Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии. Электробаромембранный аппарат рулонного типа состоит из цилиндрического корпуса, перфорированной раствороотводящей трубки, прианодной или прикатодной мембраны, монополярных электродов и устройства подвода электрического тока. В аппарате выполнен дифференцированный отвод прикатодного пермеата и прианодного ретентата в зависимости от схемы подключения анод или катод. Монополярные электроды расположены как в межмембранном пространстве, так и в области, образованной лепестками мембран. Сетка-турбулизатор выполнена из электропроводящего полимерного композита, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью мембран. Изобретение позволяет повысить качество и эффективность разделения растворов. 4 ил.

 

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации и электроосмофильтрации.

Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в работе Дытнерского Ю.И. «Баромембранные процессы. Теория и расчет». - М.: Химия, 1986 г. Аппарат рулонного типа состоит из корпуса, перфорированной раствороотводящей трубки с обернутыми вокруг нее несколькими многослойными листами мембран. Недостатком аппарата является низкая эффективность разделения растворов, в особенности при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при дифференцированном выделение ионов, при отделении электролитов от неэлектролитов и при выделении ценных веществ из природных и сточных вод и т.д. В процессе, работающим под действием градиента давления, ионы через мембрану проходят практически в эквимолекулярных соотношениях. Это означает, что разделить качественно в таком аппарате, например, многокомпонентную смесь электролитов невозможно.

Прототипом данной конструкции является электробаромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в патенте на изобретение №2268085 «Электробаромембранный аппарат рулонного типа». Электробаромембранный аппарат рулонного типа состоит из корпуса, перфорированной секционированной раствороотводящей трубки, прианодной и прикатодной мембраны, монополярных электродов и устройства подвода электрического тока. Недостатком аппарата является малая эффективность дифференцированного выделения ионов, в особенности при выделении ценных веществ из многокомпонентных растворов природных и сточных вод, а также большое сопротивление выделяемого газа на электродах процессу разделения.

Техническая задача изобретения - повышение качества и эффективности разделения растворов путем дифференцированного отвода прикатодного пермеата и прианодного ретентата, в зависимости от схемы подключения анод или катод, исключение окисления электрода - анода или катода за счет изготовления сетки, выполненной из электропроводящего полимерного композита.

На фиг.1, фиг.2 показан в разрезе электробаромембранный аппарат рулонного типа.

Аппарат состоит из следующих основных деталей и узлов фиг.1 и фиг.2: цилиндрического корпуса 1 и перфорированной раствороотводящей трубки 2, выполненных из диэлектрического материала; прианодной или прикатодной мембраны 3; устройства для подвода электрического тока 4; монополярных электродов, которые расположены как в межмембранном пространстве - сетка-турбулизатор 7, так и в области, образованной лепестками мембран - дренажная сетка 5, служащие одновременно электродом катодом или анодом в зависимости от схемы подключения + или -; щелевидной пластины 6, являющейся одновременно креплением сетки турбулизатора 7.

На фиг.3 - вид Б электробаромембранного аппарата рулонного типа, основными элементами которого являются дренажная сетка 5, сетка-турбулизатор 7 выполнена из электропроводящего полимерного композита, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 8 в точках касания с поверхностью мембран.

На фиг.4 вид В показана пространственная модель межмембранного пространства электробаромембранного аппарата рулонного типа, основными элементами которого являются мембраны 3, сетка-турбулизатор 7 выполнена из электропроводящего полимерного композита, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 8 в точках касания с поверхностью мембран.

Электробаромембранный аппарат рулонного типа работает следующим образом.

Разделяемая жидкость под давлением, превышающем осмотическое, через торцевую поверхность поступает в межмембранное пространство между цилиндрическим корпусом 1, мембранами 3 и перфорированной раствороотводящей трубкой 2.

После заполнения аппарата жидкостью на клеммы устройства для подвода электрического тока 4 подается постоянное напряжение, вызывающее определенную плотность тока в растворе. Под действием электрического поля, в зависимости от схемы подключения анод или катод, катионы или анионы транспортируются через прикатодную или прианодную мембрану 3 к катоду 5, являющуюся дренажной сеткой из графитовой ткани, и выводятся сквозь щели пластины 6, расположенные на перфорированной раствороотводящей трубке 2. Анионы или катионы транспортируются по всему межмембранному пространству в центральном ядре потока сетки турбулизатора 7, выполненной из электропроводящего полимерного композита, являющейся анодом или катодом, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 8 в точках касания с поверхностью мембран.

В результате электрохимических реакций в прикатодном и прианодном пространствах образовавшиеся продукты вымываются прикатодным пермеатом, продавливаемым под действием перепада давления через мембраны, и прианодным ретентатом в зависимости от схемы подключения соответственно.

Таким образом, из разделяемого раствора, протекающего по всему межмембранному каналу в виде анионов и катионов, отводятся растворенные вещества с прикатодным пермеатом и прианодным ретентатом.

На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата рулонного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например ультрафильтрацию, обратный осмос, нанофильтрацию.

Электробаромембранный аппарат рулонного типа, состоящий из: цилиндрического корпуса, перфорированной раствороотводящей трубки, прианодной или прикатодной мембраны, монополярных электродов и устройства подвода электрического тока, отличающийся тем, что в аппарате выполнен дифференцированный отвод прикатодного пермеата и прианодного ретентата в зависимости от схемы подключения анод или катод, при этом монополярные электроды расположены как в межмембранного пространства, так и в области, образованной лепестками мембран, сетка-турбулизатор выполнена из электропроводящего полимерного композита, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью мембран.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аппаратам для разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электроосмофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу концентрирования растворов электролитов путем обработки их в электродиализаторе, включающем вертикально расположенные чередующиеся катионообменные, анионообменные мембраны, образующие проточные камеры обессоливания, в которых расположены прокладки безрамочной конструкции, и непроточные камеры концентрирования, в которых расположены прокладки рамочной конструкции, в нижней части которых выполнены щелевые пазы.

Изобретение относится к регенерации электролитов и может быть использовано для удаления карбонатности из отработанного щелочного электролита с одновременным получением водного раствора гидроксида щелочного металла, например калия, высокой степени очистки и сухого поташа.

Изобретение относится к техническим средствам процесса обессоливания воды электродиализом в электродиализаторах с ионообменными мембранами. .

Изобретение относится к области электрохимической очистки воды преимущественно для нужд радиотехнической, электронной, пищевой промышленности и медицины, в частности к конструкциям устройств электродиализного типа для глубокого обессоливания воды.

Изобретение относится к электрохимическим производствам, а конкретно к электродиализной технологии очистки аминокислот. .

Изобретение относится к конструкциям электродиализаторов с ионоселективными мембранами. .

Изобретение относится к восстановлению лития из водных растворов, таких как сырьевые потоки, применяемые в производстве литий-ионных батарей, или образованные при извлечении лития из материалов на основе руды

Изобретение относится к области получения обессоленной воды и может быть использовано для деминерализации природных и сточных вод методом электродиализа в атомной энергетике, в электронной, медицинской, фармацевтической, химической, пищевой отраслях промышленности. Электродиализатор включает корпус, расположенные в корпусе между электродами анионную и катионную мембраны, которые разделяют корпус на три камеры: анодную, катодную и исходной воды, каналы для подачи исходной воды и вывода диализата и концентрата. Мембраны выполнены из слоев жидкости различной плотности и толщины, причем плотность катионной мембраны больше плотности исходной воды, плотность анионной мембраны меньше плотности исходной воды. Анионная мембрана выполнена из слоев этилового спирта и толуола, а катионная мембрана - из слоев нитробензола и глицерина, номинальная толщина каждого слоя жидкой мембраны составляет 40-45 мм. Технический результат - повышение степени обессоливания воды, снижение трудоемкости обслуживания электродиализатора и повышение надежности его эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методом электрофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является увеличение площади прикатодных или прианодных мембран в единице объема аппарата, предотвращение отложений растворенных веществ на поверхности мембран, а также повышение качества и эффективности разделения растворов. В заявленном электробаромембранном аппарате переточные эллиптические окна увеличены в площади, а круговые сегменты переточного эллиптического окна заполнены полимерным компаундом по всему объему от прокладки до прокладки с одной до другой стороны диэлектрической камеры. В пространстве между ними сверху и снизу переточного эллиптического окна уложены друг на друга дренажная сетка, монополярно-пористый электрод-пластина, пористая подложка из ватмана и мембрана, проходящие в виде непрерывного полотна через переточное эллиптическое окно с одной стороны диэлектрической камеры корпуса по другую, при этом в пространстве переточного эллиптического окна диэлектрической камеры корпуса образован межмембранный канал, в котором находится сетка-турбулизатор, которая представляет собой расположенный под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе. 10 ил.
Настоящее изобретение относится к суспензиям, содержащим очень малое количество солей и содержащим, по меньшей мере, один осажденный оксид кремния. Предложен способ получения суспензий, имеющих низкое содержание соли и включающих, по меньшей мере, один осажденный оксид кремния, включающий стадии: обеспечение суспензии, содержащей, по меньшей мере, один осажденный оксид кремния; доведение рН суспензии до величины 0,5-5, если рН суспензии, полученной на предыдущей стадии, не находится в указанном интервале; очистка суспензии с помощью электродиализа, причем устройство для электродиализа включает одну или более ячейку электродиализа, в каждой из которых область, содержащая продукт, отделена от области, содержащей католит, с помощью катионообменной мембраны, а расстояние между электродами составляет от 2 до 200 мм, и применяют потенциал от 5 до 1000 В. Предложены также полученная указанным способом суспензия, ячейка для электродиализа и содержащее ее устройство, а также применение суспензии. Технический результат - способ позволяет эффективно получать суспензии, содержащие осажденный оксид кремния, в которых содержание сульфата натрия менее 1000 част./млн. Получаемые суспензии пригодны для получения покрытий бумаги при изготовления носителей информации с использованием струйной печати или для получения высушенных осажденных оксидов кремния. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к мембранной технике и технологии, а именно к технике электродиализа. Способ изменения характеристик электродиализатора с чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, включающий подачу в электродные камеры электродиализатора раствора серной кислоты с концентрацией 0,025 М, в камеры обессоливания - 0,005-0,01 М раствора анилина в минеральной кислоте с концентрацией ионов водорода 0,05 М, а в камеры концентрирования - раствора соли с концентрацией 0,0005-0,015 М, в которой анион кислотного остатка является окислителем, в минеральной кислоте с концентрацией ионов водорода 0,05 М, при плотности тока равной 100-400 А/м2 в течение 60-120 мин, с последующим промыванием емкостей и камер электродиализатора дистиллированной водой, после чего электродиализатор выдерживают под током плотностью 100 А/м2 в течение 60 мин при подаче во все камеры электродиализатора 0,025 М раствора серной кислоты. Технический результат - снижение энергозатрат при использовании электродиализатора. 2 з.п.,1 табл.; 2 ил.

Изобретение относится к способу очистки аминокислот. Описан способ деминерализации нейтрализационным диализом смешанного раствора аминокислоты и соли, включающий подачу смеси раствора фенилаланина и хлорида натрия в среднюю секцию трехсекционного диализатора, ограниченную мембранами разной природы фунциональных групп с геометрически неоднородной профилированной поверхностью, подачу в режиме противотока через смежную с катионообменной мембраной секцию раствора фенилаланина, а через смежную с анионообменной мембраной секцию - раствора хлорида натрия. Технический результат заключается в способе селективного извлечения ионов электролита из смешанного раствора с фенилаланином стационарным нейтрализационным диализом с профилированными ионообменными мембранами разной природы фунциональных групп. 3 ил.

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электроосмофильтрации. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, состоящий из двух фланцев, каналов ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, устройства для подвода постоянного электрического тока, чередующихся диэлектрических камер корпуса, соединенных типа выступ-впадина, отверстий для подвода электрических проводов, отличается тем, что чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с "выступом" и "впадиной" имеют прямоугольные переточные окна, в которых уложены на всю их длину и ширину в виде непрерывного полотна сверху и снизу с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и "впадиной" по другую последовательно дренажные сетки, монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, пористые подложки из ватмана, прикатодные и прианодные мембраны соответственно до внешнего периметра прокладок, за исключением тех мест пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, где расположены прямоугольные пластины вставки толщиной 2 мм, соединяющие монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, по внутреннему периметру прокладок расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру прокладок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран, в пространстве прямоугольного переточного окна чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и "впадиной" образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой и от прокладки до прокладки с одной стороны чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и "впадиной" по другую залит полимерной заливкой, межмембранный канал также образован в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами, электродом-катодом, пористыми подложками из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "выступом" и "впадиной" имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие для подвода электрического провода от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодного пермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "выступом" и "впадиной", на которых расположены каналы для отвода прикатодного и прианодного пермеата и отверстия для подвода электрических проводов в зависимости от схемы подключения электродов "минус" или "плюс". Технический результат - увеличение способности дифференцированного выделения прикатодного и прианодного пермеата, увеличение качества и эффективности разделения растворов, снижение гидравлического сопротивления в аппарате, увеличение площади прикатодных и прианодных мембран в единице объема аппарата, в предотвращение смещения сетки-турбулизатора от рабочей части поверхности. 8 ил.

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов трубчатого типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электроосмофильтрации. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа состоит из цилиндрического корпуса, выполненного из диэлектрического материала, с расположенным на его внешней поверхности патрубком для ввода разделяемого раствора, устройства для подвода электрического тока, микропористой подложки, служащей одновременно электродом-анодом, прианодной мембраны, последовательно соединенных камер разделения, образованных концентрическими фильтрующими элементами с переточными каналами, центральной трубы, выполненной из диэлектрического материала, микропористой подложки, служащей электродом-катодом, прикатодной мембраны, торцевых крышек, имеющих патрубки для вывода прианодного и прикатодного пермеата. Аппарат содержит концентрические трубчатые элементы, имеющие различные площади и диаметры, на которые уложены микропористые подложки, прикатодные и прианодные мембраны. Микропористая подложка, служащая электродом-анодом, расположена на цилиндрическом корпусе, сверху нее расположена прианодная мембрана, прикатодные и прианодные мембраны расположены с внутренней и внешней стороны концентрических трубчатых элементов, камеры разделения образованы соседними концентрическими трубчатыми элементами. Переточные каналы расположены на нечетных и четных концентрических трубчатых элементах и смещены в продольном сечении относительно горизонтальной оси аппарата под углом триста пятнадцать градусов и сто тридцать пять градусов, соответственно. В концентрических трубчатых элементах имеются каналы для протекания охлаждающего раствора. Технический результат - повышение качества и эффективности разделения растворов, возможность охлаждения потока пермеата, увеличение площади мембран для разделения растворов, уменьшение степени гидролиза мембран при повышенных температурах. 7 ил.

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов трубчатого типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электроосмофильтрации. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа содержит корпус с торцевыми и ответными фланцами, трубные решетки, монополярные электроды - анод и катод, прикатодные и прианодные мембраны, сборники прианодного и прикатодного пермеата, клеммы устройства для подвода электрического тока, штуцеры ввода исходного раствора и вывода ретентата, прианодного и прикатодного пермеата, прокладки, болты, гайки и шайбы, кольцевые прокладки, сетку-турбулизатор, правые и левые цилиндрические щупы, трубки. Торцевые фланцы выполнены в виде плоских круглых крышек, с внешней стороны которых в центре имеются сквозные отверстия с резьбой, в которую вкручены клеммы устройства для подвода электрического тока, касающиеся монополярных электродов - анода и катода, которые имеют круглую форму и расположены в соответствующих им круглых посадочных областях с внутренней стороны торцевых фланцев, уплотнение анода и катода с приваренными у основания в шахматном порядке правыми и левыми цилиндрическими расположенными в шахматном порядке щупами и прижимных решеток осуществлено при помощи кольцевых прокладок, прижимные решетки уплотнены по краю окружности через уплотнительные прокладки по посадочной поверхности типа «шип-паз» с трубными решетками, между трубными решетками и прижимными решетками имеется зазор шириной 7 мм, образующий сборники прианодного и прикатодного пермеата, соединенные с каналами прианодного и прикатодного пермеата, расположенными в сечении аппарата под углами 3π/2 к горизонтальной оси и совпадающими с отверстиями в штуцерах вывода прианодного и прикатодного пермеата, вкрученных на резьбе в прижимные решетки, цилиндрический корпус соединен через прокладку с трубной решеткой по посадочной поверхности типа «шип-паз», в трубных решетках имеются сквозные и несквозные отверстия под трубки с расположенными снаружи прианодными и прикатодными мембранами, уплотнение трубок с трубными решетками произведено через кольцевые прокладки, трубки с прианодными и прикатодными мембранами с одного и другого конца доходят по толщине трубных решеток до их края и середины и до их середины и края, соответственно. Технический результат - предотвращение образования застойных зон на пути вывода прикатодного и прианодного пермеата, увеличение скорости отвода прикатодного и прианодного пермеата и уменьшение их нагрева. 5 ил.

Изобретение относится к мембранным аппаратам рулонного типа и может быть использовано для электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электрогиперфильтрации. Корпус аппарата изготовлен в виде цилиндрической обечайки 1, одна из торцевых поверхностей которой глухая с несквозными внутренними проточками в центре под перфорированную трубку 14 и под расположенные от горизонтальной оси под углами π/2 и 3π/2 соответственно внешние трубки 25. Вторая торцевая поверхность выполнена разъемной и является крышкой 39, имеющей уплотнение с корпусом аппарата в виде шипа-паза, где расположена уплотнительная прокладка 8. При этом с внутренней ее стороны имеются сквозные проточки в центре под перфорированную трубку 14 и расположенные от горизонтальной оси под углами π/2 и 3π/2 внешние трубки 25. Перфорированная трубка 14 выполнена с перфорацией в виде эллиптических проточек 33 и уплотняется с крышкой посадочной прокладкой 11. С внешней стороны крышки 39 вкручены на резьбе штуцер подачи исходного раствора 10, внешние отводные трубки 50, которые с торцевой поверхности герметично припаяны к штуцерам для отвода ретентата 38, создавая коллекторы для отвода прианодного 44 и прикатодного 45 пермеата. В коллекторах расположены электрические провода, проходящие через отверстия в фиксирующей прокладке, между неперфорированной перегородкой, внешней 25 и внутренней 27 трубками, перфорированными эллиптической большой 32 и малой щелью 31. Электрические провода соединены через отверстия полимерной перфорированной перегородки с дренажными сетками, являющимися анодом и катодом, а через герметизирующую заливку внешней отводной трубки 50 - с устройством для подвода электрического тока 24. Изобретение позволяет повысить качество и эффективность разделения растворов, улучшить охлаждение прикатодного и прианодного пермеата, обеспечить простоту и удобство технического обслуживания и замены рулонного элемента аппарата. 12 ил.

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии

Наверх