Центрифуга для мембранного разделения растворов Советский патент 1992 года по МПК B01D63/16 

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии, применяемым в различных отраслях промышленности для разделения смесей и концентрирования растворов.

Известно устройство для разделения пищевых жидкостей, содержащее сепаратор и набор мембранных пакетов, где каждый пакет имеет мембрану, дренажный лист и лист фильтровальной бумаги. Пакет имеет входные отверстия, а фильтровальная бумага протянута до стенок сепаратора. При вра- щении сепаратора возникающие центробежные силы перемещают разделяемую жидкость над поверхностью полупроницаемой мембраны, а разделение жидкости осуществляется под действием гидростатического давления.

Недостатки известного устройства- низкая производительность процесса мембранного разделения вследствие образования на поверхности мембраны осадка коллоидных частиц, которые содержатся в исходном растворе или образуются в процессе разделения в результате концентрационной поляризации , распределение мембран в пакетах затрудняет доступ к поверхности мембраны для их очистки от обXI

со со

GJ

разующегося осадка, а также отсутствие непрерывности при проведении процессов фильтрования и промывки пор в мембранах, которые проводятся только поочередно, сначала процесс разделения, поток остановка процесса разделения и промывка.

Целью изобретения является повышение производительности центрифуги.

Центрифуга для мембранного разделения содержит цилиндрический корпус, уста- новленный коаксиально внутри него перфорированный каркас с расположенными на его внутренней поверхности подложками и мембраной, трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата. Перфорированный каркас соединен с пермеат- нбй головкой, выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходят в цилиндрические камеры, и установленной на полом цилиндрическом валу приводного механизма вращения. Внутри этого вала коаксиально расположен вал приводного механизма возвратно-поступательного движения. На последнем установлены щетки, выполненные в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения.

На фиг.1 показана центрифуга для мембранного разделения растворов,общий вид; на фиг.2 - то же, разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - вид Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.З; на фиг .6 - щетка, разрез; на фиг.7 - вращающаяся пермеат- ная головка, разрез; на фиг.8 - схема крепления каркаса и подшипника скольжения.

Центрифуга для мембранного разделения растворов содержит корпус 1, приводные механизмы вращения 2а и возвратно-поступательного движения 26, полый цилиндрический вал приводного механизма 3 вращения, трубку 4 для отвода пермеата, сборник 5 пермеата, трубку 6 для отвода концентрата, сборник концентрата 7, насосы 8, вал 9 для передачи возвратно- поступательного движения на щетки 21, перфорированный каркас 19, вращающуюся пермеатную головку 10, фиксатор 11 щетки, трубку 12 для подвода исходного раствора, подшипник 13, полупроницаемую мембрану 14, подложки 15 и 16, трубку 17 для подвода промывной жидкости, гибкий шланг 18 держатель 20 щетки, щетку 21, насадку 22 щетки, корпус 23 щетки, скребок 24, насадку 25 скребка, корпус 26 подшипника и подшипник 28.

Центрифуга работает следующим образом.

Включается приводной механизм 2а вращения, который передает движение на

перфорированный каркас 19 с установленными на его внутренней поверхности подложками 15,16 и мембраной 14. По трубе 12 в центрифугу подают исходный раствор, который проходит к поверхности мембраны 14

0 и в результате действия центробежной силы прижимается к ее поверхности. Возникающая разница давлений по обе стороны полу- проницаемой мембраны 14 является движущей силой процесса мембранного

5 разделения.

Одновременно с включением механизма 2а вращения вала, включается привод 26 возвратно-поступательного движения 26, который передает движение через вал 9 ко0 ническому держателю 20, на котором находятся щетки 21.

В результате разделения исходного растворл образуются пермеат, который проходит по пористой подложке и попадает во

5 вращающуюся пермеатную головку 10, и концентрат, который отводится в противоположную сторону возвратно-поступательным движением щеток 21, которые имеют скребки 24, оснащенные насадками 25 для

0 регулирования расстояния от поверхности мембраны 14 до края скребка 24. Это расстояние выбирают в пределах 1-5 мм, что вызвано необходимостью счищать образующиеся на поверхности мембраны 14 веще5 ства и передвигать их к коммуникации концентрата. Для осуществления возвратно-поступательного движения вала 9 на каркасе центрифуги 19 установлен подшипник 28 скольжения.

0 Изобретение позволяет непрерывно вести процессы разделения и промывку мембран. В процессе мембранного разделения осуществляют систематическую очистку поверхности мембран путем организации воз5 вратно-поступательного движения щеток 21 (фиг.2). Мембрана 14, вращаясь вокруг щетки 21, очищается от образующегося на ее поверхности слоя коллоидных частиц, которые передвигаются щеткой к открытому

0 концу центрифужного каркаса 19 к патрубку для сбора концентрата 6. Через определенные промежутки времени для усилений очищающего эффекта через полость щетки 21 под давлением 0,2 МПа подают по трубу 17

5 и гибкому шлангу 19 некоторое количество пермеата (фиг.З). Таким образом достигается промывание поверхности мембраны.

Промывка пор в мембранах осуществляется путем подачи пермеата через пористую подложку в направлении, обратном рабочему потоку жидкости. Для этого из сборника 5 пермеат насосом 8 подается в пермеатную коммуникацию 4 под давлением, превышающим на 0,2-0,3 МПа давление, развивающееся под давлением центробежно-силового поля. Пермеат через пермеатную головку 10 поступает и равномерно распределяется в пористой подложке 15, через которую проходит в полупроницаемую мембрану 14 и про- мываетее поры.

Некоторое разбавление пермеатом концентрата, происходящее при промывке поверхности и пор мембраны, компенсируется рециркуляцией концентрата через сборник 7 в коммуникацию подачи исходного рас- твора. Щетка выполнена в виде цилиндрического корпуса 23, длина которого равна длине барабана, с прорезью, идущей по всей длине, направленной к поверхности мембраны. К корпусу щетки через одинако- вые промежутки, равные ходу поршня, крепятся скребки 24 для обеспечения очистки всей поверхности мембраны на один ход поршня. Таким образом, очистка мембраны осуществляется в двух направлениях: по длине окружности за счет вращения мембран вокруг щеток и за счет возвратно-поступательного (пульсирующего) движения щеток со скребками. За счет этого осуществляется перемещение концентрата над по- верхностью мембраны в сторону коммуникации ультраконцентрата. Число перемещений вала механизма возвратно-поступательного движения составляет 20-46 в мин, а ход вала и щеток составляет 50 мм.

Головка (фиг.7) выполняется совместно с полым цилиндрическим валом, перфорированным каркасом и пермеатными камерами, которые соединяют пористую подложку с вращающейся головкой 10. Головка находит- ся в кожухе центрифуги 1 и имеет собственную полость, связанную с пермеатной трубкой 4, Вращение передается через полый вал 3 от приводного механизма вращательного движения 2а.

Эффективность предлагаемого решения заключается в увеличении производительности труда на 8-10% и в возможности создания непрерывных технологических циклов с использованием мембранной технологии.

Формула изобретения

1.Центрифуга для мембранного разделения растворов, содержащая цилиндрический корпус, фильтрующий элемент, состоящий из подложек и мембраны, полый цилиндрический вал приводного механизма вращения, трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности центрифуги, она дополнительно содержит перфорированный цилиндрический каркас, пермеатную головку, щетку и вал приводного механизма возвратно-поступательного движения, причем фильтрующий элемент расположен на внутренней поверхности каркаса, который установлен коаксиально внутри корпуса и соединен с пермеатной головкой, выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходят в цилиндрические камеры, и расположенной на валу приводного механизма вращения, а щетки установлены на валу приводного механизма возвратно-поступательного движения, который размещен коакеиально внутри вала приводного механизма вращения.

2.Центрифуга поп.1,отличающая- с я тем, что щетка выполнена в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, обращенной к поверхности очищаемой мембраны, имеющего скребки, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения.

,rWP

25

9 2a

Фиг.1

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для разделения смесей и концентрирования растворов. Цель изобретения - повышение производительности центрифуги, Центрифуга содержит цилиндрический корпус, установленный коаксиаль- но внутри него перфорированный каркас с расположенными на его внутренней поверхности подложками и мембраной , трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата. Каркас соединен с пермеатной головкой, выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходя в цилиндрические камеры, и установленной на полом цилиндрическом валу приводного механизма вращения. Внутри этого вала коаксиально расположен вал приводного механизма возвратно-поступательного движения. На последнем установлены щетки, выполненные в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, обращенной к поверхности очищаемой мембраны, имеющего скребки, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения. 1 з,п. ф-лы, 8 ил. сл С

19

/5

в-в

Фиг.

Риг.5

24 25

Фиг. Б

Фиг 7

фиг. 2