Аппарат для разделения растворов Советский патент 1982 года по МПК B01D13/00 

I

Изобретение относится к химической технологии, связанной с разделением жидких растворов, и может быть использовано в химической, электронной, атомной и других отраслях промышленности для осуществления процессов обратного осмоса и других.

Известны мембранные аппараты для осуществления обратного осмоса, содержащие плоские мембранные элементы, каждый КЗ которых состоит из дренажной основы и двух полупроницаемых мембран с обеих ее сторон. Набор таких мембранных элементов вместе с разделительными прокладками сжат между несущими фланцами,на которых расположены штуцера для ввода и вывода разделяемого раствора

Йв известных аппаратах перетоки от одного мембранного элемента к другому выполнены в разделительных прокладках, что значительно услокняет конструкцию и оГусловливяет нгнлдеж-.

ность работы аппаратов. Кроме того, для этих апаратов характерна низкая компактность, что связано с относительно большой толщиной раделительных прокладок.

Наиболее близким к изобретению является аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации. Аппарат состоит из двух несущих фланцев со

10 штуцерами ввода и вывода разделяемого раствора, пакета мембранных элементов и разделительных прокладок. Каждый мембранный элемент содержит слой дренажного материала, две полуtsпроницаемые мембраны и узел перетока , выполненный в виде соосных отверстий в дренажном материале и полупроницаемых мембранах, причем края отверстий скреплены герметизирующим

20 составом. Разделительная прокладка выполнена в виде рамки, расположенной по периферии мембранного элемента. Сжатие пакета между несущими фланцами осуществляют с помощью шпилек, расположенных по краям f31.

Недостатком известного аппарата является невозможность получения двух фракций фильтрата, содержащих различные растворенные вещества. Такие фракции могут быть получены в случае разделения многокомпонентных растворов на различных полупроницаемых мембранах, либо при воздействии внешних факторов, например, постоянного электрического поля.

Цель изобретения - осуществление разделения фильтрата на несколько фракций в одном мембранном аппарате, а также разделение растворов электролитов на ионные фракции при наложении электрического поля.

Указанная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем набор выполненных из двух однотипных полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя мембранных элементов с переточными отверсттиями, прокладки, два фланца и стягивающие шпильки, мембранные элементы в наборе выполнены из полупроницаемых мембран разных типов и в элементах выполнены дополнительные отверстия под стягивающие шпильки, половина которых выполнена с диаметром, большем диаметра шпильки, при этом шпильки выполнены полыми со щелями для вывода фильтрата,.дренажный слой герметизирован по периферии и периметру дополнительных отверстий большего диаметра, а.аппарат снабжен дополнительными .уплотнительными проклаками, расположенными между мембранными элементами вокруг стягивающих шпилек. Дренажный слой выполнен из токопроводящего материала, а стягивающие шпильки подсоединены к источнику тока.

На чертеже показан предлагаемый ,аппарат,- разрез.

Аппарат состоит из несущих фланцев 1 и 2, в которых имеются отверстия для ввода 3 разделяемого раствора и вывода 4 его из аппарата. Между фланцами размещен набор из мембранjribx элементов 5 и разделительных прокладок 6. Каждый мембранный элемент состоит из слоя 7 дренажного материала и двух однотипных полупроницаемых мембран 8. В дренажном слое и полупроницаемых мембранах выполнены переточные отверстия 9. В каждом мембранном элементе имеются одНО или более отверстий 10 большего диаметра и одно или более отверстий 11 меньшего диаметра. Дренажный слой имеет водонепроницаемый слой 12 по периферии и такой же слой 13 по краю отверстий большего диаметра. Сжатие пакета между несущими фланцами 1 и

2осуществляют с помощью полых стягивающих шпилек Ц, в которых выполнены щели 15 для вывода фильтрата из дренажных слоев, и гаек 16.

Для герметизации шпилек 1 между мембранными элементами 5 размещены дополнительные уплотнительные прокладки 17, толщина которых равна тол щине разделительных прокладок 6. Отверстия 18 в несущих фланцах 1 и 2., через которые проходят стягивающие шпильки k, совпадают с отверстиями

1 в мембранных элементах 5. В случае наложения электрического поля дренажный слой 7 выполняют из токопроводящего материала, который плотно прилегает к стягивающим шпилькам И в отверстиях 11 меньшего диаметра, а стягивающие шпильки подсоединяют к источнику 19 постоянного электрического тока. .

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор через отверстие

3вводят в аппарат, где он распределяется между мембранными элементами 5 с помощью переточных отверстий 9. В дренажный слой каждого мембранного элемента через полупроницаемые мембраны 8 проходит фильтрат, который затем течет к дополнительным отверстиям 11, и далее через щели 15 проникает в одну из шпилек 1, по которым выводится из аппарата. В результате того, что каждый мембранный элемент снабжен однотипными мембранами, а в наборе элементы имеют мембраны разных типов, происходит разделение фильтрата на две фракции, каждая из которых имеет свой выход из аппарата. То же достигается в результате действия постоянного электрического поля, .которое имеет различное направление между двумя смежными мембранными элементами за счет того, что контакт дренажного слоя

в каждом элементе с токоподводами, которыми в данном случае являются 5 стягивающие шпильки Т, осуществляется лишь в отверстиях 11 меньшего диаметра, т.е. через один мембранный элемент в наборе. Из-за такого контакта фильтрат из элементов, работающих в одинаковом режиме (тип мембраны или знак заряда) собирается внут ри разных стягивающих шпилек. Не проникшая через мембраны часть исходного раствора выводится из аппарата через отверстие k, П р и м е р . На предлагаемом аппарате подвергалось разделению 5 л раствора, имеющего концентрацию по NaCl 0,005 н и по CaCl2 0,005 н, при наложении постоянного электрического .тока в аппарате ЗЮ т,/см. Было получено две фракции фильтрата: 1. 1,8 л; ,012 н; С,. 1+ се; ; рч О,Of н; V2. 1,7 л; С ка.0001 0,00015 н; ССР- 0,006 н; рн 3, 5Остаток VQC 1,5 л; 0,001 н; Ссд24-0,013 н; .OI н; рН б,. Таким образом, предлагаемый аппарат, сохраняя все преимущества известного, позволяет разделять исходный раствор на фракции в зависимости от физических свойств растворенных веществ, что особенно важно в случае использования внешнего электрическог поля. Изобретение позволяет развиват юверхность мембран путем увеличения числа мембранных элементов в аппарате, сохраняя при этом условия разде ления компонентов при воздействии электрического поля, что раньше было возможно лишь в единичных ячейлах. Формула изобретения Аппарат для разделения раствосодержащйй набор выполненных из двух однотипных полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя мембранных элементов с переточными отверстиями, прокладки, два фланца и стягивающие шпильки, отличающийся тем,что, с целью получения нескольких фракций фильтрата, мембранные элементы в наборе выполнены из полупроницаемых мембран разных типов и в элементах выполнены дополнительные отверстия под стягивающие шпильки, половина которых выполнена с диаметром, большим диаметра шпильки, при этом шпильки выполнены полыми со щелями для вывода фильтрата, дренажный слой герметизирован по периферии и периметру дополнительных отверстий большего диаметра, а аппарат снабжен дополнительными уплотнительными прокладками, расположенными между мембранными элементами вокруг стягивающих шпилек, 2, Аппарат по п, 1, о т л и чающийся тем, что, с целью разделения растворов электролитов на ионные фракции при наложении электрического поля, дренажный слой выполнен из токрпроводящего материала,, а стягивающие шпильки подсоединены к источнику электрического тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3398833, кл. 210-321, 1972. 2.Патент США № 3585131, кл.,210-23, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР № 7110, кл, В 01 D 13/00, 1975.