Мембранный аппарат с надувными рукавами

Изобретение относится к области разделения и концентрирования различных растворов методами микро- и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности. Мембранный аппарат с надувными рукавами включает корпус, трубчатые керамические мембранные модули, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, двухходовые воздушные клапаны, рукава, при этом рукава присоединены через двухходовые воздушные клапаны к системе сжатого воздуха и выполнены с возможностью увеличения размеров путем их надува, при этом рукава соединены равноудаленно между собой посредством перемычек через жесткие непроницаемые перегородки, которые делят пространство между трубчатыми керамическими мембранными модулями на секции. Техническим результатом изобретения является повышение производительности мембранного аппарата. 4 ил.

 

Изобретение относится к области разделения и концентрирования различных растворов методами микро и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к решаемой задаче является мембранный аппарат с нестационарной гидродинамикой [Патент РФ № 2174432, МПК 7 B01D63/06 Мембранный аппарат с нестационарной гидродинамикой / Кретов И.Т., Шахов С.В., Ключников А.И., Ряжских В.И., заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Воронежская государственная технологическая академия", заявл. 04.12.2000, опубл: 10.10.2001, Бюл № 20], состоящим из трубчатых мембранных модулей, патрубков для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, полупроницаемого рукава, расположенного коаксиально мембранной поверхности, элементов, соединенных между собой звеньями цепи.

Технической задачей изобретения является повышение производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамических воздействия на разделяемый поток вследствие снижения уровня концентрационной поляризации на трубчатых керамических мембранных модулях и его удаления из рабочего объема мембранного аппарата.

Техническая задача достигается тем, что в мембранном аппарате с надувными рукавами, включающем корпус, трубчатые керамические мембранные модули, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, двухходовые воздушные клапаны, рукава, новым является то, что рукава присоединены через двухходовые воздушные клапаны к системе сжатого воздуха и выполнены с возможностью увеличения размеров путем их надува, при этом рукава соединены равноудаленно между собой посредством перемычек через жесткие непроницаемые перегородки, которые делят пространство между трубчатыми керамическими мембранными модулями на секции.

Технической задачей изобретения является повышение производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамических воздействия на разделяемый поток вследствие снижения уровня концентрационной поляризации на трубчатых керамических мембранных модулях и его удаления из рабочего объема мембранного аппарата.

Технический результат заключается в повышении производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток вследствие удаления слоя высокой концентрации, образующегося на трубчатых керамических мембранных модулях и его удаления из рабочего объема мембранного аппарата.

На фиг. 1 схематически изображен разрез предлагаемого мембранного аппарата; на фиг. 2 - сечение мембранного аппарата; на фиг. 3 и фиг. 4 - схема гидродинамического процесса в момент присутствия и отсутствия сжатого воздуха в рукавах.

Мембранный аппарат (Фиг. 1,2) содержит корпус 1, стянутый шпильками 2, с находящимися внутри трубчатыми керамическими мембранными модулями 3, который снабжен патрубком ввода исходного раствора 4, патрубками вывода фильтрата 5 и концентрата 6 соответственно. Распределительное устройство 7, обеспечивает равномерное распределение исходного раствора по трубчатым керамическим мембранным модулям. Для создания гидродинамического воздействия внутри трубчатых керамических мембранных модулей 3, размещены рукава 9, которые изменяют свой объем при помощи двухходовых воздушных клапанов 10.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор подается через патрубок 4 и распределительное устройство 7 в трубчатые керамические мембранные модули 3.

Сначала рукава 9 не наполнены воздухом (Фиг. 4). Исходный раствор движется вдоль поверхности трубчатых керамических мембранных модулей 3, разделяется или концентрируется в зависимости от задачи. Полученный в процессе разделения пермеат отводится по каналам с помощью патрубка 5 , а концентрат через патрубок 6.

После того, как проницаемость керамических мембран снизится, срабатывают двухходовые воздушные клапаны 10, наполняя рукава 9 сжатым воздухом (Фиг. 3). Происходит резкое увеличение рабочего давления и линейной скорости потока по всей длине мембранной поверхности 3. В результате изменения гидродинамических параметров исходного раствора на входе в сужающийся канал и выходе из него значительная часть слоя высокомолекулярных соединений удаляется с поверхности трубчатых керамических мембранных модулей 3 и отводится вместе с концентратом через патрубок 6.

Оставшийся на трубчатых керамических мембранных модулях 3 слой осадка высокомолекулярных соединений уплотняется (Фиг. 3,под Б) за счет увеличения рабочего давления и непрерывного ввода в мембранный канал исходного раствора с определенной концентрацией высокомолекулярных соединений. В результате проницаемость трубчатых керамических мембранных модулей уменьшается.

В следующей стадии работы мембранного аппарата происходит срабатывание двухходовых воздушных клапанов 10 и удаление сжатого воздуха из рукавов 9 (Фиг. 4). Это приводит к резкому уменьшению давления. В результате насосного эффекта происходит замкнутая, в течении короткого промежутка времени, циркуляция исходного раствора внутри рабочего объема мембранного аппарата, благодаря которой возникает турбулизация потока и снижение концентрационной поляризации. В этот же момент времени возникает разность величин давления в пространстве между трубчатыми керамическими мембранными модулями 3 и в канале отвода пермеата 5, с давлением . Происходит проникновение пермеата в исходный раствор, так как в момент удаления сжатого воздуха <. Таким образом удаляются частицы слоя высокомолекулярных соединений из пор трубчатых керамических мембранных модулей (Фиг.4, под Г).

Далее процессы повторяются аналогично, описанным выше.

Данный аппарат позволяет обеспечить:

- низкий уровень концентрационной поляризации вследствие применения рукавов, присоединенных через двухходовые воздушные клапаны к системе сжатого воздуха и выполнены с возможностью увеличения размеров путем их надува, при этом рукава соединены равноудалено между собой посредством перемычек через жесткие непроницаемые перегородки, которые делят пространство между трубчатыми керамическими мембранными модулями на секции.
- получение широкого диапазона производительности за счет изменения гидродинамических условий в аппарате, связанных с частотой изменения объема надувных рукавов, скорости подачи и выпуска сжатого воздуха.

Мембранный аппарат с надувными рукавами, включающий корпус, трубчатые керамические мембранные модули, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, двухходовые воздушные клапаны, рукава, отличающийся тем, что рукава присоединены через двухходовые воздушные клапаны к системе сжатого воздуха и выполнены с возможностью увеличения размеров путем их надува, при этом рукава соединены равноудаленно между собой посредством перемычек через жесткие непроницаемые перегородки, которые делят пространство между трубчатыми керамическими мембранными модулями на секции.



 

Похожие патенты:

Фильтрующий элемент относится к фильтрационному оборудованию. Фильтрующий элемент, содержащий пористую трубчатую подложку, спеченную из полимерных частиц, и фильтрующую мембрану, на торцах пористой трубчатой подложки установлены крышка с отверстием и днище, отличающийся тем, что на поверхности полимерных частиц выполнено покрытие, на внешней поверхности пористой трубчатой подложки нанесена подстилающая плазмохимическая мембрана из частиц нитрида алюминия, на поверхности подстилающей плазмохимической мембраны расположена фильтрующая мембрана из плазменных частиц титана, а в качестве полимерных частиц используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой 1⋅106 - 8⋅106 г/моль.

Изобретение относится к технической области фильтрующих элементов. Способ изготовления мембраны для тангенциальной фильтрации текучей среды, при этом указанная мембрана содержит: подложку, имеющую трехмерную структуру и образованную монолитным керамическим пористым телом, в котором выполнены пути для циркуляции фильтруемой текучей среды и разделительный фильтрующий слой, нанесенный на стенку циркуляционных путей, в котором трехмерную структуру подложки получают посредством аддитивной технологии, согласно которой трехмерную структуру подложки рассекают на участки при помощи программы компьютерного проектирования, при этом указанные участки создают поочередно в форме элементарных пластов, расположенных друг над другом и последовательно связанных между собой, при помощи повторения следующих двух этапов, на которых: а) наносят однородный сплошной слой порошка постоянной толщины, предназначенного для формирования керамического пористого тела на площади, превышающей рисунок сечения указанного формируемого пористого тела на уровне пласта; b) в соответствии с рисунком, определенным для каждого пласта, локально уплотняют часть нанесенного материала для создания элементарного пласта, при этом указанные два этапа повторяют для того, чтобы при каждом повторении одновременно связывать сформированный таким образом элементарный пласт с предыдущим пластом, постепенно наращивая требуемую трехмерную форму.

Изобретение относится к технической области фильтрующих элементов. Способ изготовления мембраны для тангенциальной фильтрации текучей среды, при этом указанная мембрана содержит: подложку, имеющую трехмерную структуру и образованную монолитным керамическим пористым телом, в котором выполнены пути для циркуляции фильтруемой текучей среды и разделительный фильтрующий слой, нанесенный на стенку циркуляционных путей, в котором трехмерную структуру подложки получают посредством аддитивной технологии, согласно которой трехмерную структуру подложки рассекают на участки при помощи программы компьютерного проектирования, при этом указанные участки создают поочередно в форме элементарных пластов, расположенных друг над другом и последовательно связанных между собой, при помощи повторения следующих двух этапов, на которых: а) наносят однородный сплошной слой порошка постоянной толщины, предназначенного для формирования керамического пористого тела на площади, превышающей рисунок сечения указанного формируемого пористого тела на уровне пласта; b) в соответствии с рисунком, определенным для каждого пласта, локально уплотняют часть нанесенного материала для создания элементарного пласта, при этом указанные два этапа повторяют для того, чтобы при каждом повторении одновременно связывать сформированный таким образом элементарный пласт с предыдущим пластом, постепенно наращивая требуемую трехмерную форму.

Изобретение относится к трубчатым мембранам. Трубчатая мембрана, содержащая: трубчатую подложку, изготовленную из одной или более гибких лент пористого подложечного материала, спирально намотанных в виде трубки с перекрывающими друг друга краями ленты, которые скреплены друг с другом, и полупроницаемый мембранный слой, изготовленный из мембранообразующего материала на внутренней стенке трубчатой подложки, при этом на указанной внутренней стенке трубчатой подложки имеется по меньшей мере один выступающий внутрь спиральный гребень, который покрыт мембранным слоем или образует часть этого слоя.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ выделения водного раствора глюканов из содержащего глюканы и биомассу водного ферментационного бульона на фильтрационной установке.
Изобретение относится к области фильтрации. Способ получения трубчатого фильтрующего элемента с фторопластовой мембраной включает растворение фторопласта в легколетучем растворителе, смешение полученного раствора с порообразователем с получением рабочего раствора, нанесением его на внутреннюю поверхность открытопористой трубки, испарение растворителя, приводящее к отверждению фторопласта с образованием полупроницаемой мембраны.

Изобретение относится к аппаратам для концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса. Трубчатый мембранный аппарат, к торцевой части которого крепится устройство для отвода поляризационного слоя, выполненное в виде полого конуса, отличающийся тем, что в устройстве коаксиально с ним установлен дополнительный полый конус, создающий щелевой канал, сужающийся по длине отводимого поляризационного слоя.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов, например, в сельском хозяйстве, медицинской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности, а также может быть использовано для разделения и концентрирования технологических растворов, водоподготовки, очистки сточных вод других производств.

Изобретение относится к средствам очистки жидкостей и газов методом фильтрации как в различных отраслях промышленности (в химической, пищевой, медицинской, в сельском хозяйстве и др.), так и в быту.

Изобретение относится к устройствам мембранного разделения. Способы заполнения мембранного сепаратора с вращающейся мембраной, в котором сепаратор содержит корпус с верхом и низом, мембрана сконфигурирована для вращения вокруг вертикально ориентированной оси, при этом между корпусом и мембраной образован зазор, при этом мембрана содержит поверхность, через которую происходит разделение, ориентированную вертикально, при этом способ содержит введение раствора для заполнения через канал внизу корпуса; протекание дополнительного раствора для заполнения через канал внизу корпуса, с тем чтобы сформировалась поверхность раздела раствор для заполнения - воздух в зазоре между корпусом и мембраной, которая продвигается вверх через корпус и вверх через поверхность мембраны для вытеснения воздуха внутри корпуса и выталкивания воздуха через канал наверху корпуса c одновременным смачиванием мембраны; и продолжение протекания дополнительного раствора для заполнения через канал внизу корпуса в зазор.

Изобретение относится к области разделения и концентрирования различных растворов методами микро- и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности. Мембранный аппарат с надувными рукавами включает корпус, трубчатые керамические мембранные модули, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, двухходовые воздушные клапаны, рукава, при этом рукава присоединены через двухходовые воздушные клапаны к системе сжатого воздуха и выполнены с возможностью увеличения размеров путем их надува, при этом рукава соединены равноудаленно между собой посредством перемычек через жесткие непроницаемые перегородки, которые делят пространство между трубчатыми керамическими мембранными модулями на секции. Техническим результатом изобретения является повышение производительности мембранного аппарата. 4 ил.

Наверх