электробаромембранный аппарат трубчатого типа

Формула изобретения

Электробаромембранный аппарат с трубчатыми фильтрующими элементами, состоящий из цилиндрического корпуса, устройства для подвода электрического напряжения, микропористых подложек, прианодных и прикатодных мембран, решеток, концентричных фильтрующих элементов, последовательно соединенных камер разделения, образованных концентрическими фильтрующими элементами, центральной трубы, торцевых крышек, отличающийся тем, что решетки и торцевые крышки имеют сферическую форму, трубчатые фильтрующие элементы выполнены одинаковой площадью поверхности фильтрации и различной длины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов трубчатого типа и может быть использовано в процессах мембранной технологии: электромикрофильтрации, электроультрафильтрации и электроосмофильтрации.

Аналогом данной конструкции является мембранный аппарат, приведенный в авторском свидетельстве СССР № SU 799779, кл. В 01 D 63/06, 1979. Он состоит из цилиндрического корпуса и выполненных на его внутренней поверхности продольных каналов; микропористой подложки; мембраны; торцевых решеток; центральной трубы с отверстием и герметично установленным во внутренней поверхности патрубком, служащим для вывода продуктов разделения; торцевых крышек. Недостатком данного аппарата является низкая эффективность разделения. Этот недостаток частично устранен в прототипе.

Прототипом данной конструкции является мембранный аппарат трубчатого типа, конструкция которого приведена в авторском свидетельстве СССР № SU 1681926 A1, кл. В 01 D 61/14, 1991. Прототип состоит из цилиндрического корпуса, выполненного из диэлектрического материала, устройства для подвода электрического напряжения; микропористой подложки, служащей одновременно электродом (анодом); прианодной мембраны; торцевых решеток; концентричных фильтрующих элементов с переточными каналами, выполненных в виде щелей и повернутых друг относительно друга на 180°; последовательно соединенных камер разделения, образованных концентрическими фильтрующими элементами; центральной трубы, выполненной из диэлектрического материала; внешней поверхности микропористой подложки, служащей электродом (катодом); прикатодной мембраны; торцевых крышек. Недостатками прототипа являются: ненадежная работа и невысокая эффективность разделения растворов, связанные с различной поверхностью фильтрации трубчатых фильтрующих элементов.

Техническая задача - повышение эффективности разделения растворов и надежности работы за счет изменения конструкции аппарата: решетки и торцевые крышки имеют сферическую форму, трубчатые фильтрующие элементы выполнены одинаковой площадью поверхности фильтрации и различной длины.

На фиг.1 и фиг.2 показан в разрезе электробаромембранный аппарат трубчатого типа.

Аппарат состоит из следующих основных деталей и узлов: цилиндрического корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала, с расположенным на его внешней поверхности штуцером 2 для ввода разделяемой жидкости, устройства 3 для подвода электрического напряжения и выполненных на внутренней поверхности корпуса продольных каналов 4; микропористой подложки 5, служащей одновременно электродом (анодом); прианодной мембраны 6; решеток 7; концентричных фильтрующих элементов различной длины 8 с переточными каналами 9, выполненных в виде щелей и повернутых друг относительно друга на 180°; последовательно соединенных камер разделения 10, образованных концентрическими фильтрующими элементами различной длины 8; центральной трубы 11, выполненной из диэлектрического материала с отверстием 12 и герметично установленным во внутренней поверхности патрубком 13, служащим для вывода продуктов разделения; внешней поверхности микропористой подложки 14, служащей электродом (катодом); прикатодной мембраны 15; торцевых крышек 16, имеющих штуцера 17 и 18 для кислого и щелочного пермеата, соответственно.

Длину трубчатых фильтрующих элементов можно найти из соотношения:

D _cp.i/D_cp.i+1=L₊₁/L_i,

где D_cp.i - средний диаметр i-го трубчатого фильтрующего элемента; D_cp.i+1 - средний диаметр i+1 трубчатого фильтрующего элемента; L_i - длина i-го трубчатого фильтрующего элемента; L_i+1 - длина i+1 трубчатого фильтрующего элемента.

Мембранный аппарат работает следующим образом. Разделяемая жидкость под давлением, превышающем осмотическое, через патрубок 2 поступает в ближайшую к корпусу 1 камеру разделения 10. После заполнения аппарата жидкостью на клеммы 3 подается постоянное электрическое напряжение, вызывающее определенную плотность тока в растворе. Под действием электрического поля анионы транспортируются через прианодную мембрану 6 к аноду 5, расположенному на корпусе 1. Катионы транспортируются через прикатодную мембрану к поверхности ближайшего микропористого биполярного электрода, который по отношению к аноду является катодом. В результате электрохимических реакций в прикатодном и прианодном пространствах образуются, соответственно, щелочь и кислота, а также выделяются различные газы. Эти продукты (щелочь, кислота, газы) вымываются пермеатом, продавливаемым под действием перепада давления через мембраны. Далее пермеат перемещается по соответствующим продольным каналам 4 и выводится из аппарата через патрубки 17 и 18. Разделяемая жидкость через переточный канал 9 в микропористом биполярном электроде 8 поступает в следующую камеру разделения 10, расположенную ближе к центру аппарата, где происходят аналогичные описанным выше процессы.

Таким образом, из раствора, последовательно протекающего по всем камерам аппарата в виде анионов и катионов, удаляются растворенные вещества. Обедненный раствор отводится через отверстие 12 в центральную трубу 11, а далее через патрубок 13 выводится из аппарата. Мембранный аппарат с трубчатыми фильтрующими элементами может использоваться для проведения и чисто обратноосмотических процессов.