Аппарат для мембранного концентрирования

 

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Аппарат представляет собой трубчатую мембрану, к концу которой крепится устройство, представляющее собой кожух со штуцером, включающий диффузор с двумя кольцевыми щелями, внутри которого имеется конус, способный перемещаться в осевом направлении, причем угол диффузора равен 60°. Использование данного устройства способствует уменьшению продолжительности достижения заданной степени концентрирования, т.е. увеличению производительности процесса. 3 ил.

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен металлокерамический мембранный злемент, выполненный в виде шестигранника, внутри которого находится 19 профилированных труб с поверхностью фильтрации, равной 3,8 м². Исходный раствор под избыточным давлением поступает в элемент и распределяется по трубам. Проходя по трубам, раствор фильтруется. Низкомолекулярные вещества в виде фильтрата удаляются с поверхности элемента. Недостатком аппарата этой конструкции является затрудненный отвод фильтрата. Кроме того, образование слоя с повышенным содержанием растворенных веществ будет снижать движущую силу процесса.

Известен мембранный металлокерамический элемент трубчатого типа площадью фильтрации 0,2 м² [1]. Исходный раствор поступает внутрь трубчатой мембраны. Под действием движущей силы происходит фильтрование через стенки трубчатой мембраны. В процессе фильтрования на поверхности мембраны происходит образование слоя с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации. Это снижает движущую силу процесса и, следовательно, уменьшает производительность [2].

Целью изобретения является повышение производительности. Для реализации указанной цели было предложено устройство, представляющее собой кожух со штуцером, включающий диффузор с двумя кольцевыми щелями, внутри которого имеется конус, способный перемещаться в осевом направлении, причем угол диффузора равен 6^o.

На. фиг.1, 2, 3 представлено предлагаемое устройство. Устройство состоит из кожуха 1 со штуцером 2 для отвода продукта. Внутри кожуха находится диффузор 3, имеющий две кольцевые щели 4 и 5. В полости диффузора установлен конус 6, который способен перемещаться в осевом направлении с помощью резьбы 7. Основной поток проходит через отверстия 8 и удаляется через штуцер 9. Устройство присоединяется к трубчатой мембране 10.

Устройство работает следующим образом. Исходный раствор под давлением подается по трубчатой мембране 10. При этом на внутренней поверхности мембраны образуется слой с повышенным содержанием растворенных веществ. Поток и слой устремляются в диффузор. Угол диффузора равен 6^o. Такая величина принята для создания минимальной величины сопротивления и турбулизации потока [3]. В диффузоре выполнено две кольцевые щели 4 и 5. В первую из них по ходу движения поступает слой с повышенным содержанием растворенных веществ. В области щели 5 создается давление, меньшее, чем в сечении, где расположена щель 4. Это осуществляется за счет перемещения конуса 6. Его положение устанавливается таким образом, чтобы создать требуемое давление. Величина общего давления, создаваемая в кожухе, будет меньше, чем в сечении щели 4, но больше, чем в щели 5. А в целом давление в кожухе будет избыточным по отношению к атмосферному. Таким образом, слой с повышенным содержанием растворенных веществ с поверхности диффузора за счет разности давлений в сечении 4 и кожухе будет засасываться в кожух, а оттуда он будет удаляться через штуцер 2. Остальная часть потока будет проходить между образующей конуса и диффузором, далее через отверстия 8 и удаляться из штуцера. 9. Попадание слоя из кожуха в диффузор через щель 5 или наоборот исключено, т.к. в первом случае этому будет мешать сопротивление проходящего потока, а во втором большая величина давления в кожухе, чем в щели 5.

Использование данного устройства позволит производить отвод слоя высокомолекулярных веществ с поверхности мембраны. Это создает предпосылки для использования отводимого продукта в качестве исходного раствора для последующего концентрирования. Подобная схема концентрирования будет способствовать уменьшению продолжительности достижения заданной степени концентрирования, т.е. увеличению производительности процесса.

Литература 1. Фетисов Е.А., Чагаровский А.П. Мембранные и молекулярно-ситовые методы переработки молока. - М.: Агропромиздат, 1991. 272 с.

2. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. - М.: Химия, 1986. 272 с.

3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов /Т.М. Байта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. 2-е изд., перер. - М.: Машиностроение, 1982. 423 с.

Формула изобретения

Аппарат для мембранного концентрирования, включающий трубчатую мембрану, отличающийся тем, что к концу трубчатой мембраны крепится устройство, представляющее собой кожух со штуцером, внутри которого расположен диффузор с двумя кольцевыми щелями, в котором имеется конус, способный перемещаться в осевом направлении, причем угол диффузора равен 6^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3