Аппарат для ультрафильтрации

 

Сущность изобретения, аппарат для ультрафильтрации состоит из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда с отверстиями для вывода фильтрата. с расположенными на его внутренней поверхности подложкой и полупроницаемой мембраной и торцевыми крышками с патрубками ввода и вывода раствора В корпусе установлен фильтрующий элемент в виде конвейера состоящего из гибкой двухслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны Верхний слой ленты выполнен из дренажного материала с нанесенной на него полупроницаемой мембраной и расположен с зазором относительно нижнего слоя, выполненного из непроницаемого материала, с образованием замкнутой полости При этом нижний слой ленты и ведущий барабан снабжены подпружиненными клапанами, размещенными с одинаковым шагом, а на верхнем слое ленты установлены перемешивающие очистительные устройства, в виде прямоугольной рамки 2 зп ф-лы, 2 ия

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

QJ (Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (2 т) 4952657/26 (22) 28.06.91 (46) 15.12.93 Бюл М 45-46 (71) Воронежский технологический институт

- (72) Антипов С.Т„Шахов С.В„Николаенко С.В„ Мосолов Г.И„Ветрова О.H. (73) Антипов Сергей Тихонович; Шахов Сергей Васильевич; Николаенко Сергей Владимирович; Мосолов Григорий Иванович; Ветрова Оксана Николаев(54) АППАРАТ ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ (57) Сущность изобретения: аппарат для ультрафильтрации состоит из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда с отверстиями дпя вывода фильтрата, с расположенными на его внутренней поверхности подложкой и полупрони(В) RU (11) 2004314 С1 (51) 5 В01D61 18 В01D63 00 цаемой мембраной и торцевыми крышками с пат. рубками ввода и вывода раствора. В корпусе установлен фильтрующий элемент в виде конвейера, состоящего из гибкой двухслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны. Верхний слой ленты выполнен из дренажного материала с нанесенной на него полупроницаемой мембраной и расположен с зазором относительно нижнего слоя, выполненного из непроницаемого материала, с образованием замкнутой полости. При этом нижний слой ленты и ведущий барабан снабжены подпружиненными клапанами, размещенными с одинаковым шагом, а на верхнем слое ленты установлены перемешивающие очистительные устройства,в виде прямоугольной рамки. 2 з.п. ф-лы, 2 ия.

2004314

Изобретение относится к технологии разделения и концентрирования жидких смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известны мембранные элементы, содержащие пористый трубчатый каркас с расположенной на его внутренней поверхности полупроницаемой мембраной и турбулизирующее устройство.

Недостатком известных мембранных элементов является то, что при разделении растворов на поверхности мембраны образуется гелеоосадок, который снижает производительность элементов. Наличие турбулизирующих устройств также не устраняет этот недостаток, так как их действие направлено только в одном направлении, именно перпендикулярно движению раствора вдоль мембраны, что снижает очистительные свойства устройств. Кроме этого хаотичное движение турбулизирующих вставок может привести к механическому повреждению полуп роницаемой мембраны, Известны мембранные элементы трубчатого типа, содержащие пористый каркас, расположенную на. внутренней поверхности полупроницаемую мембрану и очистительные подвижные вкладыши.

Недостатком известных мембранных элементов является то, что при соприкосновении очистительных вкладышей с полупроницаемой мембраной происходит механическое повреждение полупроницаемой мембраны, а также при увеличении вязкости раствора и снижении скорости его потока происходит резкое уменьшение очистительных свойств вкладышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарак для .ультрафильтрации вязких жидкостей, состоящий из корпуса, фильтрующих элементов, выполненных из дренажного слоя и двух полупроницаемых мембран и размещенных на вращающемся полом валу, а также перемешивающих устройств, выполненных в виде изогнутых пружинящих стержней с кольцом на одном конце, надетым на полый вал, расположенных между фильтрующими элементами и прикрепленных к корпусу.

Недостатками этого аппарата является .наличие застойных зон, образующихся в результате расслоения жидкости при вращении фильтрующих деталей, а также неравномерная очистка полупроницаемых мембран и высокая концентрационная поляризация, возникающая иэ-эа неравномерного распределения вязкости по длине аппарата. Кроме этого недостатком аппарата является неиспользование внутренней поверхности корпуса для разделения раствора, что снижает.его и роизводител ь ность.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата, снижение влияния концентрационной поляризации и повышение эффективности очистки поверхности мембран.

10 Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для ультрафильтрации, состоящем, иэ корпуса, фильтрующего элемента, перемешивающего устройства, патрубков для ввода и вывода раствора и для удаления

15 фильтрата, корпус аппарата, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда с отверстиями для вывода фильтрата и расположенными на его внутренней поверхности подложкой и полупроницаемой мембраной, 20 снабжен торцевыми крышками с патрубками для ввода и вывода раствора, а фильтрующий элемент выполнен в виде конвейера, состоящего из гибкой двухслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны, один слой которой выполнен из дренажного материала с нанесенной на него полуароницаемой мембраной и расположен с зазором по отношению к другому слою, выполненному из непроницаемого материала, с образо30 ванием замкнутой полости, при этом непроницаемый слой ленты и ведущий барабан снабжены подпружиненными клапанами, размещенными с одинаковым шагом, а на дренажном слое ленты установлены перемешивающие очистительные устройства в виде прямоугольной рамки, находящейся в напорном канале, перпендикулярно мембранам на корпусе и фильтрующем элементе, при этом ведущий барабан разделен

40 на равные части посредством перегородок, а клапаны выполнены в виде усеченного конуса и прикреплены к коромыслам, снабженным пружинами и роликами для обеспечения контакта при огибации лентой

45 конвейера ведущего барабана с копиром, На фиг. 1 изображен ультрафильтрационный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-А фиг, 1.

Аппарат для ультрафильтрации состоит

50 иэ перфорированного корпуса 1, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, с уложенной на его внутреннюю поверхность подложкой 2 с полупроницаемой мембраной 3. Корпус снабжен торцевыми крышками 4, 5 с патрубками ввода 6 и вывода 7 раствора, расположенными в центральных частях крышек 4, 5..Внутри корпуса 1 размещен конвейер, состоящий иэ гибкой ленты

8. огибающей ведомый 9 и ведущий 10 барабаны, при этом лента 8 имеет два слоя 11 и

20043 14

20

30 подшипниках 23 и являющийся приводным.

Аппарат для ультрафильтрации работа- 45 ет следующим образом. Разделяемая жид12, расположенных с зазором друг относительно друга, образуя замнутую полость.

Причем слой 11 выполнен из непронйцаемого материала, а слой 12 выполнен из дренажного материала, например из капроновой или металлической сетки, и покрыт полупроницаемой мембраной 14. Для обеспечения гарантированного зазора при воздействии давления на ленту 8 между слоями

11 и 12 установлены втулки 13. На дренажном слое 12 установлены перемешивающие очистительные устройства в виде прямоугольной рамки 15, находящейся в напорном канале перпендикулярно мембранам 3, 14, Для удаления фильтрата из замкнутой полости ленты 8 непроницаемый ее слой 11 и ведущий барабан 10 снабжены клапанами

16, выполненными в виде усеченного конуса и прикрепленными к коромыслам 17, которые в свою очередь снабжены пружинами

18 и роликами 19 для обеспечения контакта при огибании лентой 8 конвейера ведущего барабана 10 с копиром 20. Клапаны 16 на непроницаемом слое 11 и барабане 10 размещены с одинаковым шагом, Пружины 18 для обеспечения герметичного закрытия отверстий клапанами 16 в барабане 10 и ленте

8 в момент отсутствия контакта между ними должны иметь силу упругости, превышающую максимальное давление, оказываемое на клапаны 16 со стороны раствора. Кроме этого размещение пружины 18 и клапана 16 на коромысле 17 выбирается таким образом, чтобы сила упругости пружины 18 была минимальной, что позволяет исключить коробление ленты 8 в момент открытия клапанов 16 и тем самым обеспечить надежное ее прижатие к барабану 10.

Барабан 10 для своевременного удаления фильтрата из замкнутой полости ленты

8 разделен на равные части посредством перегородок 21. К барабану 10 по его оси примыкает полый вал 22, установленный на кость под давлением, превышающим осмотическое давление. растворенных в ней веществ, через патрубок 6 подается в корпус 1 аппарата и последовательно проходит вдоль поверхности мембран 3 и 14, Одновременно с помощью внешнего привода приводится во вращение ведущий барабан

10. Проникший через мембрану 3 фильтрат удаляется за пределы аппарата через пер35

55 форацию корпуса 1. а проникший через мембрану 14 фильтрат удаляется в барабан

10 через клапаны 16 путем их открывания в результате контакта роликов 19 с капиевом

20 в момент огибания лентой 8 барабана 10, Из барабана 10 фильтрат удаляется через полый вал 22 за пределы аппарата, Концентрат удаляется из аппарата посредством патрубка 7.

Преимущества предлагаемого. аппарата и положительный эффект по сравнению с прототипом достигается следующим. вйполнение перфорированного корпуса аппарата с уложенными на его внутреннюю поверхность подл0жкой и полупроницаемой мембраной в форме прямоугольного параллелепипеда, а фильтрующего элемента в виде конвейера, состоящего из гибкой двухслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны, один слой которой выполнен из дренажного материала с нанесенной на него полупроницаемой мембраной и расположен с зазором по отношению к другому слою, выполненному из непроницаемого материала, с образованием замкнутой полости позволяет увеличить компактность аппарата и наиболее рационально использовать внутреннее пространство аппарата для разделения и тем самым увеличить его производительность; снабжение ленты прямоугольной рамкой позволяет повысить эффективность очистки поверхности мембраны при сохранении ее целостности, размещение на непроницаемом слое ленты и ведущем барабыне подпружиненных клапанов с одинаковым шагом, а также деление ведущего барабана перегородками на равные части позволяет беспрепятственно удалять из замкнутой полости ленты конвейера фильтрат; выполнение фильтрующего элемента в виде конвейера позволяет регенерировать мембрану путем возвращения ее из вязкой области в область подачи исходного раствора, в результате чего смывается высоковязкий осадок с поверхности мембраны исходным раствором и тем самым снижается влияние концентрационной поляризации. (56) Авторское свидетельство СССР

N - 586919, кл. В 01 О 63/16, 1975.

2004314

Ф льmpcm

Исхпдию

puem&p б

4un6mpum

Формула изобретения

1. АППАРАТ ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРА цИИ, состоящий иэ корпуса, фильтрующего элемента, перемешивающего устфойства, патрубков для ввода и вывода раствора и для удаления фильтрата, отличающийся тем, что, с целью повышения . производительности аппарата. снижения влияния концентрационной поляризации и повышения эффективности очистки поверхности мембран, корпус аппарата выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с отверстиями для вывода фильтрата и расположенными на его внутренней поверхности подложкой и полупроницаемой мембраной и снабжен торцевыми крышками с патрубками для ввода и вывода раствора, а фильтрующий элемент выполнен в виде конвейера, состоящего из гибкой двуслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны. верхний слой которой выполнен иэ дренажного материала с нанесенной на него полупроницаемой мембраной и расположен с зазором по отношению к нижнему слою, выполненному из непроницаемого материала, с образованием замкнутой полости, при этом нижний слой ленты и ведущий барабан снабжены подпружиненными клапанами, размещенными с одинаковым шагом, а на верхнем слое ленты установлены перемешивающие очистительные устройства в виде прямоугольной рамки, расположенной в напорном канале перпендикулярно мембранам на корпусе и фильтрующем элементе, 15, 2. Аппарат no n.1, отличающийся тем, что ведущий барабан разделен на равные части посредством перегородок.

3. Аппарат по п,1, отличающийся тем, 20 что клапаны выполнены в вкде усеченного конуса и прикреплень к коромыслам, снабженным пружинами и роликами для обеспечения контакта с копиром при огибании лентой конвейера ведущего барабана.

2004314

Составитель С.Шахов

Редактор Г,Мельникова Техред М.Моргентал Корректор i M, Куль.

Заказ 3366

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5