мембранный элемент для разделения жидких сред методом ультрафильтрации

Формула изобретения

1. МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕД МЕТОДОМ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ, содержащий пористый трубчатый каркас с расположенной на его внутренней поверхности полупроницаемой мембраной и турбулизирующее устройство, отличающийся тем, что снабжен размещенным внутри каркаса цилиндром, турбулизирующее устройство установлено в кольцевом зазоре между цилиндром и мембраной, закреплено на цилиндре и выполнено подвижным в виде набора пластин, расположенных тангенциально к внешней поверхности цилиндра.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что угол наклона пластин равен 30 - 45^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разделению жидкостей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности для осуществления процессов обратного осмоса и ультрафильтрации.

Известен аппарат трубчатого типа [1] содержащий сердечник, имеющий на поверхности продольные каналы для подвода раствора, последовательно покрытый полупроницаемой мембраной и подложкой, изготовленной путем оплетки мембраны синтетическим волокном.

Недостатком такой конструкции является образование слоя концентрационной поляризации у поверхности мембраны, что ведет к увеличению концентрации растворенного вещества у ее поверхности, отрицательно влияющей на производительность аппарата.

Известен аппарат трубчатого типа, содержащий винтовые лопасти из эластичного материала, соприкасающиеся с поверхностью мембраны и вращающиеся под действием потока жидкости [2]

Недостатком аппарата такого типа является повышенное гидравлическое сопротивление потоку жидкости вследствие вращения лопастей, что ведет к увеличению энергоемкости оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому аппарату является трубчатый элемент [3] содержащий пористый трубчатый элемент с расположенной на его внутренней поверхности полупроницаемой мембраной и турбулизирующее устройство в виде спирали, имеющее в сечении многоугольник, который своими гранями соприкасается с мембраной, образуя винтовые каналы.

Недостатком такой конструкции является сложность и трудоемкость изготовления. Кроме того, поток, проходящий по каналам, образованным турбулизирующим устройством, постоянен во времени и направлению. Это означает, что данное устройство мало повлияет на предотвращение образования слоя концентрационной поляризации, а это ставит под сомнение эффективность самой конструкции.

Цель изобретения увеличение производительности мембранного элемента.

Указанная цель достигается за счет того, что в трубчатом элементе расположен цилиндр, на котором закрепляется подвижное турбулизирующее устройство, установленное в кольцевом зазоре, образованном цилиндром и мембраной, выполненное в виде набора пластин, закрепленных в обойме, которые расположены тангенциально к продольной оси трубчатого элемента под углом наклона, равным 30 45^о.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: конструкцией самого турбулизирующего устройства, выполненного в виде набора пластин, установленных наклонно и закрепленных в обойме.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого элемента; на фиг. 2 турбулизирующее устройство; на фиг. 3 вид обоймы в аксонометрии.

Трубчатый мембранный элемент представляет собой пористый каркас 1, на его внутренней стороне расположена подложка 2 из пористого материала, на которую уложена полупроницаемая мембрана 3. Внутри трубчатого элемента установлен цилиндр 4 так, что между мембраной и цилиндром образуется кольцевой зазор, в котором устанавливается турбулизирующее устройство 5, состоящее из пластин 6, закрепленных в обойме. Подвод обрабатываемой среды осуществляется через крышку 7.

Элемент работает следующим образом.

Исходный раствор, предназначенный для разделения, подается под давлением через патрубок крышки 7 и проходит через турбулизирующее устройство 5, вследствие чего оно приобретает вращательное движение, а вместе с ним и поток жидкости. По мере движения раствора вдоль мембраны часть раствора, проходя через мембрану 3, проникает через подложку 2 и пористый каркас 1 и выводится наружу, а сконцентрированный продукт выходит из кольцевого зазора.

Выбор угла наклона пластин турбулизирующего устройства в пределах 30 45^о создает наиболее интенсивный вихревой поток. Угол, меньший указанных пределов, не будет обеспечивать создания потока необходимой величины, так как поток жидкости, проходящий через лопасти, не способен придать турбулизирующему устройству высокую скорость вращения, а это в свою очередь приведет к невысокой степени вихревого потока.

Угол, больший 45^о, создает повышенное гидравлическое сопротивление потоку со стороны пластин, что приведет к значительному увеличению энергопотребления.

Применение мембранного элемента с турбулизирующим устройством данной конструкции позволяет увеличить производительность процесса. Кроме того, эта конструкция значительно проще в технологическом выполнении по сравнению с прототипом.