Аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации
Иллюстрации
Реферат
C i F16950 I 8
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.01.78 (21) 2576260/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23
Дата опубликования описания 23.0б.82 (51) М. Кл.а
В 01D 13/00
В 01D 31/00
Государственный комитет (53) УДК 66.067.38 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. С. Дыченко и В. М. Гуцалюк (71) Заявитель Киевский технологический институт пищевой промышленности (54) АППАРАТ ДЛЯ ОБРАТНОГО ОСМОСА И
УЛЬТРАФ ИЛ ЬТРА ЦИ И
Предлагаемое изобретение относится к аппаратам для разделения жидких смесей с помощью полупроницаемых мембран методом обратного осмоса и может быть использовано в микробиологической, пищевой и химической промышленности.
Известно устройство для обратного осмоса и ультрафильтрации, включающее фильтрующие модули, состоящие из дренажной основы, мембран и промежуточных элементов в виде фасонных прокладок, На периферии фильтрующих модулей выполнены переточные отверстия, при сборке фильтрующих модулей переточные отверстия образуют канал (1).
Герметизация переточного канала в аппарате осуществляется посредством приклеивания мембран по периферии отверстия с обеих сторон фильтрующего элемента клеем ускоренного действия. Однако наличие клеевого соединения снижает надежность работы аппарата и усложняет замену мембраны.
Наиболее близким к предложенному решению является аппарат для обратного осмоса, включающий плоские фильтрующие модули круглой или прямоугольной формы, состоящие из дренажной основы и размещенных с обеих ее сторон мембран и промежуточных элементов, и переточные каналы. Аппарат снабжен распорным приспособлением для крепления мембран, выполненным в виде двух элементов распираемых пружиной или стягиваемых винтом (2).
В известном аппарате распорное приспособление, имеющее несколько деталей, усложняют сборку аппарата и не обеспечивает герметизацию переточного канала, ip кроме того через этот узел возможна утечка обработанного раствора. Все указанные выше недостатки снижают надежность работы аппарата.
Целью предлагаемого изобретения явля15 ется повышение надежности работы, герметичности крепления мембран и упрощение сборки аппарата.
Это достигается тем, что фильтрующий модуль мембранного аппарата снабжен уз2р лом перетока, выполненным в виде двух цилиндроконических втулок, скрепленных винтом, обращенных цилиндрической частью друг к другу, а конической частью— к мембранам, причем переточные каналы размещены в теле цилиндроконических втулок.
На фиг. 1 представлен общий вид аппарата; на фиг. 2 — фильтрующий модуль круглой формы, расположенный между промежуточными элементами; на фиг. 3—
695018
Зо
65 вариант устройства с прямоугольными фильтрующими модулями; на фиг. 4— узел перетока в прямоугольном фильтрующем модуле.
Аппарат состоит из чередующихся плоскопараллельных фильтрующих модулей 1 и промежуточных элементов 2, зажатых между двумя фланцами 3 с помощью стяжных шпилек 4. Фланцы имеют штуцеры 5 и 6, соответственно для входа и выхода разделяемого раствора.
Фильтрующий модуль 1 состоит из дренажной основы и размещенных с обеих ее сторон полупроницаемых мембран 7. Дренажная основа включает в себя опорную пластину 8, имеющую центральное цилиндроконическое отверстие, каналы 9 для отвода фильтра от поверхности мембраны к ее периферии и дренажный слой, состоящий из крупнопористой подложки 10 (например сетка с размером ячеек 0,1 — 0,2 мм) и мелкопористой подложки 11 (например фильтровальная бумага).
В опорной пластине 8 с обеих ее сторон имеются углубления, глубина которых на
0,5 — 1,5 мм превышает суммарную толщину дренажного слоя и мембраны 7. Оставшееся пространство образует напорную камеру для прохождения разделяемого раствора вдоль поверхности мембран.
В подложке 10 сделано отверстие, диаметр которого соответствует диаметру большого основания конуса цилиндроконического отверстия опорной пластины 8. В подложке 11 сделано отверстие, диаметр которого соответствует диаметру цилиндрической части цилиндроконического отверстия опорной пластины 8. Наружный диаметр подложки 10 соответствует внешнему диаметру углубления в опорной пластине 8.
Наружные диаметры подложки 11 и мембраны 7 одинаковы и равны внешнему диаметру опорной пластины 8. На подложках 11 с обеих сторон дренажной основы размещены полупроницаемые мембраны 7.
В качестве полупроницаемых мембран могут быть использованы полимерные пленки типа «Владипор».
В центре фильтрующего модуля 1 имеется узел перетока, выполненный в виде двух цилиндроконических втулок 12 и 13, скрепленных винтом 14, и обращенных цилиндрической частью друг к другу, а конической частью — к мембранам 7. Суммарная высота втулок 12 и 13 несколько меньше длины центрального отверстия в опорной пластине 8. Образовавшийся зазор между цилиндроконическими втулками необходим для компенсации погрешности изготовления самих втулок, а также деформаций подложки 11 и мембраны 7. В теле цилиндроконических втулок 12 и 13 по окружности выполнены переточные отверстия 15. В центральном отверстии цилиндроконической втулки 13 нарезана резьба под винт 14, По наружному периметру с обеих сторон опорной пластины 8 выполнены пазы прямоугольной формы, в которые укладываются круглые кольцевые прокладки 1б из эластичного материала (например резины).
Промежуточные элементы 2 представляют собой круглые диски толщиной 0,5-1,0 мм, выполненные из жесткого материала (например сталь) и имеющие по периферии отверстия 17 для перетока разделяемого раствора.
Аппарат собирается следующим образом.
На обе стороны опорной пластины 8 укладываются последовательно подложки
10 и 11. В прямоугольные периферийные пазы вставляются круглые кольцевые прокладки 1б. Затем с обеих сторон образовавшейся дренажной основы накладывают полупроницаемые мембраны 7. Цилиндрической частью втулок 12 и 13 в мембранах
7 продавливаются отверстия. Образовавшиеся кружки удаляются, а втулки вставляются в центральное цилиндрическое отверстие опорной пластины 8. Втулки 12 и
13 ориентируются одна относительно другой таким образом, чтобы отверстия 15 оказались соосными. В случае обеспечения достаточного зазора между втулками»x взаимное ориентирование не является обязательным. Затем, придерживая от вращения втулку 12, закручивают винт 14 до обеспечения надежного прижатия мембраны 7 к внутренней конусной поверхности цилиндроконического отверстия опорной пластины 8.
Собранные таким образом фильтрующие модули 1 укладываются поочередно между промежуточными элементами 2. Образовавшийся пакет с кимается между фланцами 3 с помощью стяжных шпилек 4. Для увеличения производительности аппарата его собирают из нескольких, параллельно подключаемых, пакетов.
Работает устройство следующим образом.
Разделяемый раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через входной штуцер 5 и отверстия 17 в направляющих пластинах подается в напорную камеру аппарата, ограниченную с одной стороны мембраной 7 фильтрующего модуля 1, с другой — поверхностью промежуточного элемента 2. Боковыми стенками напорной камеры являются боковыс поверхности углубления в опорной пластине 8. Растворитель и часть растворенных в нем веществ проходит через полупроницаемые мембраны 7 и через дренажный слой по каналам 9 отводится от внутренней поверхности мембран 7 к торцу опорной пластины
8, а затем в емкость для сбора фильтрата.
Разделяемый раствор, обогащенный веществами, задерживаемыми полупроницаемой мембраной 7, перетекает и переточ695018 ным отверстиям 15 в цилиндроконических втулках 12 и 13 в следующую напорную камеру, ограниченную с одной стороны мембраной 7 того же фильтрующего модуля 1, а с другой — поверхностью следующе- 5 го про>лежуточного элемента 2. Пройдя все напорные камеры пакета, обраоотанный такпы образом, раствор через штуцер 6 выводится из аппарата.
Узел перетока и уплотнений может быть 10 использован и для аппаратов с пря>лоугольН1 1МН фИЛЬТP> Í)IÖÈÌII ЫОД ЛЯМИ, И В ЭТОМ случае переточный канал может быть выпо IIIеп в самом стяжноM винте. В аппарате для обратного осмоса и ультрафильтра- 15 ции с прямоугольными фильтрующими модулями 18 узел перетока выполнен в виде двух иили11дрокони1еских вт лок 19 и 20, скрепле1шь1х винтом 21, и обращеннь1х цилиндрической частью др г к дрязгу, а кони- 20
1еской 1астью — к мембранам 7. Переточпый канал 22 выполнен в теле самого крепе>кного в11нта 21. Количество узлов перетока и уплотнений в BTIIIBpBTBx с прямоугольнымп Фильтрующими модулями зави- 25 сит от IIIIII>HIIhl напорной камеры, а также от пясхода разделяемого раствора.
Аппяпат состоит из 1епед юп1ихся сЬильтп т п1их 1 о.тлей 18, состояп1их из дренажной ост овь1, вк:1ю 1атоп1ей кот ппоповистую 30
10 и мелкопот>истую 11 почло>кки, и размеп1енн1.1х с обеих ее сторон полупроницаемь1х мембпан 7 и промежуточнь1х элементов 23, вь1полпеннь1х в виде рамок из прокл ало 1ного материала (например паронит) . 35
Получе101ь1й таким образом пакет сжимается между двумя фланцами 24 с помощью стяжнь1х шпилек 25.
Ряботает аппарат следующим образом.
Разделяемый раствор под давлением, 40 п1>евып1а1оп1им осмотическое давление раство1>енных в нем веществ, чеоез входное отве1>стие 26 почяется в напорные камеры
ЯППЯ1>ЯТЯ, ОГПаНИЧЕННЫЕ С ДВ Х СТОВОН Нап >кит ми повепхностямп мембоан 7 фильт- 45 р.лощих мод1лей 18. Боковымп стенками
I1B11o1>I1I.1х камер 27 являются внутренние поверхности проме>куто п111х элементов 23, Растворитель и часть растворенных в нем веществ проходит через полупроницаемую мембрану 7 и через дренажный слой по каналам 28 в опорной пластине 29 фильтрующих модулей 18 отводится от внутренней поверхности мембран 7 к торцу опорной пластины 29, а затем в емкость для сбора фпльтрата. Разделяемый раствор, прошедший все напорные камеры 27 и обогащенный веществами, задерживаемыми полупроницаемыми мембранами 7, выводится из аппарата через верхнее отверстие 30.
Предложенная конструкция узла перетока в аппаратах для обратного осмоса и ультрафильтрации позволяет повысить надежность их эксплуатации, а также упростить технологию сборки фильтрующих модулей и смену мембран.
Формула изобретения
Аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации, включающий плоские фильтрующие модули круглой или прямоугольной формы, состоящие из дренажной основы и размещенных с обеих сторон мембпан и промежуточных элементов, и переточн1. е каналы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, reI>метичности крепления мембран и упрощения сборки аппарата, фильтрующий модуль снабжен узлом перетока, выполненным в виде двух цилиндроконических втулок, скрепленных винтом, обращенных цилиндрической частью одна к другой, а конической частью — к мембранам, причем переточные каналы размещены в теле цилиндроконических втулок.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 435833, кл. В 01D 13/00, 1972.
2, Авторское свидетельство СССР № 592334, кл, В 01D 13/00, 1972.
695018
22 211 27 2
2В1017 7
"0 11
27 20
Рие, Ф
Составитель Ж. Евсюкова
Техред А. Камышникова Корректор О. Тюрина
Редактор П. Горькова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 764/5 Изд. № Тираж 733 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5