Аппарат для разделения растворов

 

Союз Советсиик

Социалистических

Рес убл

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>899063 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0502,80 (21) 2881805/23-26 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23. 01. 82 Бюллетень Ля 3

Дата опубликования описания 23. 01. 82 (51)М. Кл.

В 01 П 13/00

1ооударотвеииый комитет

I!0 делом изобретений и открытий (53) УДК 532. 711. °

66. 067 (088.8) О» ,,"ää т

L.: j, . j,,»,, т gg

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Кр

Знамени химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева (71) Заявитель

i54) АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к химической технологии, связанной с разделением жидких растворов, и может быть использовано в химической, электронной, атомной и других отраслях промышленности для осуществления процессов обратного осмоса и других.

Известны мембранные аппараты для осуществления обратного осмоса, содержащие плоские мембранные элемен10 ты, каждый Из которых состоит из дренажной основы и двух полупроницаемых мембран с обеих ее сторон.

Набор таких мембранных элементов вместе с разделительными прокладками сжат между несущими фланцами,на которых расположены штуцера для ввода и вывода разделяемого раствора (1)и

И.

В известных аппаратах перетоки от одного мембранного элемента к другому выполнены в разделительных прокладках, что значительн усложняет конструкцикз и оГусловливлет ненадежность работы аппаратов. Кроме того, для этих апаратов характерна низкая компактность, что связано с относительно большой толщиной раделительных прокладок.

Наиболее близким к изобретению является аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации. Аппарат состоит из двух несущих фланцев со штуцерами ввода и вывода разделяемого раствора, пакета мембранных элементов и разделительных прокладок.

Каждый мембранный элемент содержит слой дренажного материала, две полу" проницаемые мембраны и узел перетока, выполненный в виде соосных отверстий в дренажном материале и по лупроницаемых мембранах, причем края отверстий скреплены герметизирующим составом. Разделительная прокладка выполнена в виде рамки, расположенной по периферии мембранного элемента.

Сжатие пакета между несущими фланцами осуществляют с помощью шпилек, расположенных по краям (3).

Недостатком известного аппарата является невозможность получения двух

Фракций Фильтрата, содержащих различные растворенные вещества. Такие фракции могут быть получены в случае разделения многокомпонентных растворов на различных полупроницаемых мембранах либо при воздействии to внешних факторов, например, постоянного электрического поля.

Цель изобретения — осуществление разделения Фильтрата на несколько фракций в одном мембранном аппарате, 15 а также разделение растворов электРолитов на ионные фракции при наложении электрического поля.

Указанная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем набор вы- щ голненных из двух однотипных полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя мембранных элементов с переточными отверсттиями, прокладки, два фланца и стяги- 25 вающие шпильки, мембранные элементы в наборе выполнены из полупроницаемых мембран разных типов и в элементах выполнены дополнительные отверстия под стягивающие шпильки, половина которых выполнена с диаметром, большем диаметра шпильки, при этом шпильки выполнены полыми со щелями для вывода Фильтрата, дренажный слой герметизирован по периферии и пери"

35 метру дополнительных отверстий большего диаметра, а аппарат снабжен дополнительными.уплотнительными прокладками, расположенными между мембранными элементами вокруг стягивающих шпи- 40 лек.Дренажный слой выполнен из токопроводящего материала, а стягивающие шпильки подсоединены к источнику тока.

На чертеже показан предлагаемый

45 аппарат, разрез.

Аппарат состоит из несущих фланцев 1 и 2, в которых имеются отверстия для ввода 3 разделяемого раствора и вывода его из аппарата. Между

I фланцами размещен набор из мембран50 .ниах элементов 5 и разделительных прокладок 6. Каждый мембранный элемент состоит из слоя 7 дренажного материала и двух однотипных полупроницаемых мембран 8. S дренажном слое и полупроницаемых мембранах выполнены переточные отверстия 9. В каждом мембранном элементе имеются од3 4 но или более отверстий 10 большего диаметра и одно или более отверстий

11 меньшего диаметра. Дренажный слой имеет водонепроницаемый слой 12 по периферии и такой we слой 13 по краю отверстий большего диаметра. Сжатие пакета между несущими Фланцами 1 и

2 осуществляют с помощью полых стягиваецих шпилек 14, в которых выполнены щели 15 для вывода фильтрата из дренажных слоев, и гаек 16.

Для герметизации шпилек 14 между мембранными элементами 5 размещены дополнительные уплотнительные прокладки 17, толщина которых равна тол щине разделительных прокладок 6. Отверстия 18 в несущих фланцах 1 и 2, через которые проходят стягивающие шпильки 14, совпадают с отверстиями

11 в мембранных элементах 5. В случае наложения электрического поля дренажный слой 7 выполняют из токопроводящего материала, который плотно прилегает к стягиванхцим шпилькам

14 в отверстиях 11 меньшего диаметра, а стягивающие шпильки подсоединяют к источнику 19 постоянного электрического тока

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор через отверстие

3 вводят в аппарат, где он распределяется между мембранными элементами 5 с помощью переточных отверстий

9. В дренажный слой каждого мембранного элемента через полупроницаемые мембраны 8 проходит фильтрат, который затем течет к дополнительным отверстиям 11, и далее через щели 15 проникает в одну из шпилек 14, по которым выводится из аппарата. В результате того, что каждый мембранный элемент снабжен однотипными мембранами, а в наборе элементы имеют мембраны разных типов, происходит разделение Фильтрата на две фракции, каждая из которых имеет свой выход из аппарата. То же достигается в результате действия постоянного электрического поля, которое имеет различное направление между двумя смежными мембранными элементами за счет того, что.контакт дренажного слоя в каждом элементе с токоподводами, которыми в данном случае являются стягивающие шпильки 14, осуществляется лишь в отверстиях 11 меньшего диаметра, т.е. через один мембранный элемент в наборе. Из-за такого кон899063 такта фильтрат из элементов, работающих в одинаковом режиме (тип мембраны или знак заряда) собирается внут. ри разных стягивающих шпилек. Не проникшая через мембраны часть исходно- и го раствора выводится из аппарата через отверстие 4.

Пример . На предлагаемом аппарате подвергалось разделению 5 л раствора, имеющего концентрацию по

- NaCl 0,005 н и по CaClz 0,005 н, при наложении постоянного электрического тока в аппарате 3 ° 10 А/см . Было по9. лучено две фракции фильтрата:

1. 1,1 1,8 л, Corgi- 0,012 н, С + l5

0,0(:;; С С -., 0,001 н; рН 11,6. . V 1,7; С g +0,0001 н, С

0,00015 н, Сс 0,006 н, р," 3,45.

".статок Чос 1,5 л; С - 0,001

СС +0,013 н; tel-0,014 н; рН 6,4. зе

Таким образом, предлагаемый аппарат, сохраняя все преимущества известного, позволяет разделять исходный раствор на фракции в зависимости от физических свойств растворенных П веществ, что особенно важно в случае использования внешнего электрического поля. Изобретение позволяет развивать .оверхность мембран путем увеличения числа мембранных элементов в аппара- 30 те, сохраняя при этом условия разделения компонентов при воздействии электрического поля, что раньше было возможно лишь в единичных ячей«ах. 3$

Формула изобретения

1. Аппарат для разделения растворов, содержащий набор выполненных из двух однотипных полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя мембранных элементов с переточными отверстиями, прокладки, два фланца и стягивающие шпильки, отличающийся тем,что, с целью получения нескольких фракций фильтрата, мембранные элементы в наборе выполнены из полупроницаемых мембран разных типов и в элементах выполнены дополнительные отверстия под стягивающие шпильки, половина которых выполнена с диаметром, большим диаметра шпильки, при этом шпильки выполнены полыми со щелями для вывода фильтрата, дренажный слой герметизирован по периферии и периметру дополнительных отверстий большего диаметра, а аппарат снабжен дополнительными уплотнительными прокладками, расположенными между мембранными элементами вокруг стягивающих шпилек.

2. Аппарат по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью разделения растворов электролитов на ионные фракции при наложении электрического поля, дренажный слой выголнен из токопроводящего материала,. а стягивающие шпильки подсоединены к источнику электрического тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3398833, кл. 210-321, 1972.

2. Патент США и 3585131, кл.„210-23, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

N 471104, кл. В О1 D 13/00, 1975