МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА
COMBINED MEMBRANE APPARATUS

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами микрофильтрации, ультрафильтрации, осмофильтрации и может быть использован в химической, текстильной, микробиологической, медицинской, пищевой и других областях промышленности.
Прототипом данной конструкции является плоскокамерный мембранный аппарат, приведенный в работе Дытнерского Ю.И. "Процессы и аппараты химической технологии. Часть 2.", М.: Химия, 1995, стр.347-348, представляющий собой набор эллиптических мембранных элементов, находящихся между круглыми фланцами, и трубчатый мембранный модуль для фильтрации жидкости, конструкция которого приведена а патенте RU 2156645 С1, 27.09.2000.
Техническая задача - повышение качества и эффективности разделения и очистки растворов, путем совмещения элементов плоскокамерного и трубчатого мембранных аппаратов в одном аппарате, имеющем небольшие габариты.
На фиг.1 изображен главный вид мембранного аппарата комбинированного типа; на фиг.2 - вид слева; на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - сложный разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - главный вид верхней крышки мембранного аппарата комбинированного типа; на фиг.7 - вид снизу верхней крышки; на фиг.8 - вид слева верхней крышки; на фиг.9 - главный вид нижней крышки мембранного аппарата комбинированного типа; на фиг.10 - вид слева нижней крышки; на фиг.11 - вид сверху нижней крышки; на фиг.12 - опорное кольцо; на фиг.13 - корпус плоскокамерного модуля.
Мембранный аппарат комбинированного типа состоит из двух крышек 1, 2, имеющих штуцеры для ввода разделяемого раствора 3, отвода пермеата 4 и ретентата 5, 6 и подачи воздуха 7 для нагнетания давления в камере для пермеата первой ступени 8, выступы 9,10 для фиксации трубчатых модулей 11 и корпуса плоскокамерного модуля 12, имеющего впадину 13 для установки опорных колец 14, канал 15 для отвода пермеата от плоских мембранных элементов, вырезы 16 для соединения с выступами крышек, обратный клапан 17, препятствующий попаданию пермеата обратно в канал; жесткой дренажной сетки 18; пористой подложки 19; обратноосмотических мембран 20; поплавкового уровнемера 21, отслеживающего уровень пермеата в камере для пермеата первой ступени; двух трубчатых мембранных модулей, имеющих изогнутую форму; прокладок 22; герметизирующих заливок 23; байонетного кольца 24 для соединения крышек аппарата.
Крышки мембранного аппарата и корпус плоскокамерного модуля могут быть изготовлены из различных сталей и могут иметь гальванические покрытия.
Герметизирующая заливка состоит из герметизирующих эпоксидных смол или клея «холодная сварка».
Дренажная сетка может быть выполнена из материала Х18Н10Т, 20Х23Н18, 10Х17Н13М2Т, О8Х18Т1.
Пористая подложка может быть изготовлена из ватмана.
Аппарат работает следующим образом.
Исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер 3 подается в первую камеру плоскокамерного модуля, образованную верхней крышкой 1, прокладкой 22, корпусом плоскокамерного модуля 12 и обратноосмотической мембраной 20. Из камеры получаемый пермеат отводится в канал 15, а оставшийся раствор переходит через проточное окно 25 в следующую камеру.
Раствор переходит из камеры в камеру по проточным окнам всего плоскокамерного модуля. Образующийся при этом пермеат по каналу в корпусе 15 отводится в камеру для пермеата первой ступени 8, а ретентат выводится из аппарата через штуцер 5 в нижней крышке 2.
При заполнении камеры для пермеата первой ступени подача разделяемого раствора в плоскокамерный модуль прекращается и включается компрессор, нагнетающий давление в камере для пермеата первой ступени. Обратный клапан 17, установленный на корпусе плоскокамерного модуля 12, препятствует попаданию пермеата из камеры для пермеата первой ступени обратно в канал. Уровень пермеата в камере для пермеата первой ступени отслеживается посредством поплавкового уровнемера 21.
Под действием давления, нагнетаемого компрессором, пермеат первой ступени подается в трубчатые мембранные модули 11, где разделяется на пермеат и ретентат второй ступени. Образовавшийся ретентат через штуцеры 6 выводится из аппарата, а пермеат попадает в камеру для пермеата второй ступени 26, откуда также выводится из аппарата через штуцер 4.
При опустошении камеры для пермеата первой ступени компрессор выключается и возобновляется подача разделяемого раствора в плоскокамерный модуль и процесс повторяется.
Таким образом, разделение раствора происходит в две стадии: на первой стадии раствор проходит через плоскокамерный модуль, а на второй - через два трубчатых модуля, что обеспечивает высокую степень очистки раствора.