ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННЫЙ АППАРАТ РУЛОННОГО ТИПА
REEL-TYPE ELECTRIC BAROMEMBRANE APPARATUS

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации и электроосмофильтрации.
Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в работе Дытнерского Ю.И. «Баромембранные процессы. Теория и расчет». - М.: Химия, 1986 г. Аппарат рулонного типа состоит из корпуса, перфорированной раствороотводящей трубки с обернутыми вокруг нее несколькими многослойными листами мембран. Недостатком аппарата является низкая эффективность разделения растворов, в особенности при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при дифференцированном выделение ионов, при отделении электролитов от неэлектролитов и при выделении ценных веществ из природных и сточных вод и т.д. В процессе, работающим под действием градиента давления, ионы через мембрану проходят практически в эквимолекулярных соотношениях. Это означает, что разделить качественно в таком аппарате, например, многокомпонентную смесь электролитов невозможно.
Прототипом данной конструкции является электробаромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в патенте на изобретение №2268085 «Электробаромембранный аппарат рулонного типа». Электробаромембранный аппарат рулонного типа состоит из корпуса, перфорированной секционированной раствороотводящей трубки, прианодной и прикатодной мембраны, монополярных электродов и устройства подвода электрического тока. Недостатком аппарата является малая эффективность дифференцированного выделения ионов, в особенности при выделении ценных веществ из многокомпонентных растворов природных и сточных вод, а также большое сопротивление выделяемого газа на электродах процессу разделения.
Техническая задача изобретения - повышение качества и эффективности разделения растворов путем дифференцированного отвода прикатодного пермеата и прианодного ретентата, в зависимости от схемы подключения анод или катод, исключение окисления электрода - анода или катода за счет изготовления сетки, выполненной из электропроводящего полимерного композита.
На фиг.1, фиг.2 показан в разрезе электробаромембранный аппарат рулонного типа.
Аппарат состоит из следующих основных деталей и узлов фиг.1 и фиг.2: цилиндрического корпуса 1 и перфорированной раствороотводящей трубки 2, выполненных из диэлектрического материала; прианодной или прикатодной мембраны 3; устройства для подвода электрического тока 4; монополярных электродов, которые расположены как в межмембранном пространстве - сетка-турбулизатор 7, так и в области, образованной лепестками мембран - дренажная сетка 5, служащие одновременно электродом катодом или анодом в зависимости от схемы подключения + или -; щелевидной пластины 6, являющейся одновременно креплением сетки турбулизатора 7.
На фиг.3 - вид Б электробаромембранного аппарата рулонного типа, основными элементами которого являются дренажная сетка 5, сетка-турбулизатор 7 выполнена из электропроводящего полимерного композита, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 8 в точках касания с поверхностью мембран.
На фиг.4 вид В показана пространственная модель межмембранного пространства электробаромембранного аппарата рулонного типа, основными элементами которого являются мембраны 3, сетка-турбулизатор 7 выполнена из электропроводящего полимерного композита, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 8 в точках касания с поверхностью мембран.
Электробаромембранный аппарат рулонного типа работает следующим образом.
Разделяемая жидкость под давлением, превышающем осмотическое, через торцевую поверхность поступает в межмембранное пространство между цилиндрическим корпусом 1, мембранами 3 и перфорированной раствороотводящей трубкой 2.
После заполнения аппарата жидкостью на клеммы устройства для подвода электрического тока 4 подается постоянное напряжение, вызывающее определенную плотность тока в растворе. Под действием электрического поля, в зависимости от схемы подключения анод или катод, катионы или анионы транспортируются через прикатодную или прианодную мембрану 3 к катоду 5, являющуюся дренажной сеткой из графитовой ткани, и выводятся сквозь щели пластины 6, расположенные на перфорированной раствороотводящей трубке 2. Анионы или катионы транспортируются по всему межмембранному пространству в центральном ядре потока сетки турбулизатора 7, выполненной из электропроводящего полимерного композита, являющейся анодом или катодом, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент 8 в точках касания с поверхностью мембран.
В результате электрохимических реакций в прикатодном и прианодном пространствах образовавшиеся продукты вымываются прикатодным пермеатом, продавливаемым под действием перепада давления через мембраны, и прианодным ретентатом в зависимости от схемы подключения соответственно.
Таким образом, из разделяемого раствора, протекающего по всему межмембранному каналу в виде анионов и катионов, отводятся растворенные вещества с прикатодным пермеатом и прианодным ретентатом.
На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата рулонного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например ультрафильтрацию, обратный осмос, нанофильтрацию.