Мембранный аппарат

 

Использование: для разделения, очистки и концентрирования растворов в химической, микробиологической и пищевой отраслях промышленности при обработке химических и биологических сред методами микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса. Сущность изобретения: в мембранном аппарате, содержащем корпус с камерой ввода разделяемой смеси, рабочей камерой с мембранным элементом и камерой вывода концентрата, соответствующие штуцеры, в камере ввода разделяемой смеси установлен барабан лебедки, связанный посредством троса и штока с мембранным элементом, выполненным в виде гибкого рукава из полупроницаемой мембраны, причем один конец мембранного элемента герметично закреплен по периметру корпуса, а другой продет сквозь рукав и связан с барабаном, при этом на штоке расположено турбулизирующее устройство, выполненное в виде надетых на шток в шахматном порядке одинаково изогнутых металлических и эластичных лепестков. Изобретение направлено на повышение производительности за счет снижения концентрационной поляризации. 1 ил.

Изобретение относится к конструкции мембранных массообменных устройств, а именно к конструкциям мембранных аппаратов. Оно может быть использовано для разделения, очистки и концентрирования растворов в химической, микробиологической и пищевой отраслях промышленности.

В последние годы интенсивно развивались такие способы концентрирования растворов, выделения необходимых компонентов, разделения смесей, как ультрафильтрация и обратный осмос, использующие полупроницаемые мембраны. Известны различные устройства для осуществления этих способов.

Наиболее близким техническим решением по сути и достигаемому результату является мембранный аппарат, содержащий корпус с камерой ввода разделяемой смеси, рабочей камерой с мембранным элементом и камерой вывода концентрата, соответствующие штуцеры.

Недостатком мембранного аппарата является сложность монтажа, высокая концентрационная поляризация, которая приводит к образованию осадков на мембране.

Целью изобретения является повышение производительности за счет снижения концентрационной поляризации и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в мембранном аппарате, содержащем корпус с камерой ввода разделяемой смеси, рабочей камерой с мембранным элементом и камерой вывода концентрата, соответствующие штуцеры, в камере ввода разделяемой смеси установлен барабан лебедки, связанный посредством троса и штока с мембранным элементом, выполненным в виде гибкого рукава из полупроницаемой мембраны, причем один конец мембранного элемента герметично закреплен по периметру корпуса, а другой продет сквозь рукав и связан с барабаном, при этом на штоке расположено турбулизирующее устройство, выполненное в виде надетых на шток в шахматном порядке одинаково изогнутых металлических и эластичных лепестков.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено поперечное сечение мембранного аппарата.

Мембранный аппарат состоит из корпуса 1, сообщенного с патрубками 2, 3 и 4 соответственно ввода разделяемой смеси, вывода концентрированного продукта и отвода отработанного раствора.

В корпус 1 помещен гибкий рукав 5, один конец которого закреплен герметично по периметру корпуса 1, а другой продет сквозь рукав и прикреплен к штоку 6, который скреплен с тросом 7, намотанным на барабан 8. На шток 6 установлены в шахматном порядке упругие металлические лепестки 9 и эластичные лепестки 10, закрепленные гайкой 11. Лепестки образуют с корпусом щели 12.

Устройство работает следующим образом.

Через штуцер 2 в корпус 1 подают разделяемую смесь и раствор. Барабан 8 начинают реверсивно вращать. Гибкий рукав 5 и шток 6 перемещаются в корпусе 1 возвратно-поступательно. Лепестки 9, 10 интенсивно перемешивают раствор с разделяемой смесью. При перемещении лепестков 9, 10 вдоль корпуса 1 смесь проходит сквозь щели 12 с большой скоростью (боле 9 м/с). Развивается кавитация, которая способствует интенсивному растворению раствора в смеси. Целевой продукт из смеси проникает через полупроницаемую мембрану рукава 5 к штуцеру 3 и рукавом 5 периодически выталкивается через него в систему сбора (на чертеже не показана).

Процесс происходит настолько полно, что продукт практически не содержит примесей, задерживаемых мембранами рукавов. И, наоборот, применяя описанные мембраны для разделения растворов можно получить в растворе перед мембраной компонент или компоненты практически без примесей вещества, проходящего через мембрану.

В настоящем мембранном аппарате в силу конструкторского исполнения мембранного элемента в виде гибкого рукава, перемещающегося возвратно-поступательно по патрубку, на мембране не происходит налипания осадков, так как мембрана подвижна, она постоянно изменяет свою форму.

Предлагаемое устройство мембранного аппарата отличает простота конструкции, возможность осуществлять процесс при обычных температурах, экономичность.

Применение полупроницаемых мембран в предлагаемом аппарате дает значительный экономический эффект в традиционных производствах, открывает широкие возможности для создания принципиально новых, простых и малоэнергоемких технологических схем, улучшает качество продукции и позволяет использовать вторичные сырьевые ресурсы и отходы, обеспечивает эффективную очистку сбросных вод и газов.

Формула изобретения

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с камерой ввода разделяемой смеси, рабочей камерой с мембранным элементом и камерой вывода концентрата, соответствующие штуцеры, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет снижения концентрационной поляризации и упрощения конструкции, в камере ввода разделяемой смеси установлен барабан лебедки, связанный посредством троса и штока с мембранным элементом, выполненным в виде гибкого рукава из полупроницаемой мембраны, причем один конец мембранного элемента герметично закреплен по периметру корпуса, а другой продет сквозь рукав и связан с барабаном, при этом на штоке расположено турбулизирующее устройство, выполненное в виде надетых на шток в шахматном порядке одинаково изогнутых металлических и эластичных лепестков.

РИСУНКИ

Рисунок 1