ИОНООБМЕННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к устройствам очистки, разделения, концентрирования, опреснения сточных вод и может быть использована в гальваническом производстве, энергетике, фармацевтической, пищевой промышленности.
Известны устройства для реализации ионообменных процессов, в которых используются ионообменные мембраны, например, перфорированная сульфокатионообменная мембрана с дополнительно снабженной анионообменной мембраной, установленной на расстоянии в общей рамке (авторское свидетельство №1471595, С25В 13/00, В01D 69/00, опубл. Бюл. №5 от 15.03.94 г.) - [1].
Известно двухкамерное устройство с использованием ионообменной мембраны в качестве диафрагмы для разделения продуктов электродных реакций, состоящее из корпуса с диафрагмой (мембраной), разделяющей установку на две одинаковые по объему камеры, подводящих исходную воду и отводящих очищенную воду патрубков (В.А.Колесников, Н.В.Меньшутина «Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод». - М.: Дели принт, 2005. - 226 с., рис.2.18, стр.69) - [2]. Мембрана в виде перегородки делит рабочую камеру на полости и закрепление мембраны осуществляют между фланцами с герметизирующими прокладками. Данное устройство принято за прототип.
Данное устройство не является эффективным, так как эта конструкция периодического действия: ионообменная диафрагма после достижения предельной ионообменной емкости должна подвергаться регенерации в соответствующем (кислом или щелочном) растворе. Для этого необходимо провести монтажные работы (демонтировать фланцевое соединение, снять кассету с ионообменной диафрагмой и отправить на регенерацию, а во фланцевое соединение установить новую кассету). Кроме того, очищаемые сточные воды содержат не только растворенные вещества, но и взвешенные частицы. Для удаления взвешенных частиц необходимо оборудовать, перед ионообменной камерой, агрегат механической очистки (осаждения, центрифугирования, фильтрация), иначе ионообменная мембрана очень быстро зашламывается и теряет свои функции.
Технический результат, на достижении которого направлена заявляемая полезная модель: повышение эффективности устройства - обеспечение непрерывности очистки, упрощение технологического процесса.
Технический результат достигается тем, что в ионообменном фильтре, содержащем корпус с патрубками подвода загрязненной воды и отвода очищенной воды, ионообменную мембрану и привод, новым является то, что корпус состоит из отсека очистки загрязненной воды, где установлен сетчатый барабан с возможностью вращения, и отсека регенерации ионообменной мембраны, свернутой в виде ленты Мебиуса, охватывающей сетчатый барабан и проходящей через систему роликов в отсек регенерации с патрубками подвода и отвода регенерирующей жидкости. В отсеке регенерации имеется трубопровод подвода регенерирующей жидкости с системой форсунок. Ионообменный материал выполнен из отдельных колец Мебиуса. Ионообменный фильтр снабжен поворотным валом, расположенным под углом 90° к оси сетчатого барабана для поддержания ленты Мебиуса. На сетчатом барабане, роликах и поворотном валу выполнены направляющие канавки по ширине ленты Мебиуса.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется на фиг.1 - фиг.2, где:
Фиг.1. Ионообменный фильтр.
Фиг.2. Ионообменный фильтр - Вид А.
Здесь: 1 - корпус; 2 - сетчатый барабан; 3 - ионообменная мембрана, 4 - подвижные ролики, 5 - поворотные валы, 6 - перегородка, 7 - трубопровод подвода регенерирующей жидкости с системой форсунок, 8 - ролики отсека регенерации, 9 - патрубок подвода и отвода регенерирующей жидкости, 10 - патрубок отвода очищенной воды, 11 - патрубок подвода загрязненной воды.
Предлагаемый ионообменный фильтр состоит из корпуса 1, разделенного перегородкой 6 на два отсека - отсек очистки загрязненной воды и отсек регенерации ионообменной мембраны. В отсеке очистки установлен сетчатый барабан 2 с возможностью вращения приводом от постороннего источника (не показан). Ионообменная мембрана 3, охватывающая сетчатый барабан 2 и проходящая через систему роликов в отсек регенерации ионообменной мембраны с патрубками подвода и отвода регенерирующей жидкости 9, свернута в виде ленты Мебиуса и выполнена из отдельных колец (ленты) Мебиуса. Над перегородкой 6 установлен поворотный вал 5 (для каждой ленты), расположенный под углом 90° к оси барабана для поддержания ленты Мебиуса. Поворотный вал 5, сетчатый барабан 2, ролики 4 и 8 имеют направляющие канавки по ширине ленты Мебиуса 3. В отсеке регенерации находится трубопровод подвода регенерирующей жидкости 7, имеющий ряд форсунок, напротив каждой ионообменной ленты (мембраны) 3. В отсеке очистки имеется патрубок подвода загрязненной жидкости 11 и отвода очищенной жидкости 10, а в отсеке регенерации - патрубок подвода и отвода регенерирующей жидкости 9.
Устройство работает следующим образом. Через патрубок 11 в отсек очистки корпуса 1 поступает загрязненная жидкость, в котором находится сетчатый барабан 2, который охватывается рядом ионообменных мембран 3, свернутых в виде ленты Мебиуса и выполненных из отдельных колец Мебиуса. Барабан 2 приводится во вращение от постороннего источника (привода). За счет существующего перепада давления жидкости внутри и снаружи барабана и разности концентраций очищенная жидкость проходит внутрь барабана 2 и отводится через патрубок отвода очищенной воды 10. За счет вращения барабана 2 ионообменная(ые) мембрана(ы) 3 по направляющим подвижных роликов 4 поступают в отсек регенерации ионообменной мембраны корпуса 1, что позволяет непрерывно обновлять поверхность мембраны, повышая эффективность очистки и регенерации. Внутри отсека регенерации ионообменные мембраны 3 проходят две стадии регенерации. Одна стадия состоит из механической промывки регенерирующим раствором из форсунок трубопровода 7. Другая стадия очистки осуществляется в самой регенерирующей жидкости, где происходит химическая очистка мембраны. Отвод регенерирующей жидкости осуществляется через патрубок 9.
Таким образом, использование ионообменных мембран в виде отдельных колец Мебиуса в ионообменном фильтре позволяет эффективно проводить процесс очистки в непрерывном режиме с одновременной регенерацией фильтроэлемента, что сокращает этапы очистки и упрощает технологический процесс.