Устройство для проведения мембранных процессов разделения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ, содержащее корпус со штуцерами ввода смеси и вывода продуктов, размещенную в нем перфорированную подложку, на поверхности которой расположена полупроницаемая мембрана, о тл и чающееся тем, что, с целью увеличения производительности устройства за счет уменьшения гидравлического сопротивления потоку фильтрата, поверхность перфорированной подложки выполнена шероховатой в виде друз зерен.. (П

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК р 4 В 01 D 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2922226/23-26 (22) 26.05.80 (46) 30.05.86.- Бюл. У 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (72) А.И. Семионов, П.А. Смыслов;

Ю.И. Хромченко; В.С. Девятко, В.С.Шептунов и В.Ю. Ракитин (53) 532.711.66.067(088.8) (56) Патент CIA Ф 3872015,кл;210-346, 1975.

Каталог ТС/1 1970 фирмы "Миллипор", кат. Р УУ 3029302.

„„SU„„904215 А1 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ, содержащее корпус со штуцерами ввода смеси и вывода продуктов, размещенную в нем перфорированную подложку, на поверхности которой расположена полупроницаемая мембрана, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения производительности устройства за счет уменьшения гидравлического сопротивления потоку фильтрата, поверхность перфорированной подложки выполнена шероховатой в виде друз зерен.

904215

Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано в микробиологической, медицинской, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности. 5

Разделение смесей на компоненты с помощью методов мембранной технологии, таких как микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный отсос, находит все большее применение в вышеуказанных отраслях промьппленности и открывает широкие возможности для создания принципиально новых, простых и малоэнергоемких технологичес- ких установок.

l5

Известны устройства для осуществления методов мембранной технологии, например, стерилизующей фильтрации, содержащее корпус, выполненный в виде верхнего и нижнего дисков с укреплен- о ными между ними полупроницаемой мембраной и подложкой, на которую опирается мембрана. Подложка представляет собой гладкую пластину со множеством отверстий.

Общим недостатком таких устройств является то, что подложки в них. создают значительное гидродинамическое сопротивление потоку фильтрата, возникающее вследствие адгеэии мембраны. ЗО

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для проведения мембранных процессов разделения, содержащее корпус со штуцерами ввода смеси и вывода З5 продуктов, размещенную в нем перфорированную подложку, на поверхности которой расположена полупроиицаемая мем-; брана. Основным недостатком устройства является высокое гидравлическое 40 сопротивление потоку фильтрата.

Целью изобретения является увеличение производительности устройства за счет уменьшения гидравлического сопротивления потоку фильтрата. 45

Это достигается за счет того,что в устройстве, содержащем корпус со штуцерами ввода смеси и вывода про дуктов, размещенную в нем перфориро- 50 ванную подложку, на поверхности которой расположена полупроницаемая мембрана, поверхность перфорированной подложки выполнена шероховатой в виде друз зерен. 55

На фиг..1 изображен общий вид уст— ройства; на фиг. 2 — схематично увеличенный разрез подложек с мембраной.

Устройство состоит из корпуса,выполненного из двух дисков, верхнего

1 и нижнего 2. Корпус снабжен штуцером 3 для подвода разделяемой смеси и штуцером 4 для вывода фильтрата. Между дисками 1 и 2 зажата перфорированная подложка 5 с уложенной на ее поверхности полупроницаемай мембраной

6. Подложка опирается на решетку 7.

Поверхность подложки выполнена шероховатой в виде друз зерен, что показано на фиг. 2 и 3, Практические пределы соотношений основных размеров мембраны и подложки следует выбирать исходя из толщины мембраны, которая изменяется для различных образцов от 8 до 600 мкм, и из необходимости сохранения целостности мембраны при проведении процесса. Поэтому расстояние между соседними друзами, высота друзы, размер зерен друзы зависят от механических свойств мембраны и их абсолютные величины должны быть такими,чтобы не допустить прогибания мембраны по профилю подложки, так как зто резко увеличивает гидравлическое сопротивление потоку фильтрата.

Способы выполнения подложки с поверхностью такой шероховатости могут быть различны (гальванопластика, злектроэррозия, фототравлениеи т.д.)

Работает устройство следующим образом.

Через штуцер 3 в,рабочую полость корпуса подается исходный раствор.

Разделение его компонентов происходит с помощью полупроводниковой мембраны

6, а движущей силой процесса является разность давлений по обеим сторонам мембраны. Задерживаемая часть раствора концентрируется над мембраной 6, а фильтрат, проходя мембрану

6, подложку 5 и опорную решетку 7, вывоцится иэ устройства через штуцер 4. !

Испытания предложенного устройства с вьппеописанной подложкой проводилиеь на ультрафильтрационном оборудовании фирмы "Миллипор" (США); сравнивалась эффективность использования подложек фирмы "Миллипор" тол.— щиной 0,3 мм с коническими отверстиями диаметром 0,2 мм со стороны, соприкасающейся с мембраной, а также предложенной подложки из никеля, шероховатость поверхности которой имела вид друз с размером от 30 до 200 мкм

Корректор Е. Сирохман

Редактор П. Горькова Техред О.Гортвай

Заказ 2996/3 . Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 9042 из зерен диаметром 3-5 мкм. Подложка имела прямоугольные отверстия размером 0,2х2,6 мм и толщину 0,3 мм.0бе подложки имели площадь отверстий со стороны мембраны, равную 50Х от всей площади подложки, которая составляла 42 см .

Во время испытания дистиллированную воду под избыточным давлением

0,1 ИПа продавливали через лавсановую10 мембрану толщиной 8 мкм с размерами пор 0,57 мкм. На подложке "Миллипор" производительность устройства .составляла 610 мл/мин, на предложенной подложке — 1070 мл/мин. f5

15 4

Уменьшение гидравлического сопротивления потоку фильтрата связано с тем, что выполнение на подложке искусственной шероховатости в виде двуз зерен с определенными соотношениями между размерами позволяет уменьшить поверхность соприкосновения материала мембраны с подложкой и уменьшить расстояние между точками касания мембраны подложкой, что увеличивает проницаемость мембраны, ее жесткость и делает возможным или передавать на ту .же мембрану большие давления, или при этом же давлении уменьшить толщину мембраны.