Фильтровальный материал для процессов фильтрования с образованием осадка Советский патент 1993 года по МПК B01D39/00 

Изобретение относится к фильтровальному материалу для процессов фильтрования с образованием осадка.

Известен фильтровальный материал, в котором мембрана установлена между слоями ткани. Однако эти мембраны не отвечают жестким требованиям, выдвинутым техникой фильтрования.

В основу изобретения положена задача создать фильтровальный материал, который подходит благодаря своему особенно прочному строению для фильтрования суспензий, содержащих чрезвычайно мелкие частицы.

Цель изобретения - повышение прочности конструкции.

Эта задача решается согласно изобретению таким образом/что фильтровальная мембрана введена, по меньшей мере, в одну ткань, структура которой служит в качестве несущего и защитного каркаса. Полученный таким образом фильтровальный материал дает то неожиданное преимущество, что также в фильтровальных установках, в которых фильтровальный материал испытывает чрезвычайно сильные нагрузки, можно обрабатывать суспензии, содержащие частицы, размеры которых находятся в субмикропористом диапазоне.

Особенно предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает фильтровальную мембрану из субмикропористого материала. Согласно этому варианту осуществления изобретения филь- тровальную мембрану можно /юлучить очень простым образом.

Выгодно выполнить фильтровальную мембрану с отверстиями, размеры которых не более 10 мкм. Даже выгодно предусмотреть в фильтровальной мембране только отверстия, размеры которых не более 1 мкм. Этот вариант выполнения фильтровальной мембраны предоставляет возможность обработки таких суспензий, которые в традиционных фильтровальных установках не удалось обрабатывать.

Согласно альтернативному предпочтительному варианту осуществления изобретения отверстия выполняются в фильтровальной мембране после введения компактной массы мембраны в ткань. При этом число и размер отверстия в фильтровальной мембране можно очень хорошо приспосабливать к данным условиям.

С

ю

00

ы

ы

Другой особенностью предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает введение массы мембраны в ткань, которая построена таким образом, что ее одна сторона выполнена плотной, а ее другая сторона - редкой, причем масса мембраны введена в редкую сторону ткани. При конструкция может быть выполнена таким образом, чҐо. верхние нити на редкой стороне ткайй выступа- ют за границы массы мембраны. (Согласно этому варианту осуществлёнйя Т зобрете- иия масса мембраны введена в объемную структуру ткани. При этом плотная сторона ткани выполняет функцию носителя, в то время как редкая сторона ткани защищает относительно чувствительную мембрану от механических нагрузок, повреждений и/или разрушений. В особенности верхние нити на редкой стороне ткани защищают поверхность мембраны от истирания. .

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения массу мембраны можно разместить между двумя слоями ткани, При этом конструкция выполнена преимущественно таким образом, что масса мембраны размещена на толстом компактном несущем слое ткани, в то время как в верхний слой массы мембраны введен защитный слой ткани. При этом за- щитный слой ткани выполнен предпочтительно в виде ткани с открытыми петлями. Такая конструкция, которую также можно называть конструкцией типа сэндвич, предоставляет разнообразные возможности выполнения фильтровального материала согласно изобретению с учетом различных случаев использования и вытекающих отсюда требований. Выполненный таким образом фильтровальный материал является особенно устойчивым.

На фиг, 1 изображен разрез фильтровального материала согласно изобретению, в котором масса мембраны введены в объемную структуру ткани; на фиг. 2 -- разрез фильтровального материала согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором масса мембраны размещена между двумя слоями ткани.

В изображенном на фиг. 1 разрезе че- рез фильтровальный материал показана сформованная в фильтровальную мембрану 1 масса, которая введена в объемную структуру ткани 2. Показанная внизу плотная сторона тканислужит в качестве несущей ткани 3 для фильтровальной мембраны 1. Показанная вверху редкая сторона ткани служит с одной стороны для размещения в ней массы фильтровальной мембраны 1, а с другой стороны - в качестве защитной ткани 4 для

фильтровальной мембраны 1. Верхние нити 5 ткани 2 выступают за границы фильтровальной мембраны 1 и защищают таким образом чувствительную фильтровальную мембрану 1 от механических нагрузок, в особенности от истирания.

На фиг, 2 изображен разрез через фильтровальную мембрану 1, размещенную между несущей тканью 3 и защитной тканью 4, Согласно этому варианту осуществления изобретения фильтровальная мембрана 1 имеется в конструкции, подобной конструкции типа сэндвич, так что чувствительную фильтровальную мембрану 1 защищает с обеих сторон ткань от механических нагрузок, повреждений и/или разрушений.

Фильтровальная мембрана 1 практически включена между двумя слоями ткани - между несущей тканью 3 и защитной тканью 4. При этом верхний слой ткани, т.е. защитная ткань 4, введена в массу, образующую фильтровальную мембрану 1. Для защиты поверхности фильтровальной мембраны 1 подходит особенно ткань с открытыми петлями. Фильтровальная мембрана 1 жестко соединена как с несущей тканью 3, так и с защитной тканью 4, причем в целях получения по возможности тесной связи защитная ткань может быть очень хорошо сцеплена с массой мембраны,

Массы, образующие фильтровальную мембрану 1, могут состоять из микропористых или субмикропористых материалов или же компактные плотные материалы можно выполнять путем физической и/или химической обработки с желаемой пористостью после соединения с одной стороны фильтровальной мембраны, а с другой стороны - ткани.

В случае предъявления особенно больших требований можно использовать в принципе не только один слой фильтровальной мембраны, но и два или более таких слоев, при условии, что, по меньшей мере, несколько нитей ткани выступает с обеих сторон из фильтровальной мембраны для обеспечения механической защиты.

Фильтровальная установка работает следующим образом.

Сверху на фильтровальный материал поступает суспензия, содержащая твердые вещества, т.е. мелкие частицы, которые необходимо отделить. За счет силы тяжести или центробежной силы жидкость суспензии продавливается через фильтровальную мембрану 1, Точнее говоря, вся жидкость суспензии протекает через мелкие поры фильтровальной мембраны 1, в то время как твердые частицы остаются на мембране и образуют на ее поверхности осадок. Для

образования осадка на поверхности мембраны поры мембраны должны быть такими мелкими, чтобы самые крупные частицы соответствующей суспензии не смогли пройти через эта поры. Вытекающая внизу из филь- 5 тровальной мембраны более или менее прозрачная жидкость называется фильтратом. Отделенные от субстрата частицы твердого вещества накапливаются на верхней поверхности фильтровальной мембраны в виде 10 осадка. С увеличением толщины осадка последний также действует в качестве фильтра, т.е. сам осадок задерживает все больше и больше частиц твердого вещества. Само собой разумеется, что время от времени 15 осадок необходимо снять с фильтровальной мембраны 1. Поскольку для этого используется механическое приспособление, которое можно называть скребком, фильтровальная мембрана 1 испытывает значи- 20 тельные механические нагрузки в случае, если скребок скользит непосредственно по поверхности фильтровальной мембраны. Однако согласно изобретению защитная ткань 4 предотвращает непосредственный 25 контакт скребка с фильтровальной мембраной 1, т.е. скребок входит в контакт только с устойчивой защитной тканью. Таким образом, чувствительная фильтровальная мембрана 1 защищается, так как значительные 30 механические нагрузки на фильтровальную мембрану 1 воспринимает защитная ткань 4, .. .

Фильтровальный материал можно ис пользовать для фильтрования различных 35 твердых веществ или жидкостей. Значит, для различных видов фильтрования выдвигаются различные требования к химическим, физическим и механическим свойствам комбинации ткань-мембрана. 40 Подходящими материалами являются поли- пропилен, полиамид, полиэфир, политетрафторэтилен, поливинилиденфторид, лолиэфирэфиркетон и подобные полимерные материалы.45

Выполнить отверстия с размерами меньше 10 мкм рекомендуется потому, что необходимо осуществлять поверхностную фильтрацию. При этом осадок на поверхности фильтровального материала нарастает и 55 надежно исключает глубинную фильтрацию. Так, например, в вакуумных аппаратах используются мембраны с отверстиями, размеры которых составляют от 10 до 1 мкм, так как они могут обеспечивать только раз- 50 ности давлений, составляющие максимально 0,8 бар.

Выполнить отверстия с размерами меньше 1 мкм рекомендуется по тем же самым причинам, за исключением того, что при фильтрации под давлением, при которой достигаются давления до 10 бар и выше, можно использовать также мёлкопористые фильтровальные мембраны из микропористых и даже субмикропористых материалов.

Фильтровальные мембраны с отверстиями указанных размеров позволяют обраба- тывать такие суспензии, которые в традиционных установках не удалось обрабатывать. Так, например, эффективная мощность монофильных тканей не достаточна для отделения твердых веществ от жидкостей путем фильтрации с образованием осадка.

Формула изобретения

1. Фильтровальный материал для процессов фильтрования с образованием осадка, содержащий ткань с защитным и несущим слоями и фильтровальную мембрану, отличающийся тем, что,.с целью повышения прочности конструкции, фильтровальная мембрана введена по меньшей мере в один слой ткани.

2. Материал по п. 1, отличающий- с я тем, что фильтровальная мембрана выполнена из субмикропористого материала.

3. Материал по пп. 1и2, отличающийся тем, что фильтровальная мембрана имеет отверстия с размером не более 10 мкм,

4. Материал по одному из пп, 1-3, отличающийся тем, что фильтровальная мембрана имеет отверстия с размером не более 1 мкм.

5. Материал по пп. 1-4, отличающийся тем, что один слой ткани выполнен плотным, а другой слой - редким, причем фильтровальная мембрана введена в редкий слой ткани.

6. Материал по п. 5, отличающий - с я тем, что верхние нити редкого слоя ткани выступают за границы поверхности фильтровальной мембраны.

7. Материал по одному из пп, 1-4, отличающийся тем, что фильтровальная мембрана размещена на толстом компакт ном несущем слое ткани, а в верхний слой фильтровальной мембраны введен защитный слой ткани.

8. Материал поп. 7, отличающий- с я тем, что защитный слой ткани выполнен в виде ткани с открытыми петлями.

Фив. 2

Использование: фильтрование твердых веществ или .жидкостей с образованием осадка. Сущность изобретения: фильтровальная мембрана включена с обеих сторон ткани, структура которой выполняет механическую защитную функцию. 7 з.п. ф-лы, 2 ИЛ.: .