отступом 15 мм от края торцевых поверхностей диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, фиг.9 и торцевых поверхностей чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы, фиг.6, 7. Отверстия величиной 10-12 мм в местах скрепления их болтами с гайками и шайбами, фиг.6, 7, 9, необходимы для стягивания соседних чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы и диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, между которыми находятся прокладки.

Соединенные диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы образованы так, что полуэллиптические профили соседних чередующихся диэлектрических камер корпуса «с выступом» и «с впадиной» и диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и уложенные на них гофрированные дренажные сетки, гофрированные монополярно-пористые электроды-пластины изготовлены с тремя гофрами полуэллиптической формы и находятся под обратноосмотическими мембранами прикатодными или прианодными в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», разделены слоем сетки-турбулизатора, размещенного между обратноосмотическими мембранами, то есть они смещены друг относительно друга на расстояние одного полуэллиптического профиля чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с уложенными на него гофрированной дренажной сетки, гофрированного монополярно-пористого электрода-пластины и находящимся под обратноосмотической мембраной прикатодной или прианодной в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», фиг.1, 10.

Герметизирующая заливка, находящаяся в пространстве между прокладкой и торцевыми поверхностями всех трех профилей диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, и чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы и торцевыми поверхностями гофрированных дренажных сеток, гофрированных монополярно-пористых электродов-пластин и обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», выполняет функцию перекрывания торцевых поверхностей нескольких элементов для возможности попадания прикатодного или прианодного пермеата в прианодный или прикатодный ретентат в зависимости от схемы подключения «плюс» или минус, то есть препятствуя смешиванию разделенных растворов друг с другом, фиг.5, 8.

Последовательность соединения между собой из отдельных элементов сетки турбулизатора заключается в том, что для возможности расположения сетки турбулизатора в середине межмембранного канала между соседними профилями полуэллиптической формы чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы камеры «с выступом» и «с впадиной», диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, сетка скреплялась между собой из отдельных элементов сетки турбулизатора, так как неровное расположение сетки-турбулизатора, приводило бы к меньшей эффективности разделения и образованию застойных зон, где раствор двигается менее интенсивно без перемешивания, фиг.10, и также являющейся монополярным электродом, то есть положительным или отрицательным полюсом устройства для подвода постоянного электрического тока, фиг.1.

Функцией полимерной диэлектрической сетки, изготовленной в несколько рядов без переплетения в одном направлении, которая прикреплена без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда, в направлении течения прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», фиг.1, подразумевается возможность незначительного перемещения полимерной диэлектрической сетки, изготовленной в несколько рядов без переплетения в одном направлении, которая прикреплена без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда, фиг.11, при дозированном режиме подачи разделяемого раствора для баро- и электробаромембранного разделения, например насосами дозаторами, что соответственно приведет к снижению влияния эффекта концентрационной поляризации в электробаромембранном аппарате.

Под направлением течения прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» понимается такое направление, которое проходит разделяемый раствор, входящий в штуцер ввода разделяемого раствора, последовательно проходящий через все камеры разделения с межмембранными каналами в центральном ядре потока сетки турбулизатора и переточными эллиптическими окнами и выходящий через штуцер вывода разделяемого раствора, чем и обеспечивается возможность отвода через штуцер вывода разделяемого раствора при периодической переполюсовке электродов прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», фиг.1.

Увеличение площади прикатодных или прианодных обратноосмотических мембран в единице объема аппарата достигается за счет расположения с обеих сторон каждых чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы и диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны только прианодных обратноосмотических мембран или, наоборот, в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», фиг.1.

Под повышением качества и эффективности разделения растворов понимается возможность при данном конструктивном исполнении диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и чередующихся диэлектрических камер корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы и взаимном расположении монополярных электродов конструкции электробаромембранного аппарата обеспечивающая раздельный отвод прикатодного пермеата и прианодного ретентата или прианодного пермеата и прикатодного ретентата, при увеличенной площади обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», фиг.1.

Полимерная диэлектрическая сетка, фиг.11, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении, которая прикреплена без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда и которая соответственно также прикреплена к сетке-турбулизатору, выполняющему функцию монополярного электрода, обеспечивает предотвращение протекания тока через контакт и прогорания обратноосмотических мембран, вследствие выделения большого количества Джоулева тепла.

Последовательно соединенная между собой из отдельных элементов сетка-турбулизатор, фиг.1, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных, являющаяся монополярным электродом в зависимости от схемы подключения «плюсом» или «минусом», с обеих сторон сетки-турбулизатора имеется полимерная диэлектрическая сетка, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда, в направлении течения прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус», позволяет получать постоянное разрушение диффузионных слоев у поверхности обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус» со снижением концентрационной поляризации и обеспечивающая возможность получения через штуцер вывода разделяемого раствора прикатодного или прианодного ретентата, в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».

На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например ультрафильтрацию, обратный осмос, микрофильтрацию.

Изобретение относится к устройствам для разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электроосмофильтрации и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности. Аппарат включает фланцы, каналы ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, устройство для подвода постоянного электрического тока, последовательно расположенные камеры разделения, переточные отверстия, электроды, мембраны. Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса выполнены с тремя профилями полуэллиптической формы с выступом и с впадиной с каждой из обеих сторон камер. Диэлектрические фланцы корпуса выполнены с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, верхняя часть поверхности профилей которых представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями в один ряд. Боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий, в каждом из которых их семь. Пространства, образованные чередующимися диэлектрическими камерами, диэлектрическими фланцами корпуса и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами, образуют каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата. В верхней части, находящейся на расстоянии 15 мм по высоте от края укладки обратноосмотических мембран, при вертикальном расположении чередующихся диэлектрических камер корпуса имеются центральные отверстия для подвода электрических проводов. По всем межмембранным каналам через переточные эллиптические окна, расположенные на чередующихся диэлектрических камерах, проходит сетка-турбулизатор. На все вершины сетки нанесен диэлектрический элемент в точках касания ее с поверхностью обратноосмотических мембран. С обеих сторон сетки имеется полимерная диэлектрическая сетка, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда. На расстоянии 10 мм по высоте снизу от диэлектрических фланцев имеются центральные отверстия для подвода электрических проводов. В верхней их части на расстоянии 10 мм по высоте сверху от каналов для ввода и вывода разделяемого раствора находятся центральные отверстия для подвода электрических проводов. Провода подсоединены к сетке-турбулизатору. Соединенные диэлектрические фланцы корпуса образованы так, что полуэллиптические профили соседних чередующихся диэлектрических камер смещены друг относительно друга на расстояние одного полуэллиптического профиля. На профиль уложены гофрированная дренажная сетка, гофрированный монополярно-пористый электрод-пластина и обратноосмотическая мембрана прикатодная или прианодная в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус». Технический результат: увеличение площади обратноосмотических мембран в единице объема аппарата, повышение качества и эффективности разделения растворов, снижение влияния эффекта концентрационной поляризации в электробаромембранном аппарате. 11 ил.

Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, включающий фланцы, каналы ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, устройство для подвода постоянного электрического тока, последовательно расположенные камеры разделения, переточные отверстия, электроды, мембраны, отличающийся тем, что чередующиеся диэлектрические камеры корпуса выполнены с тремя профилями полуэллиптической формы с каждой из обеих сторон камер с выступом и с впадиной, а диэлектрические фланцы корпуса - с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны, верхняя часть поверхности профилей которых представляет собой полуэллиптический профиль с семью отверстиями в один ряд, боковые части поверхности полуэллиптического профиля снабжены тремя рядами отверстий, в каждом из которых их семь, пространство, образованное чередующимися диэлектрическими камерами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы, диэлектрическими фланцами корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и гофрированными монополярно-пористыми электродами-пластинами, которые содержат гофрированные дренажные сетки, образуют каналы для отвода прикатодного или прианодного пермеата, в верхней части, находящейся на расстоянии 15 мм по высоте от края укладки обратноосмотических мембран, при вертикальном расположении чередующихся диэлектрических камер корпуса с обеих сторон камер с выступом и с впадиной имеются центральные отверстия для подвода электрических проводов, а по всем межмембранным каналам проходит через переточные эллиптические окна, расположенные на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с выступом в нижней части и с впадиной в верхней части, последовательно соединенная между собой из отдельных элементов сетка-турбулизатор, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью обратноосмотических мембран прикатодных или прианодных, являющаяся монополярным электродом, с обеих сторон сетки-турбулизатора имеется полимерная диэлектрическая сетка, изготовленная в несколько рядов без переплетения в одном направлении и прикрепленная без натяжения между всеми соседними диэлектрическими элементами каждого ряда, на расстоянии 10 мм по высоте снизу от диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны имеются центральные отверстия для подвода электрических проводов, также в верхней их части на расстоянии 10 мм по высоте сверху от каналов для ввода и вывода разделяемого раствора находятся центральные отверстия для подвода электрических проводов, провода подсоединены к сетке-турбулизатору, а соединенные диэлектрические фланцы корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы образованы так, что полуэллиптические профили соседних чередующихся диэлектрических камер корпуса с выступом и с впадиной и диэлектрических фланцев корпуса с тремя профилями полуэллиптической формы с одной стороны смещены друг относительно друга на расстояние одного полуэллиптического профиля с уложенными на него гофрированной дренажной сетки, гофрированного монополярно-пористого электрода-пластины, находящимися под обратноосмотической мембраной прикатодной или прианодной в зависимости от схемы подключения «плюс» или «минус».