Способ мембранного концентрирования суспензий

(54) СПОСОБ МЕМБ ВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ ,(57) Изобретени логическим про осуществляется ся к тех которых т ессам, онцент ование сус где А величина котов пределах 4-5, кая вязкость сус цие коэ рого леж нематич пензии;эквивалентный д канала , - любое скорос- длинаелое число,звука в суспензнала. анного лоябах)ость) ировании сус"р е з тр убч атыйизбыточным давом, что при концент ают пензии ее пропу мембранный элем т под ка суспенэииз величин,оппот ением, а скоросыбирают равной днойвнени римыка ю канала,еделяемых по ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНПРИ УНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(56) Дитнерский Ю,И. Баромпроцессы, - М,: Химия, 198 зобретение относится к техно гическим процессам, в которых осуществляется концентрирование суспен зии, и может быть использовано, например, в микробиологической промыш ленности при мембранном концентриро ванин культуральной жидкости в производстве средств защиты растений.Целью изобретения является повышение производительности мембр элемента в процессе концентрированиСущность изобретения заключается,801554952 пензий, и может быть использовано вмикробиологической промышленностипри мембранном концентрировании культуральной жидкости, например в производстве средств защиты растений.Целью изобретения является повышение производительности мембранногоэлемента в процессе концентрирования,С этой целью в способе концентрирования растворов скорость потока определяется в соответствии с формулойЫ = (4-5) (с ) , (КСз Й), гдед - эквивалентный диаметр каналанад мембранной поверхностью, Е - длина канала, С - скорость звука всреде; 1 - кинематическая вязкость,К - коэффициент, равный целому числу. 1 ил,1 = А ( с ) (К Сэ Гидродинамика пристенного потока жидкости в каналах (тр определяет характер (интенсив процессов тепломассообмена ме потоком и стенкой. Установлен вязкий пограничный подслои, и аий непосредственно к стенке10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обладает сильной неустойчивостью и периодически разрушается и во времени, и по всей поверхности, обтекаемой потоком. Эти периодические процессы взаимосвязаны с организованным движением "ядра" потока и определяются числом Рейнольдса. Резкое усиление разрушающего эффекта происходит при возникновении в канале"стоячей" волны. Характерная особенностьстоячих волн - определенные (чередующиеся) положения максимумов звукового давления и скорости (пучностии узлы) вдоль канала, в котором этаволна возбуждена. Следовательно, придвижении потока с частицами в каналесреда как бы проходит через своеобразную пространственно промодулированную решетку, в которой частицыдисперсной Фазы (например, имеющиебольшую плотность, чем жидкость) тоускоряются вблизи пучностей, то замедляются, приближаясь к узлам давления (частицы с меньшей плотностью -наоборот) . Таким образом применительно к фильтрации жидкости черезмембранные поверхности в каналах притангенциальном движении потока, кото рая сопровождается образованием слояосадка (динамической мембраны), можно сказать, что в стоячей" волнепроисходит нарушение "стационарности"установившегося порядка - Формирование динамической мембраны. Частицысуспензии под действием волны неоседают равномерно по длине канала,а концентрируются в определенныхзонах мембранной поверхности. Самоповышенное концентрирование частицувеличивает местную толщину осадка,что приводит к увеличению местнойскорости потока и увеличению касательного напряжения, Увеличение касательного напряжения в свою очередь.способствует снижению толщины осадкана мембране, Все эти факторы приводят к повышению удельной производительности мембран по пермеату.На чертеже представлены результаты концентрирования суспензии поизвестному (кривая 2) и предлагаемому способам (кривая 1).Проводят непрерывное концентрирование культуральной жидкости, содержащей биомассу продуцента дендробациллина - средства защиты растений.Концентрация твердой Фазы по сухомувесу 5,1 мас,Е, кинематическая вязкость среды= 810м/с, среднее трансмембранное давление в канале 0,4 ИПа, длина канала Е = 2 м и эквивалентный диаметр канала д = 13,5 мм.Скорость звука С в расчетах (при концентрации клеток в культу,альной жидкости по крайней мере не менее 117) следует принимать равной скорости звука в воде - основном компоненте культуральной жидкости, величина которой для условий мембранного концентрирования культуральной жидкости по предлагаемому способу равна 1450 м/сДля работы выбирают (рассчитывают по уравнению) скорость потока при К = 1 такую, чтобы число Рейнольдса (йе) бьио равно 11400 и поддерживают ее при работе постоянной. Для работы по известному способу выбирают режим с непрерывным увеличением скорости по- потока 1 от величины, соответствующей Ке н,= 100000 до Ке = 13000, причем длину мембранног о ка нала уменьшают до 1,5 м с тем, чтобы в системе не наступали резонансные явления.На чертеже представлены данные измерений удельной производительности мембраны в обоих режимах. Нетрудно убедиться, что удельная производительность мембран в предлагаемом споЪсобе в 1,5 раза выше, чем в известном способе, при близких энергетических затратах.Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса в среднем на 10-307 по сравнению с известным способом концентрирования приодинаковых э нерг озатратах. В случаенеобходимости изменить скорость потока суспензии это следует делатьступенчато в соответствии с уравнением, приняв в расчете бопьшие значения К. Кроме того, использованиепредлагаемого способа позволит увеличить время работы установки междупромывками и тем самым получить эко-,номик моющих растворов и снизить потери продукта. Формула изобретения Способ мембранного концентрирования суспензий, включающий пропускание потока суспензии под избыточным давлением внутри каналов трубчатого280 Составитель А. Свитцовактор И.Горная Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцов Заказ 518 Тираж 541 ВНИИПИ Государственного комит 113035, МосквПодписнобретениямаушская на открытиям при ГКНТ СС д. 4/5 а пои Ж5,изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,5 1554952 мембранного элемента и отвод прони- -де А кающего через мембрану пермеата, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности мембранного элемента, скорость потока выбирают равной одной из величин, определяемых по уравнениюЫ = А. ( а,)", (К Сй ) коэффициент, .еличина кото=рого лежит в пределах 4-5,кинематическая вязкость суспензии;эквивалентный диаметр каналалюбое цел о е числоскорость звука в суспензии;длина канала,