Аппарат для измерения параметров процессов микро- и ультрафильтрации Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

№

/J

п

Г2

Г8

i. 1 Изобретение относится к прсизвод ству оборудования для разделения жидких сред методами микро- и ультрафильтрации, в частности к аппарат для разделения биологических ямдкостей, содержащих клетки микроорганизмов, и может быть использовано в микробиологической, медицинской, химической и других смежных отрас лях промьшшенности при разработке технологических процессов разделения и соответствующей аппаратуры в условиях, когда поток разделяемой зкидкости движется тангенциально поверхности фильтра. Известно устройство для определения пористости пленок, состоящее из камеры, образованной двумя диска ми со спиралеобразными канавками. Между дисками зажимается испытываемый образец пленки, который раздел ет камеру на две полости. Начало и конец канавки верхнего диска подсоединены к регистрирующему прибор газовому хроматографу Однако данное устройство имеет раничения по диапазону измеряемых параметров. Наиболее близким к изобретению технической сущности является аппарат для измерения параметров про цесса микро- и ультрафильтрации, с держащий корпус,выполненный из дву частей, между которыми размещена герметизирующая прокладка, камеру приема фильтрата, размещенную в ниж ней части корпуса, и штуцера для подвода исходной жидкости и выхода концентрата, размещенные в верхне части корпуса 2. Однако известный аппарат имеет ряд недостатков, которые влияют на точность измерения фильтрационных свойств пористых материалов,оптимальных параметров процесса фильтрации. Например, не учтены факторы образования осадка на фильтрующей поверхности и закупорки пор фи тра, которые, в свою очередь, за висят от гидродинамических условий потока разделяемой жидкости и влияют на результаты измерений фил рационных свойств материала. Кроме того, известный аппарат не позволяет определить оптимальны размеры рабочих каналов фильтрующих элементов для широкого круга объектов разделения микро- и ультрафильтрацией, отличающихся, напри )2 мер, по вязкости, плотности, фракционно-дисперсионному составу.и т.п. К таким параметрам, например,, относится длина рабочего канала фильтрующего элемента. Увеличивать длину рабочих каналов фильтрующих элементов в проектируемых установках более предпочтительно, чем соеди- нять параллельно короткие фильтрующие элементы (при одинаковой поверхности-фильтрации ), так как уменьшаются расходы на перекачивание разделяемой жидкости. Однако при неоправданном увеличении длины рабочих каналов удельная производительность мембраны по длине фильтрующего элемента уменьшается. Это происходит как в результате потери напора движущей силы процесса (за счет сил трения), так и за счет уменьшения линейной скорости потока над поверхностью мембраны в результате уменьшения объемного расхода за счет отвода фильтрата, что приводит к образованию осадка или.увеличению гелевой поляризации мембраны. Целью изобретения является расширение диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для измерения параметров процесса микро- и ультрафильтрации, содержащем корпус, выполненный из двух частей, между которыми размещена герметизирующая прокладка, камеру приема фильтрата, размещенную в нижней части корпуса, и штуцера для подвода исходной жидкости и выхода концентрата, размещенные в верхней части корпуса, в верхней части корпуса выполнен паз,в котором установлен с возможностью вертикального перемещения плунжер, образующий с поверхностью герметизирующей прокладки полость, причем плунжер снабжен штуцерами для подключения дифманометра и ввода индикатора, а камера приема фильтрата выполнена секционной с каналом для отвода фильтрата в каждой секции. На фиг.I приведен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг.2 - принципиальная схема установки. Аппарат состоит из корпуса 1 с верхней частью 2, между крторыми размещены исследуемый фильтрующий материал 3, подложка4 и герметизирующая прокладка 5. Подложка 4

311

является опорным элементом для фильтра и представляет собой крупнопористый материал, например, в виде сетки саржевого плетения. Нижняя .часть корпуса содержит камеру приема фильтрата, разделенную на секции 6. Каждая секция 6 имеет канал 7 для отвода фильтрата.

В верхней, части 2 корпуса 1 установлен подвижный плунжер 8с минимальным зазором, который уплотняется с помощью прокладок 9, уложенных в канавках плунжера 8. Нижняя поверхность плунжера 8 и поверхность фильтрующего материала 3 образует полость рабочего канала 10 с переменным проходным сечением

В верхней части 2 корпуса 1 имеются штуцер I1 для входа в рабочий канал 10 исходной жидкости и штуцер 12 для выхода из концентрата. Высота рабочего канала 10 регулируется механизмами, состоя1Дими из оп 13, закрепленных на верхней части 2 корпуса 1, и винтовых пар, регулиро вочные винты 14 которых укреплены на опорах 13, резьбовые втулки 15 впрессованы в плунжер 8. Высота рабочего канала IО устанавливается ручками 16 по шкалам 17 и стрелочным, указателям 18, Взаимное смещени нижней части корпуса Ц подложки 4, фильтрующего материала 3 и верхней части 2 корпуса 1 исключено наличием направляющих штифтов (не показано), а их уплотнение достигается с помощью шпилек 19 и герметизирующей прокладки.

В подвижном плунжере 8 имеются каналы 20 для подсоединения дифференциального манометра и канал 2 для ввода индикатора.

Измерение параметров процесса микро- и ультрафильтрации осуществляется на установке, принципиальная схема которой показана на фиг.2. В состав установки входит расхожая емкость 22 с теплообменником 23 для поддержания постоянной температры исходной жидкости насоса 24, расходомера 25, манометров 26 с мембранмыми разделителями 27, аппарата для измерения параметров процесса микро- и ультрафильтрации дифференциального манометра 28 и вентилей 29 регулировки.

Сое тавляющие элеме нты ус танов ки соединяются гибкими пластиковыми щлангами..

О.4

Предлагаемый аппарат и установка работают следующим образом.

Исходная жидкость из расходной емкости 22 с постоянной- температурой, которая поддерживается теплообменником 23, подается в аппарат, при этом с помощью расходомера 25 и манометров 26 происходит измерение ее расходаи давления на входе и выходе из аппарата соответственно.

Величина расхода жидкости и давления на входе в аппарат могут задаваться с помощью соответствующих вентилей. Пройдя аппарат, жидкости, как и фильтрат, могут возвращаться в емкость 22 или отводиться из установки. Исходная жидкость,поступая в рабочий канал 10 аппарата через штуцер 11 с заданным расходом и давлением, разделяется, фильтрат,, пройдя фильтрующий материал 3 и.под- ложку 4, собирается в камере прием.а фильтрата, которая разделена на секции 6 по длине аппарата и отводится из каждой секции 6 через канал 7 на измерение, а жидкость, пройдя- рабочий канал 10, отводится из аппарата через штуцер 12, при этом осуществляют измерение перепада давле|Ния по длине рабочего канала 10с. помощью дифманометра, подсоединенного к каналу 21. Для визуального контроля характера потока разделяемой жидкости через канал 21 под давлением, превьшхающим давление в аппарате, вводят индикатор.

Для измерения гидродинамического режима потока разделяемой жидкости вращением ручек 16 по шкалам 17 и стрелочным указателям 18 устанавливают нужную высоту рабочего канала 10, .меняя тем самым его проходное сечение, и повторяют его измерение,

Вьтолнение в верхней части корпуса паза, в котором смонтирован с возможностью вертикального перемещения плунжер, образующий с поверх ностью фильтрующего материала полость рабочего канала с переменным проходным сечением, позволяет по ходу фильтрации без его остановки изменять гидродинамические условия потока, например режим ламинарный или турбулентный, или линейную скорость потока в каждом режиме. Камера приема фильтрата, расположенная в нижней части корпуса и вь полненная секционной с каналом для отвода фильтрата в каждой секции. позволяет определить характер зависимости удельной производительности мембраны от длины рабочего канала и гидродинамических условий в нем, так как имеется возможность непосредственного измерения удель- 1 106 ной производительности на различньк участках мембраны. Знание таких зависимостей для конкретных объектов разделения позволяет определить оптимальную геометрию рабочих каналов фильтрующих элементов

AIQIAPAT ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА l-imCPO- И УЛЬТРАФШШТРАЦИИ, содержащий корпус, вьтолненный из двух частей, между которыми размещена герметизирукицая прокладка камеру приема фильтрата, размещенную в нижней части корпуса, и штуцера для подвода исходной жидкости и выхода концентрата, размещенные в верхней части корпуса, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в верхней, части корпуса выполнен паз, в кото- . ром установлен с возможностью вертикального перемещения плунжер, образующий с поверхностью герметизирующей прокладки полость, причем плунжер, снабжен штуцерами для подключения дифманометра и ввода индикатора, а ,камера приема фильтрата вьшолнена секционной с каналом для отвода (Л фильтрата в каждой секции.

29 2925 L/ .

26 27 28 27 26

/ (Ри/ ЬП7рат

ФЦ2.2