АППАРАТ ДЛЯ МЕМБРАННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
APPARATUS FOR MEMBRANE CONCENTRATION

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известна конструкция мембранного аппарата [1], в которой к концу трубчатой мембраны крепится устройство, представляющее собой корпус с двумя кольцевыми щелями, с внешней стороны которого присоединен кожух. Внутри корпуса находится полый шток переменной конфигурации, имеющий переднюю часть в виде конуса, за торцевой поверхностью которого выполнена цилиндрическая проточка меньшего диаметра и резьба. Полость проточки соединяется со штуцером для отвода продукта с помощью канала в корпусе. Отвод слоя концентрата с большим содержанием растворенных веществ осуществляется за счет разности давлений в кольцевых щелях и кожухе.
Недостатком этой конструкции является невысокое количество отводимого слоя.
Известна конструкция мембранного аппарата [2], которая включает подвижный кожух с патрубком для отвода продукта, корпус с кольцевыми щелями, в полости которого находится подвижный полый шток. Корпус и шток выполнены конически сходящимися с целью повышения производительности аппарата за счет ускорения процесса отвода концентрата.
Недостатком той конструкции является то, что в виде концентрата отводится часть диффузионного слоя. Остальная часть диффузионного слоя проходит через полость штока и отводится из аппарата вместе с обедненной частью потока.
Технической задачей изобретения является увеличение производительности устройства.
Задача решается тем, что в аппарате для мембранного концентрирования, включающем кожух для отвода продукта, корпус с кольцевыми щелями, в полости которого находится полый шток, имеющий переднюю часть в виде конуса, устанавливается подвижная втулка. Передний край втулки образует рассекатель потока, отделяя наиболее концентрированную его часть и направляя ее в первое отверстие. Внутренняя поверхность втулки образует конически сужающийся канал с поверхностью конуса, имеющий форму конфузора. Такая форма канала облегчает отвод слоя с чуть меньшей концентрацией во второе отверстие за счет увеличения его скорости. Втулка выполнена подвижной с целью регулирования количества отводимого диффузионного слоя. Кожух выполнен двухсекционным для отвода концентрата с повышенным и пониженным содержанием растворенных веществ.
На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкция.
Конструкция состоит из корпуса устройства для отвода диффузионного слоя 1, полого штока 2, мембраны 3, подвижной втулки 4, кожуха 5. Корпус аппарата, в котором находится мембрана и штуцеры для отвода фильтрата, на фиг. 1 не показан.
Устройство работает следующим образом. Основная часть исходного раствора под давлением подается во внутренний канал мембраны 3, за счет создания движущей силы в канале аппарата происходит мембранная фильтрация, при этом на внутренней поверхности мембраны образуется слой с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации). Поток и верхняя часть образовавшегося слоя устремляются в корпус 1, где происходит их разделение: наиболее концентрированная часть диффузионного слоя за счет рассечения потока передним краем втулки 4 отводится в первое кольцевое сечение, менее концентрированная часть диффузионного слоя отводится во второе кольцевое сечение, причем с большей скоростью за счет конически сужающегося канала, образованного поверхностями втулки и конуса. Весь диффузионный слой попадает в кожух 5. Перемещением втулки 4 внутри корпуса 1 между кольцевыми отверстиями за счет резьбы обеспечивается регулирование отводимого диффузионного слоя. Обедненный поток отводится через внутреннее отверстие в полом штоке 2.
Таким образом, установка втулки с передним краем в виде рассекателя, а также образования конически сужающегося канала между внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью конуса позволяют достичь максимального количества отводимого диффузионного слоя, что в целом приводит к интенсификации процесса концентрирования и, соответственно, повышению производительности устройства.
Литература
1. Пат. 2181619 Российская Федерация, МПК B01D 63/06. Аппарат для мембранного концентрирования / Лобасенко Б.А., Сафонов А.А., Лобасенко Р.Б., Черданцева А.А.; заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - №2000127005/12; заявл. 27.10.2000; опубл. 27.04.02, Бюл. №12.
2. Пат. 2505346 Российская Федерация, МПК B01D 63/06. Аппарат для мембранного концентрирования / Лобасенко Б.А., Тимофеев А.Е., Семенов А.Г.; заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - №2011144272/05; заявл. 01.11.2011; опубл. 27.01.14, Бюл. №3.