Ячейка для ультрафильтрации Советский патент 1984 года по МПК B01D31/00 

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов ультрафильт рации (УФ) с целью разделения, очист ки и концентрирования растворов, например, билогически активных веществ Известно устройство lj для разделения растворов методом электродиали за, представляющее собой диализный пакет, зажатый между фланцами - элек родами. Один из фланцев имеет приспо собление для ввода и вьгоода деминера лизованного, концентрированного и промывочного растворов. Разделяемый раствор подается с одной стороны мембраны, а прошедшие под действием электрических сил через нее ионы уно сятся потоком воды с другой стороны мембраны. Недостатками данного устройства являются невозможность использования его для разделения незаряженных частиц и низкая производительность. Наиболее близкой к предлагаемой является ячейка для ультрафильтрации zj, состоящая из герметичного резервуара с приспособлением для подачи давления внутрь резервуара, электромагнитной мешалки и мембраны, разделяющей концентрат и фильтрат, Движущей силой процесса фильтрации через мембрану в ячейке является пер пад давления на самой мембране. Недостатки известного устройства трудность подбора мембраны для разделения конкретных смесей, особенно с близкими по значениям молекулярными массами, а также невозможность пр ведения качественной регенерации мембраны. Цель изобретения - улучшение селективности процесса разделения и упрощение регенерации мембраны путем регулирования размеров пор мембраны. Указанная цель достигается тем, что стандартная ячейка для УФ оборудуется дополнительно двумя цилиндрическими электродными камерами с отверстиями для отвода вьщеляющегося газа,соединенными с рабочим объемом ячейки через диффузионные мембраны.. На чертеже представлена общая схе ма устройства. Ячейка состоит из корпуса 1 с днищем 2 и крышкой 3, снабженной приспо соблениями для подачи давления - пат рубком 4 и краном сброса давления 5. Герметичность ячейки обеспечивается посредством уплотнительных прокладок 6 и стягивающего устройства - зажимной рамкой 7. Ультрафильтрационная мембрана 8 помещается на подложку 9. Ячейка снабжена мешалкой 10. Две бо-. ковые цилиндрические камеры 11 предусмотрены для введения в ник электродов 12 с обеих сторон мембраны; электроды погружены в насьпценный раствор электролита. Чтобы исключить электродные процессы в фильтруемом растворе, камеры отделены от рабочего объема диффузионными мембранами 13, которые укреплены с помощью гайки 14. В ячейке также предусмотрено отверстие для смены диффузионной мембраны в случае выхода ее из строя. Отверстие закрывается пробкой 15. Для отвода вьщеляющихся на электродах газов в камерах имеются отверстия 16. Порядок работы с предлагаемой ячейкой следующий. На подложку 9 укладывается мембрана 8 затем уплотнительная прокладка 6, после чего устанавливается корпус 1 с крышкой 3. Конструкция стягивается зажимной рамкой 7. Через патрубок 4 для подачи давления заливается разделяемый раствор. Затем в ячейку подается избыточное давление, например, от баллона с азотом. Ячейка должна быть установлена на электромагнитную мешалку для осуществления перемешивания разделяемого раствора на протяжении всего процесса. Одновременно с началом фильтрации начинают пропускать ток через мембрану, подав напряжение на электроды от источника тока. Изменяя величину плотности тока, останавливаются на том его значении, при котором селективность .процесса и проницаемость мембраны наиболее эффективны. Селективность процесса можно измерять, например, проточным спектрофотометром. Относительное увеличение проницаемости при пропускании тока можно оценить по формуле .Q;-QO где Qa - исходная проницаемость, м/с; Q- - проницаемость при пропускании через мембрану тока плотностью i. При необходимости регенерации мембраны после завершения процесса фильтрации следует перекрыть источник давления, сбросить остаточное давление краном 5, расположенным на крьшке ячейки. Через патрубок слить непрофильтровавшуюся часть раствора, затем через этот же патрубок в рабочий объем влить дистиллированнуюводу; вновь подать давление, а через мембрану пропускать ток. Время регенерации зависит от многих факторов: свойств разделяемого раствора, характеристики мембраны и степени ее забивки, плотности пропускаемого тока и т.д. и по результатам экспериментов лежит в пределах 2-30 мин. Используемые диффузионные- мембраны должны обладать эффективным размером пор от 5 10°до 1 . Пределы мембран по размерам пор определяются с одной стороны необходимостью снижения электрического сопротивления и с другой - исключением прохода объектов ультрафильтрации в камеры. Пример 1. Разделению подлежит система альбумин-ингибитор трипсина на мембране УАМ-200; давление на мемб ране 0,2 МПа; ,5. . В табл. 1 приведены результаты зависимости коэффициента разделения от плотности тока. Из табл. 1 следует, что в режиме обычной УФ коэффициент разделения (К) системы альбумин-ингибитор трип сина близок к единице, т.е. белки не разделяются. Однако при плотности тока (i) 5 мА/см эффективность разд 1 834 ления этих белков возрастает в 5 раз, что позволяет отделить ингибитор трипсина от бычьего сыворочного альбумина. Эффективные размеры пор диф- . фузионных мембран (7,0 2,0)10 м. П р и м е р 2. Мембрана УАМ-200. Исходная проницаемость 13,9-10 м/с |МПа. Фильтруется раствор декстрана (ММ 500-10). Проницаемость мембраны через 5 ч фильтрации 5,9-10 м/с МПа, Степень засорения мембраны 58%. В. течение 10 мин через мембрану, не разбирая установки, пропускается электрический ток плотностью 3 мА/см одновременно с потоком дистиллированной воды. Проницаемость мембраны после 10 мин регенерации 13,9-10 м/с-МПа, т.е. восстанавливается до исходной. Регенерацию каждой мембраны можно проводить многократно, что продемонстрировано в табл. 2. Эффективные размеры пор диффузионных мембран (9,3±2,0). Предлагаемая ячейка для УФ по сравнению с ПРОТОТИПОМ позволяет упростить выбор за счет регулировки пор, расширить диапазон применения мембраны, повысить селективность разделения, например, системы альбумин - ингибитор трипсина в 5 раз и ускорить процесс регенерации в 3-4 раза. Таблица 1

ЯЧЕЙКА ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ, состоящая из герметичного корпуса с приспособлением для подачи и сброса давления, магнитной мешапки и ультрафильтрационной мембраны, помещенной на подложке, отличающаяся тем, что, с целью улучшения селективности процесса разделения и упрощения регенерации путем регулировки размеров пор мембраны, ячейка дополнительно снабжена двумя цилиндрическими электродными камерами с отверстиями для отвода выделяющегося газа, соединенными с рабочим объемом через диффузионные мембраны. (Л CD со со 00 Од

10 -гальбхмина 111632 SO

Cf ингибитора трипсина

Таблица 2