способ мембранного концентрирования

Формула изобретения

Способ мембранного концентрирования, включающий емкость для исходного раствора, насосы, трубопровод, мембранные ступени концентрирования, установленные так, что концентрируемый раствор последовательно проходит через все ступени и приобретает необходимую концентрацию, отличающийся тем, что в каждой мембранной ступени производится отвод диффузионного пограничного слоя с повышенным содержанием задерживаемых веществ по отношению к концентрируемому раствору, который является исходным раствором для последующей ступени, а получаемый концентрат, образующийся в этой ступени, используется в качестве подпитывающего раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области концентрирования растворов и, в частности, мембранному концентрированию и может быть использовано в пищевой, химической фармацевтической промышленности.

Известен способ мембранного концентрирования [1], включающий две емкости, мембранный модуль, вентили, трубопровод. Концентрирование раствора осуществляется посредством циркулирования раствора по контуру, включающему мембранный элемент и основную емкость. При этом на поверхности мембраны образуется диффузионный пограничный слой с повышенным содержанием задерживаемых веществ по сравнению с концентрацией сгущаемого раствора, циркулирующего в системе. Диффузионный слой отводят в дополнительную емкость. Если концентрация раствора в этой емкости не достигает необходимой величины, его используют в качестве исходного раствора для последующего концентрирования. Недостатком данного способа является периодический процесс получения концентрата.

Известен способ получения концентрата, включающий несколько мембранных модулей или ступеней концентрирования, трубопровод, насосы [2]. Исходный раствор, последовательно проходя все ступени, сгущается до необходимой степени. Количество отводимого фильтрата из системы компенсируется подпиткой исходного раствора из емкости. Недостатком данного способа является невысокая степень концентрирования. Необходимость получения более высокой концентрации продукта влечет за собой снижение производительности процесса.

Целью изобретения является интенсификация процесса концентрирования в многоступенчатой установке, осуществляемая за счет того, что мембранные ступени концентрирования установлены таким образом, что концентрируемый раствор последовательно проходит через все ступени и приобретает необходимую концентрацию и в каждой мембранной ступени производится отвод диффузионного пограничного слоя с повышенным содержанием задерживаемых веществ по отношению к концентрируемому раствору, который является исходным раствором для последующей ступени, а получаемый концентрат, образующийся в каждой ступени, используется в качестве подпитывающего раствора.

Предлагаемый способ концентрирования осуществляется с помощью установки, представленной на фиг. 1. Установка включает емкость для исходного раствора 1, циркуляционные насосы 2, обеспечивающие подачу исходного раствора в установку и циркуляцию сгущенного раствора, мембранные аппараты 3, представляющие собой ступени концентрирования, трубопроводы 4, 5, 6, 7, предназначенные соответственно для подачи исходного раствора в установку, для циркуляции подсгущенного раствора, отвода диффузионного слоя и фильтрата.

Работа установки осуществляется следующим образом. Исходный раствор из емкости 1 насосом 2 по трубопроводу 4 подается на первую ступень концентрирования 3. В процессе концентрирования образуется подсгущенный раствор и фильтрат. Фильтрат по трубопроводу 7 выводится из установки, а подсгущенный раствор по трубопроводу 5 подается на насос 2 и возвращается в мембранный аппарат. Кроме того, при этом на поверхности мембраны образуется диффузионный пограничный слой, имеющий большую концентрацию, чем концентрация раствора, находящегося в канале мембранного аппарата, т.е. сгущенного раствора. Поэтому на следующую ступень концентрирования подается более концентрированный диффузионный слой. Это позволит добиться достижения заданной концентрации за меньшую продолжительность времени, т.е. увеличить производительность процесса.

Литература

1. Патент РФ N 2118295. МКИ³ C 02 F 1/44. Опубл. 27.08.98. Бюл. N 24.

2. Фетисов Е.А., Чагаровский А.Л. Мембранные молекулярно-ситовые методы переработки молока. - М.: Агропромиздат, 1991, с. 104, рис. 5,3.