Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания



Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания
Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания
G01N1/10 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2658020:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам. Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания включает стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями, на которых размещены питательный насос 1 с водонапорной магистралью, накопительный бак 5, механический фильтр 2, соединительные патрубки, задвижки отбора пробы и запорную арматуру. Установка включает также обратноосматический фильтр 4, Н-катионитный фильтр 6, ОН-анионитный фильтр 7 и автоматический измерительный блок 8. С помощью четырехходового переключателя потока 3 обеспечивается переключение потока для изучения метода обратного осмоса и метода двухступенчатого обессоливания по отдельности или совместно. Контроль качества обработанной воды осуществляется путем измерения электропроводности с последующим расчетом рН и концентраций ионных примесей в расчете на NaCl. Техническим результатом является создание простой и наглядной стендовой установки для изучения и проведения исследования процессов, проходящих при обработке воды методами химического обессоливания. 1 ил.

 

Изобретение относится к области средств обучения, в частности к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно для демонстрационно-практического изучения процессов обратного осмоса и химического обессоливания, устройств фильтрования, а также зависимости степени очистки воды от различных факторов.

Известна МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ КОМПЛЕКСНАЯ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ (Патент на изобретение РФ №2248942, МПК C02F 9/08, G09B 25/02, B01L 11/00, 2005 Г.) состоящая из последовательно и/или параллельно соединенных через промежуточные резервуары блоков и аппаратов водоперекачки и водоочистки. Лаборатория содержит насосную станцию первого подъема, соединенную напорными водоводами с камерами переключения с промежуточным резервуаром исходной воды, который посредством насосной станции второго подъема взаимосвязан с технологическими аппаратами и блоками автоматизированной станции очистки воды, включающей блок осветления воды отстаиванием, состоящей из камеры хлопьеобразования, горизонтального отстойника, блока реагентного хозяйства, блок осветления воды во взвешенном слое, содержащий воздухоотделитель, связанный с осветлителем со слоем взвешенного осадка, блок осветления воды фильтрованием, включающий безнапорный скорый и напорный скорый или сверхскоростной фильтр с промежуточным резервуаром осветленной воды, который через насосную станцию второго подъема связан с аппаратом обеззараживания воды и соединен с промежуточным резервуаром чистой воды. Лаборатория снабжена автоматизированной системой управления технологическими процессами с центральным диспетчерским пультом управления с использованием ПЭВМ и мнемосхемой.

Недостатком указанной установки является большие габариты, сложность конструкции и ограниченная возможность применения в проведении лабораторных работ при подготовке студентов по теплоэнергетическим специальностям, в частности, по причине отсутствия аппаратов для обессоливания воды, что является необходимым условием для подготовки воды на ТЭС и АЭС.

Известен КОМПЛЕКС АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРОВАНИЯ С ИЗМЕРЕНИЯМИ И ОБРАБОТКОЙ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ LAB VIEW (Патент на изобретение РФ №2439711, МПК G09B 23/24, 2012 г.), включающий в себя стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями и два независимых блока, первый из которых включает автономную систему подачи воды для проливки экспериментальных кювет, выполненных в виде прозрачных патрубков и имеющих мерные шкалы, обеспечивающих визуальную фиксацию и демонстрацию уровня сжатия осадка, закрепленных на кронштейне, оборудованном датчиком массы, к которому подвешена мерная емкость, позволяющая определить расход протекающей жидкости путем взвешивания, механический манометр для измерения давления в системе и преобразователь давления, обеспечивающий регистрацию выходных данных на твердый носитель, при этом для обеспечения подачи жидкости по магистрали под горизонтальной установочной поверхностью стола размещен гидроаккумулятор, второй блок содержит автономную насосную станцию с водонапорной магистралью, начинающейся и заканчивающейся в питательном баке, в верхней части которого заглублен насос, обеспечивающий циркуляцию жидкости, на участке водонапорной магистрали последовательно расположены кран для подачи воды, емкость для приготовления жидкости с примесями, три последовательно соединенных фильтра различной проницаемости, обеспечивающие ступенчатое фильтрование жидкости за счет уменьшения размеров пор фильтрующего материала по ходу движения фильтрата, краны отбора жидкости, три механических манометра для визуального наблюдения за перепадами давления на фильтрах, кран слива, обеспечивающий подпор давления жидкости в магистрали, на вертикальной установочной поверхности стола размещена система управления и панель для снятия и обработки показаний в электронной вычислительной машине с используемой программной средой Lab View.

Недостатком указанного комплекса является невозможность очистки воды от солевых примесей и отсутствие регистрации глубины очистки воды от взвешенных частиц и других удаляемых примесей. Имеет место ограниченная возможность применения в проведении лабораторных работ при подготовке студентов по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника» по профилю «Технология воды и топлива на ТЭС и АЭС».

Известна лабораторная установка химического умягчения и обессоливания методом обратного осмоса, раскрытая в описании к патенту на изобретение №2196743, входящая в комплект оборудования для подготовки воды при производстве этилового спирта (патент на изобретение РФ №2196743, МПК C02F 9/04, C02F 9/04, C02F 5/00, C02F 1/44, C02F 103/04, 2003 г.) являющаяся наиболее близким аналогом.

Недостатком указанной установки является низкая степень обессоливания воды, ограниченная возможностями обратного осмоса и ограничивающая ее использования на ТЭС и АЭС, а также отсутствие возможности применения в проведении лабораторных работ при подготовке студентов по теплоэнергетическим специальностям, отсутствие возможности изменения конфигурации схемы очистки воды для изменения глубины ее обессоливания, отсутствие возможности лабораторного контроля изменения показателей качества воды на каждом этапе обработки и контроля качества обработанной воды.

Техническим результатом заявленной лабораторной установки является создание простой и наглядной стендовой установки для изучения и проведения исследования процессов, проходящих при обработке воды методами химического обессоливания, обратного осмоса и в режиме двухступенчатого обессоливания, обеспечивающей возможность изменения конфигурации схемы очистки воды и возможность лабораторного контроля изменения показателей качества воды на каждом этапе обработки, как при химическом обессоливании, так и при мембранной очистке, и контроль качества обработанной воды путем измерения электропроводности с последующим расчетом рН и концентраций ионных примесей в расчете на NaCl.

Технический результат достигается тем, что лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания, содержит стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями, на которых размещены питательный насос с водонапорной магистралью, накопительный бак, механический фильтр, четырехходовой переключатель потока, мембранный обратноосматический фильтр, Н-катионитный фильтр, ОН-анионитный фильтр, автоматический измерительный блок, включающий кран для регулирования расход пробы, Н-катионитную колонку, установленную между двумя датчиками электропроводности, подключенными к обрабатывающему блоку, соединительные патрубки, задвижки отбора пробы и запорную арматуру, при этом питательный насос последовательно через механический фильтр и задвижку подключен к первому патрубку четырехходового переключателя потока и через задвижку соединен последовательно с Н-катионитным фильтром и ОН-анионитным фильтром, выход которого через задвижку соединен с автоматическим измерительным блоком, второй патрубок четырехходового переключателя потока через задвижку соединен с входом мембранного обратноосматического фильтра, выход которого подключен через задвижку к автоматическому измерительному блоку, через задвижку к входу Н-катионитного фильтра и подключен к третьему патрубку четырехходового переключателя потока, четвертым патрубком соединенного с накопительным баком, при том задвижки отбора пробы для лабораторного анализа установлены в водонапорной магистрали за питательным насосом, за механическим фильтром, за мембранным обратноосматический фильтром, за Н-катионитным фильтром и за ОН-анионитным фильтром.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг.1 приведена принципиальная схема установки обратного осмоса и химического обессоливания.

На чертеже использованы следующие обозначения: питательный насос 1; механический фильтр 2, четырехходовой переключатель потока 3, мембранный обратоноосматический фильтр 4, накопительный бак 5, Н-катионитный фильтр 6, ОН-анионитный фильтр 7, автоматический измерительный блок 8, кран регулирующий расход пробы 9, Н-катионитная колонка 10, первый датчик электропроводности 11; второй датчик электропроводности 12; обрабатывающий блок 13, задвижки отбора пробы жидкости 14-18, задвижки 19-26.

Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания, включающая стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями, на которых размещены питательный насос 1 подключенный последовательно через механический фильтр 2 и задвижку 20 к первому патрубку четырехходового переключателя потока 3 и через задвижку 24 соединенный последовательно с Н-катионитным фильтром 6 и с ОН-анионитным фильтром 7, выход которого через задвижку 25 соединен с автоматическим измерительным блоком 8, второй патрубок четырехходового переключателя потока 3 через задвижку 21 соединен с входом мембранного обратноосматического фильтра 4, выход которого подключен через задвижку 23 к автоматическому измерительному блоку 8, через задвижку 22 к входу Н-катионитного фильтра 6 и подключен к третьему патрубку четырехходового переключателя потока 3, четвертым патрубком соединенного с накопительным баком 5, при том задвижка отбора пробы 14 установлена за питательным насосом 1, задвижка отбора пробы 15 установлена за механическим фильтром 2, задвижка отбора пробы 16 установлена за мембранным обратноосматический фильтром 4, задвижка отбора пробы 17 установлена за Н-катионитным фильтром 6 и задвижка отбора пробы 18 установлена за ОН-анионитным фильтром 7. Автоматический измерительный блок 8, включает кран, регулирующий расход пробы 9, Н-катионитную колонку 10, установленную между первым датчиком электропроводности 11 и вторым датчиком электропроводности 12, подключенными к обрабатывающему блоку 13. Задвижка 26 предназначена для слива потока воды.

Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания предусматривает возможность изучения и проведения исследования процессов, проходящих при обработке воды методами химического обессоливания, обратного осмоса и в режиме двухступенчатого обессоливания.

Метод химического обессоливания заключается в процессе ионного обмена между ионами, находящимися в воде, и ионами функциональных групп ионообменных материалов Н-катионитных и ОН-анионитных фильтров. В указанном режиме работы лабораторной установки обратного осмоса и химического обессоливания задвижки 20, 22 и 23 закрыты. Исходная вода под давлением питательного насоса 1 прокачивается последовательно через механический фильтр 2, Н-катионитный фильтр 6 и ОН-анионитный фильтр 7 и автоматический измерительный блок 8. Посредством задвижек отбора пробы 14, 15, 17 и 18 отбирают пробы воды для лабораторного анализа, результаты автоматического анализа получают с обрабатывающего блока 13, входящего в состав автоматического измерительного блока 8. В автоматическом измерительном блоке 8 краном 9 устанавливают расход пробы в пределах паспортных значений используемых датчиков электропроводности. Первый датчик электропроводности 11 измеряет удельную электрическую проводимость (электропроводность) и температуру пробы до Н-катионитной колонки 10, а второй датчик электропроводности 12 измеряет удельную электрическую проводимость (электропроводность) и температуру пробы после Н-катионитной колонки 10, измеренные значения с заданной дискретностью поступают в обрабатывающий блок 13, где происходит обработка сигналов до количественного значения рН контролируемой пробы и концентраций ионов: катионов в расчете на катион натрия, анионов в расчете на анион хлора.

Метод обратного осмоса заключается в пропуске обрабатываемой воды под давлением через полупроницаемую мембрану, которая задерживает на своей поверхности примеси растворенных в воде веществ. В указанном режиме работы лабораторной установки обратного осмоса и химического обессоливания задвижки 22 и 24 закрыты. Исходная вода под давлением питательного насоса 1 прокачивается последовательно через механический фильтр 2 и четырехходовой переключатель потока 3 поступает в мембранный обратоноосматический фильтр 4, где исходная вода разделяется на пермеат и концентрат. Концентрат при открытой задвижке 19 сбрасывается в дренаж. Пермеат при закрытой задвижке 23 собирается в накопительном баке 5, а при открытой задвижке 23 поступает в автоматический измерительный блок 8. Посредством задвижек отбора пробы 14, 15 и 16 отбирают пробы воды для лабораторного анализа, результаты автоматического анализа получают с обрабатывающего блока 13. Скорость фильтрации воды через мембранный обратоноосматический фильтр 4 мала, поэтому невозможно получить достаточный для лабораторного анализа объем очищенной воды за короткое время. Очищенную воду постепенно накапливают в накопительном баке 5. Подачу очищенной воды через мембранный обратоноосматический фильтр 4 или из накопительного бака 5 осуществляют посредством четырехходового переключателя потока 3.

Метод двухступенчатого обессоливания заключается в доочистке обрабатываемой обратноосматическом фильтре воды, т.е. получения воды лучшего качества, на дополнительной ступени обессоливания. В указанном режиме работы лабораторной установки обратного осмоса и химического обессоливания задвижки 23 и 24 закрыты. Исходная вода под давлением питательного насоса 1 прокачивается последовательно через механический фильтр 2 и четырехходовой переключатель потока 3 поступает в мембранный обратоноосматический фильтр 4, где исходная вода разделяется на пермеат и концентрат. Концентрат при открытой задвижке 19 сбрасывается в дренаж или идет на лабораторный анализ. Пермеат при закрытой задвижке 23 собирается в накопительном баке 5, а при открытой задвижке 22 поступает последовательно в Н-катионитный фильтр 6 и в ОН-анионитный фильтр 7, затем в автоматический измерительный блок 8. Посредством задвижек отбора пробы 14, 15, 16, 17 и 18 отбирают пробы воды для лабораторного анализа, результаты автоматического анализа получают с обрабатывающего блока 13. Очищенную воду, при открытой задвижке 22 и закрытой задвижке 23, постепенно накапливают в накопительном баке 5. Подачу очищенной воды через мембранный обратоноосматический фильтр 4 или из накопительного бака 5 осуществляют посредством четырехходового переключателя потока 3.

При выключении установки из работы отключают питательный насос 1 закрывают задвижки отбора пробы 14-18 и задвижки для слива 19 и 26.

Пример расчета показателей качества обессоленной воды измерительным блоком 8:

Результаты измерений удельной электропроводности обессоленной воды составили:

χ25=0,15 мкСм/см (показания датчика электропроводности 11 - проба воды до Н-катионитной колонки).

=0,24 мкСм/см (показания датчика электропроводности 12 - проба воды после Н-катионитной колонки).

Обработка данных автоматическим обрабатывающим блоком 13 по способу определения рН малобуферных предельноразбавленных водных растворов типа конденсата (патент на изобретение RU №2573453, 2016 г.) дала следующие результаты:

- значение рН 6,73

- концентрация хлорид-иона [Cl-]=15,4 мкг/дм3

- концентрация гидрокарбонат-иона [НСО3-]=20,5 мкг/дм3

- концентрация натрия [Na+]=15,6 мкг/дм3

Таким образом, заявленная лабораторная установка является простой и наглядной для изучения и проведения исследования процессов, проходящих при обработке воды методами химического обессоливания, обратного осмоса и в режиме двухступенчатого обессоливания. Установка обеспечивает возможность лабораторного контроля изменения показателей качества воды на каждом этапе обработки как при химическом обессоливании, так и при мембранной очистке и контроль качества обработанной воды путем измерения электропроводности с последующим расчетом рН и концентраций ионных примесей в расчете на NaCl.

Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания, отличающаяся тем, что содержит стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями, на которых размещены питательный насос с водонапорной магистралью, накопительный бак, механический фильтр, четырехходовой переключатель потока, мембранный обратноосматический фильтр, Н-катионитный фильтр, ОН-анионитный фильтр, автоматический измерительный блок, включающий кран для регулирования расхода пробы, Н-катионитную колонку, установленную между двумя датчиками электропроводности, подключенными к обрабатывающему блоку, соединительные патрубки, задвижки отбора пробы и запорную арматуру, при этом питательный насос последовательно через механический фильтр и задвижку подключен к первому патрубку четырехходового переключателя потока и через задвижку соединен последовательно с Н-катионитным фильтром и ОН-анионитным фильтром, выход которого через задвижку соединен с автоматическим измерительным блоком, второй патрубок четырехходового переключателя потока через задвижку соединен с входом мембранного обратноосматического фильтра, выход которого подключен через задвижку - к автоматическому измерительному блоку, через задвижку к входу Н-катионитного фильтра и подключен к третьему патрубку четырехходового переключателя потока, четвертым патрубком соединенного с накопительным баком, при этом задвижки отбора пробы для лабораторного анализа установлены в водонапорной магистрали за питательным насосом, за механическим фильтром, за мембранным обратноосматический фильтром, за Н-катионитным фильтром и за ОН-анионитным фильтром.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для изучения процессов фильтрования. .

Изобретение относится к средствам проведения лабораторных опытов. .

Изобретение относится к созданию учебной лаборатории для изучения порошковых материалов. .

Изобретение относится к средствам обучения учащихся в учебных заведениях различного уровня на уроках химии, а именно к средствам проведения практических химических экспериментов, а также для научных исследований.

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к оборудованию для моделирования процессов, происходящих в расплавах при глубиной обработке их газом или газопорошковой смесью.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при разработке алюминиевых электролизеров большой мощности. .

Изобретение относится к приборам для демонстрации химических явлений, а также к процессу электродиализа Предлагаемый прибор позволяет наглядно убедиться в том, что ионообменные мембраны проницаемы для ионов какого-либо сдногб знака Учебный прибор представляет собой кювету с электродами и тремя перегородками, разделяющими кювету Промежуточная перегородка состоит из трех соединенных по кромкам частей причем первая из них выполнена из катионитовой мембраны, аторая - из химически инертного пористого вещества а третья - из анионитовой мембраны.

Изобретение относится к моделированию процессов, в частности к моделированию поведения сыпучих матери-, апов в газовом потоке. .

Группа изобретений относится к системам для анализа биологических жидкостей. Раскрыто устройство для соединения по текучей среде для приборов биологического анализа, предназначенное для одновременного соединения нескольких каналов (10), проводящих текучую среду, и по меньшей мере одного компонента (3) для текучей среды, имеющего поверхность соединения с несколькими проходами (11) для текучей среды.

Изобретение относится к средствам автоматизации и может быть применено для перекачки нефти из нескольких трубопроводов в общую магистраль, по которой смесь нефтей транспортируется к потребителю.

Изобретение относится к системам аналитического контроля пульповых продуктов, растворов или суспензий в потоке, применяемых в горно-обогатительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам контроля проб жидких и пульповидных материалов на обогатительных фабриках черной или цветной металлургии и других производствах, где необходим периодический контроль жидкого технологического продукта для анализа элементного состава.

Изобретение относится к области биотехнологии. Система состоит из следующих элементов: а) модуля подготовки образца, выполненного с возможностью захвата аналита из биологического образца в немикрожидкостном объеме на захватывающей частице, реагирующей на магнитное поле, и направления связанной с аналитом захватывающей частицы, реагирующей на магнитное поле, через первый микрожидкостный канал; б) реакционного модуля, включающего реакционную камеру, имеющую жидкостное сообщение с первым микрожидкостным каналом, и выполненного с возможностью иммобилизации связанной с аналитом захватывающей частицы, реагирующей на магнитное поле, и проведения реакции амплификации множества STR-маркеров аналита.

Клапан // 2529467
Изобретение относится к клапану для управления прохождением частиц из первой зоны (6) во вторую зону (7), содержащий: клапанный материал (4), имеющий изменяемую степень проницаемости, и клапанную зону (16, 116), содержащую клапанный материал (4, 104, 204, 304), при этом клапанная зона (16, 116) и клапанный материал (4, 104, 204, 304) выбраны с возможностью принудительного движения частиц сквозь клапанный материал (4, 104, 204, 304) при прохождении через клапан (2, 102) при переносе частиц из первой зоны (6, 106) во вторую зону (7, 107), при этом клапанный материал (4) управляется посредством блока (17, 18) управления клапаном таким образом, что физические свойства клапанного материала (4) изменяются с возможностью изменения степени проницаемости.

Изобретение относится к термоциклерами и может быть использовано для амплификации нуклеиновой кислоты. .

Изобретение относится к области клинических диагностических приспособлений. Система кассеты для тестирования содержит кожух кассеты, включающий по меньшей мере одно впускное отверстие для образца, множество камер для хранения, множество камер для реакций и сеть для текучей среды, соединяющую по меньшей мере одно впускное отверстие для образца, по меньшей мере часть множества камер для хранения и по меньшей мере часть множества камер для реакций с первым множеством проходов, расположенных на внутренней поверхности кожуха кассеты.

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам. Лабораторная установка обратного осмоса и химического обессоливания включает стол с горизонтальной и вертикальной установочными поверхностями, на которых размещены питательный насос 1 с водонапорной магистралью, накопительный бак 5, механический фильтр 2, соединительные патрубки, задвижки отбора пробы и запорную арматуру. Установка включает также обратноосматический фильтр 4, Н-катионитный фильтр 6, ОН-анионитный фильтр 7 и автоматический измерительный блок 8. С помощью четырехходового переключателя потока 3 обеспечивается переключение потока для изучения метода обратного осмоса и метода двухступенчатого обессоливания по отдельности или совместно. Контроль качества обработанной воды осуществляется путем измерения электропроводности с последующим расчетом рН и концентраций ионных примесей в расчете на NaCl. Техническим результатом является создание простой и наглядной стендовой установки для изучения и проведения исследования процессов, проходящих при обработке воды методами химического обессоливания. 1 ил.

Наверх