Аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации Советский патент 1982 года по МПК B01D13/00 B01D31/00 

1

Предлагаемое изобретение относится к аппаратам для разделения жидких смесей с. помощью полупроницаемых мембран методом обратного осмоса и может быть использоваио в микробиологической, пищевой и химической промышленности.

Известно устройство для обратного осмоса и ультрафильтрации, включающее фильтрующие модули, состоящие из дренажной основы, мембран и промежуточных элементов в виде фасонных прокладок. На периферии фильтрующих модулей выполнены переточные отверстия, при сборке фильтрующих модулей переточные отверстия образуют канал 1.

Герметизация переточного канала в аппарате осуществляется посредством приклеивания мембран по периферии отверстия с обеих сторон фильтрующего элемента клеем ускоренного действия. Однако наличие клеевого соединения снижает надежность работы аппарата и усложняет замену мембраны.

Наиболее близким к предложенному рещению является аппарат для обратного осмоса, включающий плоские фильтрующие модули круглой или прямоугольной формы, состоящие из дренажной основы и размещенных с обеих ее сторон мембран и промежуточных элементов, и переточные каналы. Аппарат снабжен распорным приспособлением для крепления мембран, выполненным в виде двух элементов распираемых пружиной или стягиваемых винтом 2.

В известном аппарате распорное приспособление, имеющее несколько деталей, усложняют сборку аппарата и не обеспечивает герметизацию пёреточного канала,

кроме того через этот узел возможна утечка обработанного раствора. Все указанные выще недостатки снижают надежность работы аппарата. Целью предлагаемого изобретения является повыщение надежности работы, герметичности крепления мембран и упрощение сборки аппарата.

Это достигается тем, что фильтрующий модуль мембранного аппарата снабжен узлом перетока, выполненным в виде двух цилиндроконических втулок, скрепленных винтом, обращенных цилиндрической частью друг к другу, а конической частью- к мембранам, причем переточные каналы

размещены в теле цилиндроконических втулок.

На фиг. 1 представлен общий вид аппарата; на фиг. 2 - фильтрующий модуль круглой формы, расположенный между

промел уточнымн элементами; на фиг. 3 - Вариант устройства с прямоугольными фильтрующими модулями; на фиг. 4 - узел перетока в прямоугольном фильтрующем модуле. Аппарат состоит из чередующихся плоскопараллельных фильтрующих модулей 1 и промежуточных элементов 2, зажатых между двумя фланцами 3 с помощью стяжных щпилек 4. Фланцы имеют щтуцеры 5 и 6, соответственно для входа и выхода разделяемого раствора. Фильтрующий модуль 1 состоит из дренажной основы и размещенных с обеих ее сторон полупроницаемых мембран 7. Дренажная основа включает в себя опорную пластину 8, имеющую центральное цилиндроконическое отверстие, каналы 9 для отвода фильтра от поверхности мембраны к ее периферии и дренажный слой, состоящий из крупнопористой подложки 10 (например сетка с размером ячеек 0,1-0,2 мм) и мелкопористой подложки 11 (например фильтровальная бумага). В опорной пластине 8 с обеих ее сторон имеются углубления, глубина которых на 0,5-1,5 мм превышает суммарную толщину дренажного слоя и мембраны 7. Оставщееся пространство образует напорную камеру для прохождения разделяемого раствора вдоль поверхности мембран. В подложке 10 сделано отверстие, диаметр которого соответствует диаметру больщого основания конуса цилиндроконического отверстия опорной пластины 8. В подложке 11 сделано отверстие, диаметр которого соответствует диаметру цилиндрической части цилиндроконического отверстия опорной пластины 8. Наружный диаметр подложки 10 соответствует внещнему диаметру углубления в опорной пластине 8. Наружные диаметры подложки 11 и мембраны 7 одинаковы и равны внещнему диаметру опорной пластины 8. На подложках 11 с обеих сторон дренажной основы размещены полупроницаемые мембраны 7. В качестве полупроницаемых мембран могут быть использованы полимерные пленки типа «Владипор. В центре фильтрующего модуля 1 имеется узел перетока, выполненный в виде двух цилиндроконических втулок 12 и 13, скрепленных винтом 14, и обращенных цилиндрической частью друг к другу, а конической частью - к мембранам 7. Суммарная высота втулок 12 и 13 несколько меньще длины центрального отверстия в опорной пластине 8. Образовавшийся зазор между цилиндроконическими втулками необходим для компенсации погрещности изготовления самих втулок, а также деформаций подложки 11 и мембраны 7. В теле цилиндроконических втулок 12 и 13 по окружности чьшолнены переточные отверстия 15. В центральном отверстии цилиндроконической втулки 13 нарезана резьба под винт 14. По наружному периметру с обеих сторон опорной пластины 8 выполнены пазы прямоугольной формы, в которые укладываются круглые кольцевые прокладки 16 из эластичного материала (например резины). Промежуточные элементы 2 представляют собой круглые диски толпи1ной 0,5-1,0 мм, выполненные из жесткого материала (например сталь) и имеющие по периферии отверстия 17 для перетока разделяемого раствора. Аппарат собирается следующим образом. На обе стороны опорной пластины 8 укладываются последовательно подложки 10 и 11. В прямоугольные периферийные пазы вставляются круглые кольцевые прокладки 16. Затем с обеих сторон образовавшейся дренажной основы накладывают полупроницаемые мембраны 7. Цилиндрической частью втулок 12 и 13 в мембранах 7 продавливаются отверстия. Образовавшиеся кружки удаляются, а втулки вставляются в центральное цилиндрическое отверстие опорной пластины 8. Втулки 12 и 13 ориентируются одна относительно другой таким образом, чтобы отверстия 15 оказались соосными. В случае обеспечения достаточного зазора между втулками их взаимное ориентирование не является обязательным. Затем, придерживая от враи1,ения втулку 12, закручивают винт 14 до обеспечения надежного прижатия мембраны 7 к внутренней конусной поверхности цилипдроконического отверстия опорной пластины 8. Собранные таким образом фильтрующие модули 1 укладываются поочередно промежуточными элементами 2. Образовавшийся пакет сжимается между фланцами 3 с помощью стяжных шпилек 4. Для увеличения производительности аппарата его собирают из нескольких, параллельно подключаемых, пакетов. Работает устройство следующим образом. Разделяемый раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через входной штуцер 5 и отверстия 17 в направляющих пластинах подается в напорную камеру аппарата, ограниченную с одной стороны мембраной 7 фильтрующего модуля 1, с другой - поверхностью нромелсуточного элемента 2. Боковыми стенками надорпой камеры являются боковые поверхности углубления в опорной пластине 8. Растворитель и часть растворепных в нем веществ проходит через полупроницаемые мембраны 7 и через дренажный слой но каналам 9 отводится от внутренней поверхности мембран 7 к торну опорной пластины 8, а затем в емкость для сбора фильтрата. Разделяемый раствор, обогащенный веществами, задерживаемымп полупроницаемой мембраной 7, перетекает пс переточным отверстиям 15 в цилиидроконических втулках 12 и 13 в следующую напорную кaмepз ограниченную с одной стороны мембраной 7 того же фильтрующего модуля I, а с другой - поверхностью следующего промежзточного элемента 2. Пройдя все напорные камеры накета, обработанный такнм образом, раствор через штуцер 6 выводится нз аппарата.

Узел перетока п унлотпенпй может быть использован и для аппаратов с прямоугольнымп фнльтруюнщми модулями, и в этом случае переточиый капал может быть выполнен в самом стяжном винте. В аппарате для обратного осмоса и ультрафнльтраиин с прямоугольными фильтрующими модулями 18 узел перетока выполнен в виде двух пнли1гдроконических втулок 19 и 20, скрепленных винтом 21, и обращенных цилиндрической частью к другу, а конической частью - к мембраттам 7. Переточный канал 22 выполнен в теле самого крепежного винта 21. Количество узлов перетока и унлотнеггий в аппаратах с прямоЗтольными фильтрующими модулями зависит от ширииы иапорпой камеры, а также от расхода разделяемого раствора.

Annanат состоит из чередующихся бильтплтпиптх 18. состояи.шх из дренажной остовы, включаюн1ей кпупнопооистую 10 и мрлкопопистую 11 полложки, и размеИ1;ент1ых с обеих ее сторои полупроницаемых лтембран 7 и промежуточных элементов 23, выполненных в виде рамок из прокладочного материала (например паронит). Получе1И1ый таким образом пакет сжимается между ДВУМЯ сЬлапцами 24 с помощью стяжных щпплек 25.

Ряботает аппарат следующим образом.

Разделяемый раствор под давлением, ппевьттиаюптим осмотическое давление раствопрнных R нем веществ, через входное отверстие 26 потяется в напорные камеры яппяпатя, ограниченные с ДВУХ сторон напужнмми повепхпостямп мембран 7 фильтруюпшх модулей 18. Боковылги степкамп напорных камер 27 являются внутренние поверхпости промежуточтгых элемеитов 23.

Растворитель и часть растворенных в нем веществ проходит через полупроницаемую мембрану 7 и через дренажный слой по каналам 28 в опорной пластине 29 фильтрующих модулей 18 отводится от внутренней поверхности мембран 7 к торцу опорной нластины 29, а затем в емкость для сбора фильтрата. Разделяемый раствор, прощедший все напорные камеры 27 и

обогащенный веществами, задерживаемыми полупроницаемыми мембранами 7, выводится из анпарата через верхнее отверстие 30. Предложенная конструкция узла перетока в аппаратах для обратного осмоса и ультрафильтрации позволяет повысить надежность их эксплуатации, а также упростить технологию сборки фильтрующих модулей и смену мембран.

Формула изобретения

Аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации, включающий плоские фильтрующие модули круглой или ирямоугольной формы, состоящие из дренажной основы и размещенных с обеих сторон мембпан и промежуточных элементов, и переточные

каналы, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы, герметичиости креплеиия мембран и упрощения сборки анпарата, фильтрующий модуль снабжен узлом перетока, выполненным в

виде двух цилиндроконических втулок, скрепленных винтом, обращенных цилиндрической частью одна к другой, а конической частью - к мембранам, причем персточные каналы размещены в теле цилиндрокоиических втулок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 435833, кл. В DID 13/00, 1972.

2 Авторское свидетельство СССР № 592334, кл. В ОШ 13/00, 1972.

эw ж

s

j L

7; 7

/ /

,u „

W7777/7/77777/7777 : 7,,

- - - y////////77/////////////////AV/.

zs

PT..... --„.Ej

I 23

Z72f

фиг 3

27 го

22 г 75 г г

/ / / /О.

у/ //Ч

-г5

VZ

(Риг. t