Способ разделения растворов смесей с помощью полупроницаемой мембраны

 

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПОЛУПРОНИЦАЕМОЙ МЕМБРАНЫ, включающий подачу исходнЬго раствора на мембрану, концентрирование непроникающего компонента на мембране, разбавление сконцентрированного раствора непроникающего компонента чистым растворителем, повторное концентрирование и слив сконцентрированного раствора, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени разделения, первое концентрирование проводят на части общей поверхности мембраны, а перед сливом поверхность мембраны очищают. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что очистку поверхности мембраны проводят подачей сверху газа под давлением и осуществлением § возвратно-поступательного движения границы раздела фаз газ - сконцент (Л рированный раствор непроникающего компонента вдоль поверхности мембраны.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СЮНММЮРИ

РЕСПУЬЛИН .

„.SU„„1124

gag В 01 П 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3625309/23-26 (22) 25.07.83 (46) 23.11.84. Бюл. № 43 (72) Н.В. Швец, В.Н. Брезгунов и А.С. Колезнев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт прикладной микробиологии (53) 66:066-278.532.711(088.8) (56) 1. Патент C111A ¹ 3794169, кл. 210-140, 1974.

2. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М., 1978, с.239. (54)(57) 1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЪЮ ПОЛУПРОНИЦАЕМОЙ

МЕМБРАНЫ, включающий подачу исходного раствора на мембрану, концентрирование непроникающего компонента на мембране, разбавление сконцентрированного раствора непроникающего компонента чистым растворителем, повторное концентрирование и слив сконцентрированного раствора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени разделения, первое концентрирование проводят на части общей поверхности мембраны, а перед сливом поверхность мембраны очищают.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что очистку поверхности мембраны проводят подачей сверху газа под давлением и осуществлением возвратно-поступательного движения границы раздела Ааз газ — сконцентрированный раствор непроникающего компонента вдоль поверхности мембраны. С ну, концентрирование непроникающего компонента над мембраной, разбавление сконцентрированного раствора непроникающего компонента чистым растворителем, повторное концентрирование и слив сконцентрированного раствора, первое концентрирование проводят на части общей поверхностй мембраны, а перед сливом поверхность мембраны очищают °

Очистку поверхности мембраны проводят подачей сверху газа под давлением и осуществлением возвратнопоступательного движения границы раздела Ааз газ — сконцентрированный вдоль поверхности мембраны.

Пример. Выполняются эксперименты для сравнения эффективности предлагаемого способа с известным способом очистки смесей. В работе используется суспензия клеток Escherishia co1i, штамм MRE 600 в растворе ИаС1 (9 г/л) . Осуществляется очист- ка суспензии от проникающего компонента хлористого натрия. Пробы перед фильтрацией обрабатывают 10-минутным кипячением. Исходная концентра11 ция клеточной суспензии 5,6 10 кл/мп.

В качестве фильтров используют мембраны "Владипор" МФА-5. Как в предлагаемом, так и в известном способе выполняют циклы очистки, заключающиеся в заполнении устройства фильтрации растворителем (в первом цикле исходной смесью) и вытеснении растворителя с проникающим компонентом через фильтр.

В известном способе вытеснение осуществляется через две мембраны с одновременным перемешиванием смеси. В предлагаемом способе при первом цикле очистки фильтрат вытесняют через одну мембрану, в последующих циклах — через две мембраны. Переме= шнвание выполняется только после последнего заполнения перед сливом очищенной смеси. .,Учитывая неточности измерений объема при заполнении и фильтрации, фильтрацию в каждом цикле очистки заканчивают после вытеснения 27 мп фильтрата (90X от объема устройства фильтрации) . В первом цикле предлагаемого способа временные затраты . больше, чем в известном способе, и составляют 15 и 7 мин соответственно.

В последующих циклах известного способа временные затраты остаются та| 1124999 1

Изобретение относится к разделению и очистке растворов и суспензий с помощью полупроницаемых мембран и мож@т быть испОльзОВано. в микро биологической, химической и других отраслях промьппленности.

ИнтенсиАикации процессов фильтрации, в частности, при очистке смесей,. целесообразны особенно при очистке биологических- смесей для последую- 10 щего измерения их параметров. Так, например, при подготовке бактериаль. ных суспензий к измерениям электрооптических параметров с целью их дальнейшего использования для управления процессом культивирования очень - раствор непроникающего компонента важно уменьшить временные затраты на подготовку образца.

Известен способ мембранного фракционирования смесей, заключающийся 2О в пропускании смеси через мембранный фильтр. При этом компоненты смеси, плохо задерживаемые мембраной, переходят с растворителем в фильтрат, а компонент,, по отношению к которому 25 мембрана высокоселективна, задерживается фильтром. Для интенсификации процесса используется перемешивание большой скоростью йотока, магнитной мешалкой или смесью жидкости с газом 31 3.

Недостатками способа являются затраты технических средств на смешивание газа с жидкостью и затраты,, времени на отделение газовой фазы от жидкости после очистки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ разделения растворов смесей с помощью полупроницаемой мембраны, вклю чающий подачу исходного раствора на

4D мембрану, концентрирование непроникающего компонента над мембраной, разбавление сконцентрированного раство- ра непроникающего компонента чистым растворителем, повторное концентриро45 вание и слив сконцентрированного раствора. Этот способ называется также диафильтрацией. j 2 3.

Недостатком известного способа диафильтрации является большая длитель.-, о

:ность процесса, обусловленная явле. ниями концентрационной поляризации у поверхности мембраны.

Цель изобретения — сокращение времени разделения.

Цель достигается тем, что согласно способу разделения, включающему подачу исходного раствора на мембраСоставитель А. Свитцов

Техред Л,Коцюбняк

Корректор О. Тигор

Редактор Н. Яцола

Тираж 681

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8351/6

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. 112 кими же — по 7 мин. В этих же циклах. предлагаемого способа временные затраты меньше и составляют 1,5 мин на каждый цикл. Затраты времени на перемешивание в предлагаемом способе занимают 0,5 мин, В целом временные затраты на очистку известным и пред лагаемым способом составляют 28 и

20 мин соответственно. Получено сокращение времени на 8 мин. 10

Сокращение временных затрат на

25Х в приведенном примере показывает, что предлагаемый способ имеет среднюю удельную скорость фильтрации (л/и час) íà 25Х больше, чем извест-1 ный способ. При использовании предлагаемого способа очистки поверхности мембраны наблюдается незначительное количество пены в очищенной смеси.

Выход .клеток при сливе получается 20

70-80Х. Использование магнитной ме шалки в аналогичных условиях дает выход 20-ЗОХ. Отсутствие пенообразования в предлагаемом способе .исключает временные затраты на отделенйе газо - 25 вой фазы от жидкости.

Достигаемый эффект объясняется следующим образом.

4999 . . . 4

Из-за концентрационной поляризации непроникающий компонент собирается у работающей части мембраны. 3атем выполняется диафильтрацня через весь фильтр без перемешивания. Значительная доля непроникающего компо-нента остается при этом у поверхности первой части мейбраны, не препятствуя прохождению растворителя с проникающим. компонентом через вторую часть. -В результате через вторую часть мембраны скорость прохождения фильтрата значительно выше, чем через первую, что значительно сокращает временные затраты на процесс очистки. После диафильтрацни интенсивная очистка поверхности мембраны с помощью возвратно-цоступательного движения границы раздела фаз отводит непроникающий компонент от мембраны н сконцентрированный раствор сливают потребителю.

Предлагаемый способ позволяет сократить продолжительность разделения, что особенно важно при проведении микробиологических экспериментов.