Способ восстановления проницаемости полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок



Способ восстановления проницаемости полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок
Способ восстановления проницаемости полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок
Способ восстановления проницаемости полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок

 


Владельцы патента RU 2443997:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ)) (RU)

Изобретение относится к области технологии восстановления проницаемости стенок полупроницаемого фильтра (регенерации). Способ восстановления проницаемости пор полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок, реализующий свойство неподвижного граничного слоя вязкой несжимаемой жидкости на полупроницаемых стенках поровых каналов графитовых трубок, позволяет удерживать протекание. При этом протекание происходит при избыточном давлении, равном 2,5 МПа. Причем при действии импульсного давления, создаваемого ультразвуковым преобразователем, работающим в импульсном режиме мощностью 4 кВт, необходимое значение избыточного давления понижается в 5 раз до 0,5 МПа.

Техническим результатом изобретения является сокращение времени регенерации полупроницаемого фильтра, а также снижение значения избыточного давления, необходимого для регенерации полупроницаемого фильтра, с помощью ультразвука. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Процесс разделения растворов фильтрованием через мембраны с порами примерно <10Å (ангстрем) называется обратным осмосом или гиперфильтрацией. Гиперфильтрация - это непрерывный процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично молекулы либо ионы растворенного вещества. При приложении давления выше осмотического осуществляется перенос растворителя в обратном направлении (от раствора к чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная селективность очистки. Необходимое давление, превышающее осмотическое давление растворенного вещества в растворе, составляет 0,1-1 МПа при концентрации солей 2-5 г/л и 5-10 МПа при концентрации 20-30 г/л [1, 2].

При очистке сточных или природных вод, содержащих концентрацию солей от 5 до 20 г/л, используются полые графитовые трубки (рис.1). При этом величина избыточного давления составляет 2,5 МПа. С течением времени проницаемость указанных трубок существенно уменьшается из-за засорения примесями пор стенок фильтрационной трубки.

На рис.1 представлена схема очистки сточных и природных вод, где 1 - сточная или природная вода; 2 - пакет графитовых трубок; 3 - очищенная вода.

Предлагается для регенерации (для восстановления проницаемости стенки фильтра) графитовых трубок использовать давление 0,5 МПа, на которое налагается импульсное давление, создаваемое ультразвуковым преобразователем мощностью 4 кВт (то есть работающего в импульсном режиме, рис.2).

На рис.2 представлена схема регенерации, где 1 - «очищающий» раствор; 2 - пакет графитовых трубок; 3 - «грязный» раствор; 4 - ультразвуковой преобразователь, (например, магнитострикционный); А - герметичный сосуд с жидкостью, находящейся под давлением, в который вмонтированы графитовые трубки 2.

1. Прототип (аналог).

Краткое описание аналога. Для регенерации полых графитовых трубок используется высокое давление, свыше 10 МПа, которое налагается на «очищающий» раствор. Направление регенерирующего потока противоположно направлению течения в технологической схеме очистки сточных или природных вод (рис.1).

2. Недостатки и достоинства прототипа.

Недостатки:

1. Требуется дополнительный герметичный сосуд для регенерации фильтра при нагнетании «очищающего» раствора под давлением через внутреннюю поверхность графитовой трубки - со стороны, противоположной направлению потока 3 (рис.1).

2. Требуется высокое давление для регенерации фильтра.

Достоинство - относительная простота оборудования.

3. Предлагаемый способ отличается от прототипа:

1. В предлагаемом способе не используется дополнительный герметичный сосуд для нагнетания под давлением «очищающего» раствора - для регенерации фильтра.

2. Величина избыточного давления, используемого для регенерации фильтра с помощью ультразвука, значительно меньше значения давления, используемого в прототипе (~ на 2 порядка).

3. При использовании импульсного давления ультразвука существенно (чрезвычайно) сокращается скорость регенерации фильтра (~ до 10 секунд).

4. Простота и эффективность технологической схемы регенерации фильтра с помощью ультразвука по сравнению с прототипом.

4. Результаты экспериментов, подтверждающие правомерность положений предлагаемого способа.

В работах [3-5] экспериментально показаны:

1. Способность граничного слоя поровых каналов графитовых трубок выдерживать давление напора 2,5 МПа понижается при действии ультразвука до 0,5 МПа, т.е. в 5 раз.

2. В задаче разрушения с помощью ультразвука облитерационного слоя в капилляре проведен опыт на установке, состоящей из герметичного сосуда вместимостью 3 л. Внутрь этого сосуда вмонтирован ультразвуковой преобразователь мощностью 50 Вт, излучающий колебания с частотой 22 кГц.

Из сосуда через латунный капилляр диаметром 225 мкм, длиной 5 мм по каплям вытекала вода с примесями, моделирующая пропиточный состав. Излучатель ультразвука не соприкасается с капилляром и располагался на расстоянии 10 см от входного отверстия капилляра. График изменения расхода жидкости SnL(t) приведен на рис.3, из которого видно, что воздействие ультразвука увеличивает исходное количество расхода жидкости в 23 раза.

На рис.3 показана временная зависимость расхода «пропиточной» жидкости при разрушении облитерации капилляра с помощью ультразвука, где а - включение; в - отключение ультразвукового преобразователя.

Преимущества заявленного изобретения:

1. Предлагаемый способ позволяет существенно (чрезвычайно) сократить время регенерации фильтра (~ до 10 секунд).

2. Необходимое значение давления напора для регенерации фильтра при действии импульсного давления, создаваемого ультразвуковым преобразователем, понижается на 2 порядка по сравнению с прототипом.

Источники информации

1. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1979. - С.148.

2. Береза А.Н., Коробов Ю.М. Водоснабжение на ж.-д. транспорте. - М.: Транспорт, 1991. - С.266-267.

3. Ванников В.Ц. Исследование проницаемости фильтров для очистки сточных вод // Экология промышленного производства. - 2006. - №1. - С.39-40.

4. Ванчиков В.Ц. Гидродинамические свойства и методы управления вязким подслоем технических систем. Канд. дис. Улан-Удэ: Восточ. - Сибир. гос. технол. ун-т, 2001. 130 с.

5. Ванчиков В.Ц. Управление слоем трения в технологических процессах. - Иркутск: ИрГУПС, 2006. 167 с.

1. Способ восстановления проницаемости пор полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок, реализующий свойство неподвижного граничного слоя вязкой несжимаемой жидкости на полупроницаемых стенках поровых каналов графитовых трубок удерживать протекание; и которое происходит при избыточном давлении, равном 2,5 МПа, отличающийся тем, что при действии импульсного давления, создаваемого ультразвуковым преобразователем, работающим в импульсном режиме мощностью 4 кВт, необходимое значение избыточного давления понижается в 5 раз до 0,5 МПа, что обеспечивает регенерацию проницаемости стенок полупроницаемого фильтра.

2. Способ восстановления проницаемости пор полупроницаемых стенок графитовых трубок гиперфильтрационных установок по п.1, отличающийся тем, что позволяет существенно сократить время регенерации фильтра ~ до 10 с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам проверки эффективности работы фармацевтической, медицинской, микробиологической техники. .

Изобретение относится к приборам для определения дисперсного состава аэрозоля с помощью электронно-оптических средств. .

Изобретение относится к исследованию процессов многофазной фильтрации жидкостей и газов в пористой среде, в частности к вытеснению нефти водой, и может быть использовано для нахождения относительных фазовых проницаемостей (ОФП) и функции Баклея.
Изобретение относится к мукомольной и хлебопекарной промышленностям, в частности к способам определения твердозерности пшеницы. .

Изобретение относится к измерению характеристик частиц в двухфазных средах оптическими методами. .

Изобретение относится к расчетно-экспериментальным способам определения фильтрующих свойств пористых сред, получаемых методом порошковой металлургии. .

Изобретение относится к области интенсификации добычи нефти, газа, конденсата, в частности к устройствам для изучения физических свойств расклинивающих материалов.

Изобретение относится к способам экспериментального определения фрактальной размерности твердой поверхности электрода. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения размеров дисперсных частиц, может быть использовано в двигателях для оценки дисперсного состава выхлопных газов.

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в медицине, биологии, экологии, химической промышленности, порошковой металлургии и других областях науки и техники, связанных с анализом взвешенных частиц.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микробиологии, биотехнологии, медицине и т.д

Изобретение относится к области офтальмологии и направлено на обеспечение возможности исследования рабочих характеристик офтальмологических линз в условиях окружающей глаз среды, что обеспечивается за счет того, что устройство для исследования офтальмологической линзы содержит вставную форму и охватывающую форму, где указанная вставная форма содержит выпуклую поверхность для исследования, наружную вставную поверхность, вставной опорный ориентирующий выступ, проходящий от периметра выпуклой поверхности для исследования, и отверстие, проходящее от наружной вставной поверхности к выпуклой поверхности для исследования

Изобретение относится к аналитическим методам измерения примесей в газе, основанным на превращении молекул примеси в аэрозольные частицы и последующей регистрации аэрозоля, и может быть использовано в высокочувствительных газоанализаторах, необходимых для решения экологических задач, а также в задачах диагностики заболеваний по анализу выдыхаемого воздуха

Изобретение относится к производству фильтров для улавливания твердых частиц с содержанием ферромагнитных примесей и может быть использовано для количественной оценки в закрытых трубопроводах ферромагнитных частиц в жидкости и газе

Изобретение относится к исследованию свойств и характеристик образцов горных пород и может быть использовано для определения фазовой проницаемости при фильтрации двух несмешивающихся жидкостей через пористые среды

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к повышению достоверности определения относительных фазовых проницаемостей и коэффициента вытеснения нефти рабочим агентом

Изобретение относится к области исследования защитных свойств пакетов фильтрующих материалов средств индивидуальной защиты кожи (СИЗК) на основе активированных углеродсодержащих сорбентов (АУС) в динамических условиях

Изобретение относится к области физико-химического применения, а именно к способам и устройствам для определения десорбционной ветви изотерм адсорбции кислорода при изменениях температуры от 20 до 500°С динамическим методом тепловой десорбции

Изобретение относится к устройству и способу определения проницаемости газа через стенки тары, в основном тары для промышленной продукции, например тары из полимерной пленки для пищевых, химических, фармацевтических, электронных продуктов и т.п

Изобретение относится к способу контроля крупности частиц аналитической пробы
Наверх