Мембранный элемент Советский патент 1990 года по МПК B01D61/00 

« 5 j

.А

|-

ЛЯДЕЗЭ

Stea

Изобретение относится к мембранному разделению растворов методами обратного осмоса, ультра- и микрофильтрации и может быть использовано, например, в пищевой промышленности для осветления и концентрирования плодово-ягодных соков. Цель изобретения - повысить производительность процесса разделения. Мембранный элемент содержит жесткий пористый стержень 1, внутри которого концентрическими кругами расположены сквозные каналы 2, имеющие активный слой 3. В кольцевой перегородке между каналами 2 соседних концентрических кругов выполнена кольцевая полость 4, а в радиальных перегородках между сквозными каналами 2 - сообщающиеся с ней радиальные каналы 5 и 6. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

ФигЛ

U

А

Изобретение относится к области мембранного разделения растворов методами обратного осмоса, ультра-и микрофильтрации, и может быть использовано, например, в пищевой промышленности для осветления и кон- центрирования плодово-ягодных соков.

Целью изобретения является повышение производительности мембранного элемента.

На фиг. 1 дан мембранный элемент, продольный разрез; на фиг 2 - узел I на фиг. 1 (сопряжение цилиндрических тел стержня); на фиг. 3 - то же, вариант на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - узел II на фиг. 4; на фиг. 6 - узел III на фиг. 4.

Мембранный элемент состоит из профили- рованного стержня 1, обладающего жесткой пористой структурой материала и имеющего, например, форму цилиндра. В стержне 1 выполнены центральный и располо женные вокруг него концентрическими кругами сквозные каналы 2, имеющие мелко- пористый активный слой 3, являющийся полупроницаемой мембраной. В кольцевой перегородке между каналами 2 выполнена кольцевая полость 4, а в радиальных перегородка между каналами 2 выполнены сообщающиеся с ней радиальные каналы 5 и 6, причем каналы 5, расположенные периферийно относительно кольцевой полости 4, выполнены сквозными, а каналы 6, расположенные от нее к центру стержня , - глухими Каналы 5 и 6 могут иметь кри- волинейный профиль (фиг. 5), то позво ляет уменьшить величину пути прфхожде- ния пермеата от каналов 2 до каналов 5 и 6 Последние могут быть выполнены прерывистыми, разделенными один от другого перемычками (фиг 1), или сплошными. В сгерж- не 1 может быть выполнено несколько концентрических кругов каналов 2, при этом независимо от числа таких кругов межау соседними кругами выполняется кольцевая полость 4. Кольцевая полость (вариант) 4 может быть выполнена также и вокруг цешрального сквозного канала 2. В этом случае радиальные каналы 6 так же,как и каналы 5, выполняются сквозными, сообщающимися с упомянутой кольцевой полостью.

Стержень 1 может быть выполнен составным по кольцевой полости 4 с образованием цилиндрических тел 7 и 8, имеющих форму соответственно сплошного и полого цилиндров, которые сопряжены по торцам, зафиксированы и уплотнены между собой в мес- тах сопряжения. Тела 7 и 8 могут быть сопряжены между собой при помощи выполненных в их торцах цилиндрических встречных выступов, зафиксированы и уплотнены в зоне контакта при помощи клеевого соединения 9, созданного, например, с использованием эпоксидной смолы (фиг. 3). Гела 7 и 8 могут быть также сопряже

g

0

0 5 0 5 ... 5

0

5

ны с применением распорного элемента 10, установленного между ними, а зафиксированы и уплотнены при помощи клеевого соединения 11, созданного также с использованием эпоксидной смолы (фиг. 2).

Цилиндрические тела 7 и 8 стержня 1 могут быть изготовлены из монокристаллов окиси алюминия методом экструзионного формования, с последующей их сушкой, термообработкой, спеканием. Каналы 5 и 6 могут быть выполнены в процессе экструди- рования тел 7 и 8 путем радиального выдвижения специальных пустотообразовате- лей, расположенных в мундштуке экстру- дера. Каналы 5 и 6 могут быть выполнены путем механической обработки (фрезерованием, строганием, протягиванием), которая осуществляется после сушки тел 7 и 8 до термообработки последних.

Мембранный элемент работает следующим образом.

Подлежащий мембранному разделению раствор под давлением подают в сквозные каналы 2.

Прошедший через активный слой 3 раствор Б виде пермеата движется внутри пористого материала стержня 1 к его наружной поверхности. Пермеат из каналов 2, расположенных центрально относительно кольцевой полости 4, отводится наружу следующим образом. Первоначально он поступает в кольцевую полость 4. Это происходит как через перегородки между полостью 4 с каналами 2, так и через перегородки последних с радиальными каналами 6. Из полости 4 по радиальным каналам пермеат легко выводится наружу из, мембранного элемента.

Пермеат из каналов 2, расположенных периферийно относительно полости 4, выводится наружу как через перегородки между каналами 2 и наружной поверхности стержня 1, так и через перегородки между каналами 2 с радиальными каналами 5. Причем во всех случаях пермеат испытывает минимальные гидравлические сопротивления своему движению, что обусловлено малой величиной его пути в пористом материале, а также свободным его перемещением по кольцевой полости 4 и каналам 5 и 6.

Концентрат следует дальше по каналам 2.

Благодаря такому выполнению мембранного элемента пермеат независимо от того, из какого сквозного канала он отвер- дится, преодолевает весьма малый слой материала стержня (перемычку между сквозным и радиальным каналами), что позволяет значительно увеличить производительность мембранного элемента в целом.

Формула изобретения

Фиг. 2

8

полнены сообщающиеся с полостями радиальные каналы

2 Элемент по п. 1, отличающийся тем, что жесткий пористый стержень выполнен составным из концентрически расположенных цилиндрических тел, на поверхностях которых размещены кольцевые полости

4

о Ъ .СУ. о - : . 1-%.

t/

..J

А-А

ФигМ

I

7 3

Фиг.5

8 6

Фие.5