Мембранный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D63/00 

Изобретение относится- к разделению растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности данному изобретению является мембранный аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации, содержащий корпус, перфорированные днища и пористое тело, выполненное в виде двух вдвинутых одна в другую деталей, каждая из которых представляет ряд концентрических труб, соединенных общим основанием. Разделяемая жидкость движется вдоль фильтрующего элемента, а переток из одной напорной камеры в другую осуществляется через зазоры между торцами концентрических труб одной детали и основанием другой

Недостатком известного устройства является наличие застойных зон неэффективность работы мембран с ламинарном режиме, повышенный расход раствора.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата и качества разделения за счет снижения уровня концентрационной поляризации .

Поставленная цель достигается тем, что в мембранном аппарате, включающем корпус, перфорированные днища, входной и выходной патрубки, пористое тело, выполненное в виде двух вдвинутых одна в другую деталей, каждая из которых представляет собой ряд кон центрических труб, соединенных общим основанием и покрытых дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, одна из деталей пористого тела установлена с возмож- ностью вращениями снабжена кожухом, размещенным с зазором относительно днища с образованием полости, разделенной на три равные части и соединенной с патрубком вывода фильтрата, при этом входной патрубок расположен по оси аппарата, а выходнрй патрубок для вывода концентрата охватывает патрубок вывода фильтрата, при этом на поверхности неподвижной детали

ч

сл Ј

00 00

««а

пористого тела установлены турбулизирую- щие спиралевидные устройства.

Положительный эффект при осуществлении предлагаемого изобретения достигается за счет интенсификации процесса разделения,

На фиг.1 показан продольный разрез описываемого аппарата: на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1,

Мембранный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, днищ 2 и 3 с отверстиями 4 для вывода фильтрата. Днище 3 снабжено патрубком 5 для подвода разделяемой жидкости, Фильтрующие элементы состоят из двух деталей 6 и 7, вдвинутых одна в другую, которые представляют собой ряд концентрических труб 8 и 9, соединенных общими днищами 2 и 3, на всю поверхность которых уложен тонкий дренажный материал 10с нанесенной на него полупроницаемой мембраной 11. На поверхности неподвижного ряда концентрических труб над мембраной 11 установлены турбулизи- рующие устройства 12, которые представляют собой жесткий каркас спиралевидной формы, прикрепленный в месте стыка мембран 11 с неподвижными трубами таким образом, чтобы плотность прилегания устройства 12 к мембране 11 полностью исключала возможность ее механического разрушения.

Устройства 12 позволяют образовать каналы протекания разделяемой жидкости, увеличивая тем самым скорость течения и турбулизацию потока и направить его над мембраной 11 по спирали, значительно увеличивая путь прохождения разделяемой жидкости по аппарату. Увеличение скорости и турбулизации потока, а также пути прохождения разделяемой жидкости по аппарату позволяет резко увеличить производительность аппарата и тем самым компенсировать незначительное уменьшение поверхности мембраны 11 прикрытием турбулизирующих устройств 12.

Для отвода фильтрата из вращающейся детали б она снабжена кожухом 13. размещенным с зазором над перфорированным днищем 2 с образованием круговой полости, и патрубок 14, который в свою очередь выполняет роль приводного.

Круговая полость и начало патрубка 14 разделены на три равные части пластинами 15, а патрубок 14 в месте ввода пластин 15 имеет утолщение стенок для исключения обратного попадания фильтрата в круговую полость.

Деление полости на три равные части пластинами 15 вызвано необходимостью постоянного отвода прошедшего через

мембрану 11 фильтрата в пористый дренажный материал в целях предотвращения снижения скорости фильтрации, Данное количество частей является минимальновозможным и целесообразным с точки зрения металлоемкости и энергетических затрат на привод вращающейся детали.

Патрубок 14 установлен при помощи подшипника 16 скольжения и герметизиро0 ван армированным манжетным уплотнителем 17. Для вывода разделяемой жидкости служит патрубок 18, охватывающий патрубок 14 .

Аппарат работает следующим образом.

5 Разделяемая жидкость под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в ней веществ, через патрубок 5 поступает в аппарат и последовательно проходит вдоль поверхности мембран 11 по

0 спиралевидному каналу турбулизирующего устройства 12 детали 6. Одновременно с помощью внешнего привода приводится во вращение деталь 7. Вращение детали 7 происходит в обратную сторону по сравнению

5 с движением разделяемой жидкости по спиралевидному каналу устройства 12, что приводит к снижению уровня концентрационной поляризации,

Проникая через мембрану 11, жидкость

0 отводится по дренажному материалу 10 к днищам 2 и 3 и через отверстия 4 удаляется за пределы фильтрующих деталей 6 и 7. Дальнейший отвод фильтрата от вращающейся детали 6 происходит через круговую

5 полость, образованную кожухом 13 и днищем 2, а также через патрубок 14. Концентрированный раствор разделяемой жидкости выводится через патрубок 18.

Предлагаемый аппарат обеспечивает

0 высокие постоянные скорости течения разделяемой жидкости у поверхности мембраны и большой путь прохождения ее по каналам аппарат посредством применения турбулизирующего спиралевидного устрой5 ства; снижает концентрированную поляризацию за счет вращения фильтрующей детали в обратную сторону по сравнению с направлением движения разделяемой жидкости по спиралевидному каналутурбулизи0 рующего устройства: позволяет обеспечить свободное удаление фильтрата из вращающейся детали благодаря применению отводящего узла в концентрации.

Формула изобретения

5 1. Мембранный аппарат, включающий корпус, перфорированные днища, входной и выходной патрубки, пористое тело, выполненное в виде двух вдвинутых одна в другую деталей, каждая из которых представляет собой ряд концентрических труб, соединенных общим основанием и покрытых дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, отличающийся тем. что, с целью повышения производительности аппарата и качества разделения за счет снижения уровня концентрационной поляризации, одна из деталей пористого тела установлена с возможностью вращения и снабжена кожухом, размещенным с зазором относительно днища с образованием полости, разделенной пластинами на три равные части и соединенной с патрубком вывода фильтрата, при этом входной патрубок расположен по оси аппарата, а выходной патрубок для вы- вода концентрата охватывает патрубок вывода фильтрата.

2 Аппарат поп.1,отличающийся тем, что на поверхности неподвижной дета- ли пористого тела установлены турбулизую- щие спиралевидные устройства.

Использование: разделение растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации. Сущность изобретения: мембранный аппарат включает корпус с перфорированными днищами, пористое тело, выполненное в виде двух вдвинутых одна в другую деталей, каждая из которых представляет собой ряд концентрических труб, соединенных общим основанием и покрытых дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной. Одна из деталей установлена неподвижно, а вторая установлена с возможностью вращения и размещена с зазором относительно днища с образованием полости, разделенной пластинами на три равные части и соединенной с патрубком вывода фильтрата, являющимся валом приводного механизма вращения. Патрубки вывода концентрата охватывают патрубок вывода фильтрата. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

6 9 Ю II

№тмт

1 /L

/

/уу у .vvxv /1 оСл

гжгж

+ , ,

i .f.J.t. -r-.f tfJ .. 4S. .: /}- -r-S- )-

- ...-..

.

)

ЯгруГ Г ЗГ 3

vr -r-г-г- т л-2Й й - 51чН:

(г, ..Г,Г ,.:-tff f -7- ( ,-fC. тагЪ Г - v ,, .У;.У У

ST

tt -.. S

/-. , i I,, .. ,y-v., ..

fcu: :.: .v;

. ..

x/, ,и/.,x f/, Z/Zss,t-, /S/S/ SS / /f/

& У/;///////////////}У4У/$/% ,уЈ

JV

А

А

JL

гЪ Г Г У

tt -...