МЕМБРАННЫЙ РУЛОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2020 года по МПК B01D63/10 

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод методом обратного осмоса, в частности к области разделения жидкостей при помощи спиральных рулонных мембранных элементов.

Уровень техники.

Известен мембранный рулонный элемент, установленный в корпусе и состоящий из соосно размещенной в нем перфорированной отвдящей трубки, мембраны, спирально намотанной на трубку, турбулизатора-разделителя, выполненного в виде сетки из полимерных волокон, размещенного в пространстве между слоями мембран и контактирующего с ними, и дренажа [патент США №34117870 кл. 210-32, опубл. 1968].

Недостатком известного устройства является невысокая надежность, обусловленная образованием застойных зон в местах контакта соединения волокон сетки турбулизатора-разделителя с мембраной, и необходимость предотвращения образования на мембране кристаллических осадков. Последнее приводит к зарастанию элемента малорастворимыми солями, снижению ресурса работы мембранного элемента.

Известен мембранный рулонный элемент, расположенный в корпусе и состоящий из соосно установленной в нем перфорированной отводящей трубки, последовательно расположенных турбулизатора-разделителя, мембраны и дренажа; турбулизатор-разделитель выполнен в виде сетки из полимерного материала, скрепленной в местах контакта с мембраной; при этом все элементы намотаны на отводящую трубку [а.с. №1560279 кл. В01D 61/08 от 13.01.87, опубл. 30.04.90].

Недостатком известного устройства является сложность изготовления элемента, обусловленная необходимостью нанесения клеевых соединений разделителя-турбулизатора в местах его контакта с селективным слоем мембраны, деструкция которого неизбежна.

Известен рулонный элемент, состоящий из центральной трубки, прикрепленных к ней и спирально свернутых вокруг нее дренажного материала, между слоями которого расположенные сложенные вдвое мембраны, внутри которых размещены слои сетки турбулизатора-разделителя; при этом на поверхности турбулизатора-разделителя расположены под углом к их оси клеевые швы, образующие U-образный канал, а в месте выхода клеевых швов вокруг элемента разделительная манжета [а.с. №161949 кл. В01D 63/12 от 05.12.88].

Недостатком известного устройства является невысокий ресурс работы мембранного элемента, обусловленный образованием застойных зон в местах контакта соединения волокон сетки турбулизатора-разделителя с мембраной, приводящих к зарастанию элемента малорастворимыми солями; сложность изготовления, обусловленная необходимостью нанесения клеевого шва, образующего U-образный канал, и невысокая надежность эксплуатации из-за деструкции клея в системе, работающей под давлением.

Известен мембранный рулонный элемент, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, состоящий из листов сложенной вдвое мембраны, размещенного между ними дренажа, и слоев турбулизаторов-разделителей, уложенными над каждым из листов мембраны, спирально намотанных на перфорированную водоотводящую трубку. Перед наматыванием элемента на три его свободные стороны наносят клеящее вещество, в качестве которого используют адгезив с высокой и низкой степенью текучести [заявка Японии №2-21290 кл. В01D 63/10 от 19.10.82., опубл. 14.05.90.]

Недостатком неизвестного устройства является невысокий ресурс работы мембранного элемента, обусловленный образованием застойных зон в местах контакта соединения волокон сетки турбулизатора-разделителя с мембраной, приводящих к зарастанию элемента малорастворимыми солями.

Техническим результатом заявляемого мембранного рулонного элемента является повышение ресурса его работы.

Технический результат достигается тем, что в мембранном рулонном элементе, включающем листы сложенной вдвое мембраны, турбулизатора-разделителя в виде наклеенных на поверхность мембраны шариков из упругого материала и листы дренажа, спирально намотанные на перфорированную водоотводящую трубку. Турбулизатором-разделителем являются наклеенные на поверхность мембраны шарики из упругого полимерного материала (пенополистирола).

На чертежах представлены: Фиг. 1 - мембранный рулонный элемент в развернутом виде; Фиг. 2 - напорный канал с турбулизатором-разделителем.

Мембранный рулонный элемент 1 состоит из мембранных пакетов 2, спирально намотанных вокруг перфорированной водоотводящей трубки 3. Каждый пакет 2 состоит из сложенного вдвое листа мембраны 4 и листа дренажного материала 5, уложенного между ними, а роль турбулизатора-разделителя выполняют шарики из полимерного материала 6, наклеенные на поверхности мембран 4 с помощью клеевой композиции 7. Мембранный пакет 2 склеен по кромкам с трех сторон. Шарики, выполняющие роль турбулизатора-разделителя, укладываются на лист мембраны 4 таким образом, чтобы над клеевым швом 8 расстояние между шариками было минимальным, чтобы образовать входной канал 9 исходной воды.

Мембранный рулонный элемент работает следующим образом:

Исходную воду с концентрацией солей до 10000 мг/л подают в мембранный элемент через входной канал 9. Под действием рабочего давления чистая вода проходит через поры полупроницаемой мембраны 4 (композитной или ацетатцеллюлозной) в дренаж 5. Размещение шариков из полимерного материала 6 на поверхности мембраны путем их приклеивания. Наличие клеевой композиции 7 исключает контакт материала поверхности мембраны 4 и разделителя 6 и образование "застойных зон" в местах контакта, тем самым обеспечивая надежность работы мембранного элемента 1 и повышая ресурс его работы. Исходная вода проходит вдоль образованного напорного канала и в виде концентрата отводится из мембранного элемента 1. Часть потока воды под давлением проходит через мембрану 4 и дренаж 5 и отводится через перфорированную водоотводящую трубку 3. Очищенная вода имеет концентрацию солей до 100 мг/л. Предложенный мембранный рулонный элемент по сравнению с известным обладает более высоким ресурсом работы на воде одинакового состава (Московского водопровода). Заявленный мембранный рулонный элемент работает без изменения показателей более 5000 часов, в то время как известный элемент через 300 часов работы уже снижает показатели.

Последнее обуславливается особенностью конструктивного выполнения турбулизатора-разделителя, представляющего собой отдельно расположенные приклеенные к мембранам шарики из упругого полимерного материала. При скручивании пакетов рулонных элементов и неравномерном распределении нагрузки по площади мембраны упругая структура шариков позволяет обеспечить равномерную высоту канала по всей его ширине. Вышеуказанные конструктивные отличия практически исключают образование "застойных зон" в местах контакта сепаратора-турбулизатора и мембраны, где концентрируются малорастворимые соли.

Таким образом, благодаря предложенному устройству достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышение ресурса его работы за счет листов сложенных вдвое мембраны, турбулизатора-разделителя в виде наклеенных на поверхность мембраны шариков из упругого материала и дренажа, спирально намотанные на перфорированную водоотводящую трубку.

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод методом обратного осмоса. Мембранный рулонный элемент, содержащий листы сложенной вдвое мембраны, турбулизатор-разделитель, образованный путем наклеивания на поверхность мембраны шариков из упругого материала, обеспечивающих заданную равномерную высоту мембранного канала при скручивании пакетов, и листы дренажа, которые спирально намотаны на перфорированную трубку. Техническим результатом заявляемого мембранного рулонного элемента является повышение ресурса его работы. 2 ил.

Мембранный рулонный элемент, содержащий листы сложенной вдвое мембраны, турбулизатор-разделитель, образованный путем наклеивания на поверхность мембраны шариков из упругого материала, обеспечивающих заданную равномерную высоту мембранного канала при скручивании пакетов, и листы дренажа, которые спирально намотаны на перфорированную трубку.