Способ концентрирования растворов Советский патент 1979 года по МПК B01D13/00 

(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ

1

Изобретение относится к области технологических процессов, в которых осуществляется разделение растворов, и может быть использовано при очистке сточных вод, а также в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промыщленности.

Известен способ концентрирования растворов методом обратного осмоса 1. Способ заключается в осуществлении контакта обрабатываемого раствора, находящегося под избыточным давлением, превыщающим осмотическое давление раствора, с поверхностью полупроницаемой мембраны. При этом из раствора через полупроницаемую мембрану проходят преимущественно молекулы растворителя, за счет чего раствор и концентрируется.

Недостатком известного способа является необходимость создания очень высоких рабочих давлений (порядка сотен атмосфер) при достижении в обрабатываемом растворе концентраций растворенных электролитов порядка нескольких десятков граммов на литр.

Известен также способ концентрирования растворов методом обратного осмоса.

включающий в себя отвод части растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор с меньщим осмотическим давлением, который пропускают под ней, а также дополнительное .концентрирование раствора с меньщим осмотическим давлением после его разбавления 2. Такой способ позволяет значительно снизить рабочее давление, которое ДОЛЖНО превыщать не осмотическое давление обрабатываемого раствора, а лищь разность между осмотическими давлениями растворов над и под мембраной.

Недостатком известного способа является уменьщение выхода продукта - концентрированного раствора, поскольку дополнительное концентрирование раствора с меньщим осмотическим давлением после его разбавления осуществляют добавлением в него части продукта. К недостаткам следует отнести также невозможность получения

практически чистого растворителя, так как наряду с концентрированным продуктом выводится смесь фильтрата и части концентрированного раствора.

Целью изобретения является увеличение выхода продукта.

Эта цель достигается за счет того, что дополнительное концентрирование раствора с меньшим осмотическим давлением осуществляют методом обратного осмоса.

На чертеже изображена схема применения предлагаемого способа концентрирования растворов.

Обрабатываемый раствор с исходной концентрацией Со и осмотическим давлением По поступает в напорную камеру мембранного аппарата 1 и протекает вдоль поверхности полупроницаемой мембраны 2. С другой стороны полупроницаемой мембраны пропускают вспомогательный раствор с концентрацией С и осмотическим давлением Л|, меньшим, чем ло- Под действием рабочего давления Р часть растворителя из обрабатываемого раствора проходит через полупроницаемую мембрану 2 в камеру фильтрата 3, где разбавляет вспомогательный раствор. Продукт с концентрацией растворенных веществ Сц выводят из напорной камеры 1 к потребителю.

Вспомогательный раствор из камеры фильтрата 3 направляют на дополнительное концентрирование в мембранный аппарат 4, после которого его концентрация повыщается до С, а раствор вновь поступает в камеру фильтрата 3. Число контуров,используемых по предлагаемому способу, зависит от соотношений ло , л i и Р.

Незначительную часть циркулирующего вспомогательного раствора можно подавать из последующего контура в предыдущий (на чертеже показано пунктиром). В это.м случае фильтрат мембранного аппарата последнего контура представляет собой почти чистый растворитель.

В качестве вспомогательных растворов могут быть использованы растворы веществ, которые содержатся в обрабатываемом растворе, и растворы хорошо растворимых веществ с высоким осмотическим давлением.

Для увеличения скорости циркулирующего вспомогательного раствора в контуре, с целью устранения концентрационной поляризации, могут быть использованы низконапорные насосы 5, тогда высоконапорные насосы 6 подают в напорные камеры мембранных аппаратов лишь такое количество раствора, которое обеспечивает суммарный расход фильтрата и концентрированного продукта.

Пример. Раствор NaCl/c исходной концентрацией 150 г/л (осмотическое давление 120 атм) подают под давлением 100 атм в напорную камеру мембранного аппарата типа фильтр-пресс, заряженного полупроницаемыми мембранами. В камеру фильтрата вводят раствор с той же исходной концентрацией, осуществляя его движение против направления движения обрабатываемого раствора. Под действием давления часть воды отфильтровывается через мембраны, а из аппарата выводят раствор с концентрацией соли 200 г/л. При этом вспомогательный раствор, разбавленный до концентрации 100 г/л, направляют для дополнительного концентрирования в обособленный замкнутый цикл, где он снова концентрируется в аналогичном аппарате до содержания соли 150 г/л. Во втором аппарате в качестве вспомогательного раствора вводят раствор соли с концентрацией 100 г/л, а выводят с концентрацией 50 г/л. Концентрирование вспомогательного раствора второго контура осуществляют в контуре с обычным мембранным аппаратом. При этом концентрация соли в фильтрате, отводимом из системы, может составлять 0,5 г/л.

В описываемой схеме на каждой мембране перепад концентрацией NaCl по разные стороны составляет 50 г/л, что соответствует перепаду осмотических давлений 35 атм.

Предлагаемый способ позволяет увеличить выход продукта, который не расходуется для концентрирования вспомогательного раствора. Кроме того, предлагаемый способ позволяет выделить из исходного высококонцентрированного раствора практически чистый растворитель за счет его отфильтровывания через ряд полупроницаемых мембран и возврата растворенного вещества в предыдущий цикл с малым количеством высококонцентрированного раствора.

Формула изобретения

Способ концентрирования растворов методом обратного осмоса, включающий в себя отвод части растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор с меньщим осмотическим давлением, который пропускают под ней, а также дополнительное концентрирование раствора с меньши.м осмотическим давлением после его разбавления, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода продукта, дополнительное концентрирование раствора с меньшим осмотическим давлением осуществляют методом обратного осмоса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент Франции № 2120745, кл. В 01 d 13/00, 22.09.72.