Мембранный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D13/00 

Изобретение относится к очистке жидкостей, в частности к разделению жидких, смесей с помощью полупроницаелмх мембран, и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой, медицинской и других отраслях прокьпиленности дпя осуществления процессов обратного осмоса, ультрафильтрации, диализа и др.

Процессы разделения жидких смесей проводятся в аппаратах с различными конструкциями фильтрующих .элементов: плоскими, трубчатыми, рулонными.

Известны аппараты с плоскими фильтругацими элементами, содаржащйе сборку из фильтрующих элементов и разделительных прокладок, зажатую между двумя фланцами. Сборка может быть разметена в корпусе и перетрк разделяемого раствора от одного фильтрующего элемента к другому осуществляефся с помощью устройств, размещенных в корпусе 1J.

Недостатки таких устройств заключаются в сложности и громоздкости конструкции, большой сложности изготовления фильтрующих элементов ненадежности их работы.

Более прогрессивными являются аппараты бескорпусной модели, в которых достигается значительная экономия материала,.упрощается изготовление и эксплуатация аппарата.

Известен мембранный аппарат для разделения смесей с помощью попупроницаеких мембран, состоящий из двух фланцев со штуцерами ввода и вывода

10 разделяемой смеси и ее компонентов, расположенных между ними фильтрующих элементов, каждый из которых содержит дренажное устройство, две полупроницае№ае мембраны и переточ15ные каналы, разделительных прокладок, выполненных в виде герметизирующих рамок, и турбулизирующих вставок 12 }.

Известный аппарат, менее сложный

20 и громоздкий, обладает недостатками аппаратов с плоскими фильтрующими элементами: большой сложностью изготовления фильтрующих элементов, вызваиной необходимостью гермети25зации каждого переточного отверстия путем склеивания краев мембран и дренажа, а также установкой в каждом фильтрующем элементе двух предохранительных колец для предотвращения

30 разрыва мембраны. Целью изобретения является упрощ ние сборки аппарата. Эта цель достигается тем, что др нажное устройство выполнено в виде прямоугольной ограничительной рамки две внутренние стороны которой имею ряд выступов и внутри которой размещена пористая пластина, две стороны которой имеют ряд ВЫСТУПОВ, ра положенных между выступами ограничительной рамки, причем на выступах ограничительной .рамки и пористой пл .стины выполнены отверстия, центры которых расположены на одной прямой полупроницаемые мембраны выполнешл в виде прямоугольной пластины, имею щей с двух сторон ряд отверстий, совпадающих с отверстиями в ограничительной рамке и пористой пластине, разделительные прокладки выполнены в виде прямоугольной герметизирующей рамки, две внутренние стороны которой имеют ряд выступов с отверстиями, совпадающими с отверстиями в пористой пЛастине а турбулизирующие вставки выполнены в виде прямоугольной.сетчатой пластины,две стороны которой имеют ряд выступов, расположенных между выступами герме тизирующей рамки, на которых выполнены отверстия, совпадающиеС отвер стиями в ограничительной рамке. На фиг.1 показан аппарат, общий вид, в разрезе; на фиг.2 - разделительная прокладка; на фиг.З - фильтрующий элемент предлагаемого .аппарата. . Аппарат состоит из двух фланцев 1, между которыми расположена уборка 2 из фильтрующих элементов 3 и разделительных прокладок 4. Для под вода разделяемой смеси во фланцах 1 имеются каналы 5 с коллекторами б. Для отвода концентрата имеются каналы 7 с коллекторами 8. Для отвода фильтрата имеются каналы 9 с кол лекторами 10. Сборка 2 состоит из чередующихся фильтрующих элементов 3 и прокла док 4. Каждый фильтрующий элемент содержит ограничительную рамку 11, имеющую.выступы 12 на двух внутренних сторонах, пористую пластину 13 с выступами 14, расположенными между выступами 12 ограничительной рамки 11. На выступах 12 рамки и высту пах 14 пластины выполнены отверстия 15 и 16, ц.ентры KOTOEtjx расположены на одной прямой. С обеих сторон дренажного устройства расположены полупроницаемые мембраны 17, имеющие два ряда отверстий, совпадающих с отверстиями 15 и 16. Разделительная прокладка 4 выпол нена в виде герметизирующей рамки 18, имеющей выступы 19 на двух внутренних сторонах. Каждый выступ 19 снабжен отверстием 20. Внутри рамки может быть расположена турбулизирующая вставка 21 с выступами 22, имеющими отверстия 23. Герметизирую; щая амка 18 и турбулиэирующая ,вставка 21 могут быть выполнены в виде одной детали. При монтаже arina- , рата фильтрующие элементы 3 и разделительные прокладки 4 поочередно накладываются друг на друга. Взаимное положение отверстий в фильтруквдих элементах и уплотнительных прокладках таково, что в сборке 2 образуются коллекторы 6,8 и 10. Аппарат работает следующим образом. Разделяемая смесь подается в канал 5 под рабочим давлением и распределяется по коллекторам 6, образованным отверстиями 15 в выступах, , 12 ограничительной рамки 11, а также отверстиями 23 в выступах 22 турбулизирующей вставки 21. Из коллекторов 6 разда)яемая смесь попадает в полость турбулизирующйх вставок. Через полупроницаемые мембраны 17 проникающие компоненты (фильтрат) попадают в поЛость пористых пластин 13 и выводятся из аппарата через коллекторы 10, образованные отверстиями 20 в выступах 19 герметизируювд1х рамок 18 и отверстиями 16 в пористых пластинах 13, и каналы 9 вывода фильтрата... Концентрированный растворитель, пройдя через аппарат, выводится из него по коллекторам 8, образованным аналогично коллекторам 6, и каналу 7 для вывода концентрата. Особенностью предлагаемого аппарата является обратимость работы основных узлтов. Вводя исходный раствор в один из каналов 9, можно вывести образовавшийся фильтрат через каналы 5 и 7. В этом случае пористые пластины- 13 работают в качестве турбулизирующйх вставок,. а турбулизирующие пластины 21 - в качестве дренажных Такая обратимость особенно важна в процессах ультрафильтрации, по. скольку дает возможность осуществлять обратную промывку аппарата с сохранением его эксплуатационных характеристик. Упрощение сборки аппарата достигается тем,.что она осуществляется простым укладыванием стандартных деталей друг на друге, не требует склейки и дополнительной герметизации, легко автоматизируется. Производство дренажных устройств и разделительных прокладок в виде одной детали легко осуществлять из дешевых пластмасс на литьевых машинах. Предлагаемая конструкция аппарата позволяет упростить его сборку, что влечет за собой снижение трудоемкоети при изготовлении за счет исключения операций пробивки и последующей склейки отверстий в мембране и дренажном устройстве. Срок службы фильт рующего элемента в предлагаемом аппарате увеличивается до 7 мес, тогда как в известном он составляет 2-3 мес. При потребности для очистки воды на предприятиях электронной промышленности 20 предлагаемых аппаратов годовая экономия составляет 34 тыс. Формула изобретения Мембранный аппарат для разделения смесей с помощью полупроницаемых мем бран, состоящий из двух фланцев со штуцерами ввода и вывода разделяемой смеси и ее компонентов, расположенных между ними фильтрующих элементов каждый из которых содержит дренажное устройство, две полупроницаемые мембраны и переточные каналы, разделительных прокладок, выполненных в вид герметизирующих рамок, и турбулизирующих вставок, отличающий с я тем, .что, с целью упрощения сборки аппарата, дренажное устройств выполнено в виде прямоугольной ограничительной рамки, две внутренние стороны КОТОРОЙ имеют ряд выступов и пористой пластины, две стороны которой имеют ряд выступов, расположенных между выступами ограничительной рамки, причем на выступах ограничительной рамки и пористой пластины выполнены отверстия, центры которых расположены на одной прямой, полупроницаемые мег збеаны выполнены в виде прямоугольнойпластины,, имеющей с двух сторон ряд отверстий, совпадающих с отверстиями в ограничительной рамке . и пористой пластине, разделительные прокладки выполнены в виде прямоугольной герметизирующей рамки, две внутренние стороны которой имеют ряд кзступов с отверстиями, совпгщающими с отверстиями в пористой пластине., а турбулизирующие вставки .выполнены в. виде прямоугольной сетчатой пластины, две стороны которой имеют ряд выступов , расположенных между выступами герметизирующей рамки, на которых выполнены отверстия, совпадающие с отверстиями в ограничительной рамке. Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе 1.Длтнерский Ю.И.Мембранные процессы разделения жидких смесей. М., Химия, 1975, с.59-61. 2.Авторское свидетельство СССР № 471104, кл. В 01 D 13/00, опублик. 19.05.75.