Способ мембранной фильтрации Советский патент 1988 года по МПК B01D13/00 

15

20

Изобретение относится к области разделения веществ посредством мемб- ран, в частности ультрафильтрации и обратного ocHQca, и может быть приме- - нено, если концентрационная поляриза- ция достигает высоких значений, на мембранах образуются отложения и в растворе имеются частицы или они образуются в процессе мембранной фильт- ю рации.

Известно, что вынужденно появляющаяся при мембранной фильтрации концентрационная поляризация может быть понижена повьшением скорости потока протекающего сквозь мембраны раствора.

Это ограничивается, однако, повышающейся потерей напора и соответственно затратами энергии. Кроме того, образование отложений не всегда может быть с гарантией предотвращено.

Известен способ мембранной фильтрации, который ведут с добавлением газа в загрузочный поток перед мемб- ранным отделением и разряжением загрузочного потока после мембранного отделителя с последующим прохождени- ем загрузочного потока через разде- лительлую аппаратуру (Патент CiriA 3794169, кл. В 01 D J1/00, 1974). I Недостатком известного способа яв- р1яется неудовлетворительное удаление |частиц, поскольку вспенивания не про- сходит. Отвод пены поэтому невозможен.

Цель изобретения - создание способа мембранной фршьтрации, посред- {ством которого понижается концентра- ионная поляризация, предотвращается Ьбразование отложений и из раствора Удаляются имеющееся отложения и имеющиеся или- образующиеся частицы.

Согласно.изобретению эта задача решается тем, что в способе мембранной фильтрации с добавлением газа в загрузочный поток перед и разрежением загрузочного потока после мембранного отделителя с последующим прохождением загрузочного потока через разделительную аппаратуру, загрузочный поток частично разряжают перед входом в мем:бранный отделитель, а в разделительной аппаратуре отделяют пену и отводят ее как продукт. Кроме того.

30

Загрузочный поток смешивают с поверх

йостно-активным веществом. I

Подача загрузочного потока к отдеЛителю происходит при повьшюнном давг

25

35

40

45

50

5

0

0

ланий, из-за чего происходит частичная абсорбциия поданного газа, большей частью, однако, абсорбция имеющихся в растворе или образовавшихся вследствие удаления растворителя частиц. Неадсорбированный или неабсорбированный газ и заново десорбирующие при сниже ши давления по длине пути потока пузырьки газа ведут к местному разрушению граничного слоя и таким образом к понижению концентрационной поляризаци по сравнению с простой мембранной фильтрахщей.

После выхода из отделителя давление раствора разряжается до величины окружающего давлергия, из-за этого повторно увеличивается объем окружающих частицы пузырьков, так что они в надлежащей последовательности за отделителем подключенной разделительной аппаратурой могут сниматься как пена. В качестве разделительной аппаратуры могут в принципе применяться камеры 5 .флотации, в частности их приспособления для отстаивания и снятия пекы,

Улучшение способа достигается, если смешанный с газом компримированный загрузочный поток уже перед входом в мембран11ый отделитель частично разряжен, так что имеюищеся частицы уже перед контактом с мембранами окружены газовыми пузырьками и поэтому не могут отложиться на мембранах. Причиной этого является то, что поверхностное натяжение жидкости, радиус пор, величина пузырьков воздуха и рабочее давление после частичного разряжения находятся в таком соотношении, что пу- зурьки воздуха не могут быть отсосаны сквозь поры мембраны.

Это понижение давления частично происходит уже из-за потерь напора На пути потока до отделителя без дополнительной дроссельнЬй арматуры.

Другое выполнение способа заключается в том, что загрузочный поток перекрывается периодически за короткое время. Вследствие этого на частицах, которые уже отложились или зоз- никли на. мембране,, образуются газовые .пузырьки, так что происходит от- делен ие от поверхности мембраны. Снова подаваемый загрузочный поток смывает эти частицы вместе с прилипающими воздушными пузырьками.

Для особых случаев решением может служить расширение способа, выражающееся в подаче поверхностно-активных

5

0

5

0

веществ для растворения. Оно принимается в расчет при растворах с недостаточной стабильностью пенообразова ния и с неблагоприятными свойствами частиц.

На фиг, 1 дана установка для осуществления способа с реле времени для периодического отключения; на фиг. 2 - установка с вторьгм газовса- сывающим штуцером с магнитным вентилем ,

Известной областью применения мембранной фильтрации является очистка маслосодержащих сточных вод после металлообработки, которые помимо эмульгированного масла содержат большие количества таких загрязнений,как абразивная пыль, песок, графит, грязь, металлическая стружка. По- этому концентрационная поляризация, количество отложений на мембранах и снижение фильтг- и онной мощности являются при растущей концентрации решающими .

Согласно изобретению сточные воды всасываются, в первом варианте, из промежуточного резервуара 1 насосом 2. Через газовсасывающий щтуцер с регулирующим вентилем 3 происходит смешивание воздуха 4 с загрузочным потоком. В насосе 2 воздух интенсивно смешивается с загрузочным потоком и уплотняется вместе с ним до существующего в напорном трубопроводе 5 пе ред мембранным отделителем давления. При этом в соответствии с условиями равновесия преимущественно происхо

При второй форме .исполнения проис ходит изменение установки для проведения способа таким образом, что вто рой газовсасывающий штуцер 14,, запирающийся магнитным вентилем 15, подсоединяется к всасывающему трубопроводу 2 и реле 16 време и применяется для периодического кратковременного

дит адсорбция воздуха на поверхности частиц и более крупных уже коагулиро- Q открытия магнитного вентиля 15 в то ванных капелек масла. При прохождении время как реле 12 време)1и в электро- сквозь редукционный вентиль 6 происходит частичное разряжение смешанного с воздухом и комггримированного загрузочного потока перед входом в мемб- ранный отделитель 7. Вследствие этого частицы окружаются пузырьками газа, что делает негюзможным их оседание на мембранах. В мембранном отделителе 7 из сточных вод извлекается свободный от масла (Ьильтрат 8, После прохождения мембранного отделителя 7 происходит разряжение загрузочного потока на вснти.че 9 разряжения, ввод

50

снабжении двигателя 13 насоса выпада ет. В течение кратковреме;1ного откры тия магнитного вентиля 15 количество втянутого газа становится настолько большим, что столб жидкости во вса сы вающем трубопроводе насоса разрушает ся и восстанавливается только всасыванием после закрытия магнитного вен тиля 15. Благодаря этому также проис ходит прерывание загрузочного потока причем без возникновения при частом включении и выключении неблагоприятных соотношений нагрузок в насосе 2,

g

5 0

0 j

5

в камеру для отстаивания и сбор пены 10.

При рлзряжении объем пузырьков воздуха увеличивается повторно, так что они вместе с соединенньми с ними частицами быстро всплывают и МОГУТ быть удалены как обильно маслосодер- жап;ая пена 1 1. Благодаря епрерывно- му удалению первоначально коллоидно распределенных веществ использоваг- ной эмульсии метод функционирует оез перерыва. Реле 12 временя в электроснабжении двигателя 13 насоса обеспечивает кратковременные перерывы в подаче тока через определенные промежутки времени. Из-за почти молниеносного падения рабочего давления до величины давления окружающей среды осажденные или образовав ииесп на мембранах частицы при омощи пузырьков газа удаляются с мембран и при новом включении загрузочного потока уносятся из отделителя.

Посредством г1СГ ользования стерильных инертных газов вместо воздуха можно ос тцествить использование способа также в пиьчевой или фармацевт - ческой npoMiiiDuienHocTHX.

При второй форме .исполнения происходит изменение установки для проведения способа таким образом, что второй газовсасывающий штуцер 14,, запирающийся магнитным вентилем 15, подсоединяется к всасывающему трубопроводу 2 и реле 16 време и применяется для периодического кратковременного

Q открытия магнитного вентиля 15 в то время как реле 12 време)1и в электро-

открытия магнитного вентиля 15 в то время как реле 12 време)1и в электро-

снабжении двигателя 13 насоса выпадает. В течение кратковреме;1ного открытия магнитного вентиля 15 количество втянутого газа становится настолько большим, что столб жидкости во вса сы- вающем трубопроводе насоса разрушается и восстанавливается только всасыванием после закрытия магнитного вентиля 15. Благодаря этому также происходит прерывание загрузочного потока причем без возникновения при частом включении и выключении неблагоприятных соотношений нагрузок в насосе 2,

7

i

73

,-«

M

72

11

Фиг. 2