Мембранный аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01D61/14 B01D61/42 

, Изобретение относится к устройствам для разделения растворов методами элект- роосмофильтрэции, электроультрафильтра- ции, электромикрофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, микробиологической и других промыш- ленностях.

Целью изобретения является увеличение производительности.

На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала, с расположенными на его внешней поверхности патрубком 2 для ввода разделяемой жидкости, устройством 3 для подвода электрического тока и на внутренней поверхности продольных каналов 4, микропористой подложки, служащей одновременно электродом-анодом 5 и прианодной мембраной 6 , решеток 7, в которых герметично установлены концентричные фильтрующие элементы 8 с переточными каналами 9, выполненными в виде щели и повернутыми друг относительно друга на 180° с образованием ряда последовательно соединенных камер 10 разделения, центральной трубы 11, выполненной из диэлектрического материала, с отверстием 12 и установленным во внутренней поверхности герметично, патрубком 13. служащим для вывода продукта разделения, устройства 3 для подвода электрического тока и на внешней поверхности микропористой подложки, служащей электродом-катодом 14 и прикатодной мембраной 15, и крышек 16, имеющих патрубки 17 и 18 для вывода анионов и катионов с пермеатом.

Фильтрующий элемент 8, выполненный из диэлектрического материала с продольными каналами 4 с нанесенной на всей его

О 00

Ч)

N5 О

поверхности микропористой подложки, изготовленной из микропористого проката марки Х18Н15-ПМ,Х18Н15-МП, ППТМ-ПМ, ЛНПИТ, Н-МП, ЛПН-ПМ с порозностью 20-45%, служит одновременно микропористым биполярным электродом, внешняя сторона которого является катодом 14, а внутренняя анодом 5. По всей поверхности микропористого электрода расположены мембраны, соответственно, на катоде биполярного электрода мембрана является при- катодной 15, а на аноде - прианодной 6, В качестве .мембран используются полимерные мембраны - это ацетэтцеллюлозные, этилцеллюлозные, полисульфоноамидные, фторпластовые и т. д. динамические мембраны, получаемые фильтрованием раствора, содержащего специальные добавки диспергированых веществ через микропористую подложку.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

Разделяемая жидкость под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через патрубок 2 поступает в ближайшую к корпусу 1 камеру 10 разделения. В этот же момент времени к аппарату подводится внешнее постоянное .электрическое поле с определенной плотностью тока. В камере разделения растворенное вещество распадается на ионы и под действием электрического тока анионы стремятся к аноду 5, .расположенному на корпусе 1 аппарата, через прианодную мембрану 6, а катионы через прикатодную мембрану стремятся к ближайшей поверхности ближайшего микропористого биполярного электрода к корпусу 1, которая по отношению к аноду, расположенному на корпусе 1, является катодом. В это же время под действием давления пермеат (вода) протекает через прианодную и прикатодную мембраны и выдавливает анионы, катионы и газ, образующийся на электродах в результате эд- лектролиза, через микропористый анод 5 и катод 14 биполярного электрода по соответствующим продольным каналам 4 для вывода к патрубкам 17 и 18. Далее разделяемая жидкость через передаточный канал 9 в фильтрующем элементе 8 (микропористом биполярном электроде) поступает в следующую камеру 10 разделения, расположенную ближе к центру аппарата, где происходит аналогичное разделение, но электродами здесь выступают две поверхности (внутренняя и внешняя) микропористых биполярных электродов, внутренняя поверхность является анодом, а внешняя поверхность микро- пористого биполярного электрода, расположенного ближе к центру по отношению к этому аноду, выступает катодом. Так, раствор, протекая по всем камерам, очищается от анионов и катионов. После разделения раствор отводится через отверстие 12 в

центральной трубке 11 по патрубку 13.

Наиболее близким к предлагаемому является мембранный аппарат с трубчатыми элементами, содержащими цилиндрический корпус со штуцером для ввода разде0 ляемой жидкости, концентрично расположенные цилиндрические фильтрующие элементы, повернутые по центральной оси аппарата друг относительно друга на 180°, с переточными каналами, выполнен5 ными в виде щелей, расположенных по всей длине образующей цилиндрического фильтрующего элемента, центральную трубу для вывода разделяемой жидкости, установленную совместно с цилиндрическими ющими элементами в решетках, одна из которых снабжена штуцером для вывода разделяемой жидкости, и крышки, имеющие штуцера для отвода пермеата.

Недостатком известного аппарата явля5 ется низкое качество разделения растворов, в особенности при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при отделении неэлектролита от электролита, при выделении ценных веществ из природных и

0 сточных вод и т. д. В процессе, работающем под действием градиента давления, ионы через мембрану проходят практически в эквимолекулярных соотношениях. Это означает что разделит качественно в таком

5 аппарате, например, многокомпонентную смесь электролитов невозможно.

Предлагаемый мембранный аппарат по сравнению с известным позволяет повысить качество разделения, в особенности

0 при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при отделении неэлектролита от электролита, при выделении ценных веществ из природных и сточных вод и т, д. вследствие улучшения селектив5 ных свойств мембран.

Кроме того, на предлагаемой конструкции ввиду наложения электрического поля можно дифференциально выделять ионы и получать особо чистые вещества. При этом

0 увеличивается производительность аппарата вследствие повышения рабочей поверхности, т. е. дополнительного размещения мембран на внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней стороне

5 центральной трубки, и селективных свойств мембран и повышается период работоспособности мембраны-за счет уменьшения образующихся отложений на поверхности мембраны вследствие изменения толщины граничных слоев жидкости.

Данную конструкцию можно применять в процессах, где это требуется по тем или иным признакам, с мембранами, размещенными только на аноде или только на катоде, при замене противоположного электрода на непористый материал.

Формула изобретения Мембранный аппарат, включающий цилиндрический корпус с концентрично рас- положенными фильтрующими элементами с мембранами, снабженными переточными каналами в виде щели, выполненной по

всей длине образующей фильтрующего элемента, и повеонутыми одна относительно другой на угол 180°, штуцер для подвода исходной жидкости и штуцер для вывода конечного продукта, размещенный коакси- ально корпуса, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности, фильтрующие элементы снабжены пористыми электродами, размещенными с двух противоположных сторон, между мембранами и электродами выполнены каналы, а корпус и штуцер для вывода конечного продукта являются электродами.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки сточных вод, дифференциального разделения ионов и получения особо чистых веществ методами электроосмофильтрации, электроультра- фильтрации, электромикрофильтрации, и может найти применение в химической, текстильной, микробиологической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение производительности. Мембранный аппарат с трубчатыми фильтрующими элементами снабжают устройством для подвода электрического тока, а его корпус, фильтрующие элементы и центральную трубку выполняют из диэлектрического материала с продольными каналами и покрывают микропористой подложкой, служащей электродом и дренажом для отвода анионов и катионов с пермеатом и мембранами, расположенными на внутренней поверхности корпуса, по всей поверхности фильтрующих элементов и на внешней стороне центральной трубки.2 ил. ел с

16

17

15 14

11

А-А д

4

10

Фиг.1