Устройство для проведения мембранных процессов разделения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 13/00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (72) А.И. Семионов, П.А. Смыслов; Ю.И, Хромченко; В.С. Девятко,В.С.Пе тунов и В.Ю. Ракитин(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯМЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ, содержащее корпус со штуцерами вводасмеси и вывода продуктов, размещенную в нем перфорированную подложку,на поверхности которой расположенаполупроницаемая мембрана, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения производительности устройства за счет уменьшения гидравлического сопротивления потоку фильтратповерхность перфорированной подложки выполнена шероховатой в виде друззерен.Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано в микробиологической, медицинской, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности. 5Разделение смесей на компоненты с помощью методов мембранной технологии, таких как микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный отсос, находит все большее применение в вышеуказанных отраслях промьппленности и открывает широкие возможности для создания принципиально новых, простых и малоэнергоемких технологичес-ких установок.15Известны устройства для осуществления методов мембранной технологии, например, стерилизующей фильтрации, содержащее корпус, выполненный в виде верхнего и нижнего дисков с укреплен ными между ними полупроницаемой мембраной и подложкой, на которую опирается мембрана. Подложка представляет собой гладкую пластину со множеством отверстий.25Общим недостатком таких устройств является то, что подложки в них. создают значительное гидродинамическое сопротивление потоку фильтрата, возникающее вследствие адгеэии мембраны, З 0Наиболее близким по техническойсущности к предложенному является устройство для проведения мембранных процессов разделения, содержащее корпус со штуцерами ввода смеси и вывода З 5 продуктов, размещенную в нем перфорированную подложку, на поверхности которой расположена полупроиицаемая мем-, брана, Основным недостатком устройства является высокое гидравлическое 40 сопротивление потоку фильтрата.Целью изобретения является увеличение производительности устройства за счет уменьшения гидравлического сопротивления потоку фильтрата, 45 Это достигается за счет того,чтов устройстве, содержащем корпус соштуцерами ввода смеси и вывода продуктов, размещенную в нем перфорированную подложку, на поверхности которой расположена полупроницаемая мембрана, поверхность перфорированнойподложки выполнена шероховатой в виде друз зерен, 55На фиг 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - схематично увеличенный разрез подложек с мембраной. Устройство состоит из корпуса,выполненного из двух дисков, верхнего1 и нижнего 2. Корпус снабжен штуцером 3 для подвода Разделяемой смеси иштуцером 4 для вывода фильтрата. Между дисками 1 и 2 зажата перфорированная подложка 5 с уложенной на ее поверхности полупроницаемай мембраной6. Подложка опирается на решеткуПоверхность подложки выполнена шероховатой в виде друз зерен, что показано на фиг. 2 и 3,Практические пределы соотношенийосновных размеров мембраны и подложки следует выбирать исходя из толщины мембраны, которая изменяется дляразличных образцов от 8 до 600 мкм,и из необходимости сохранения целостности мембраны при проведении процесса. Поэтому расстояние между соседними друзами, высота друзы, размер зерен друзы зависят от механических свойств мембраны и их абсолютные величины должны быть такими,чтобы не допустить прогибания мембраныпо профилю подложки, так как зторезко увеличивает гидравлическое сопротивление потоку фильтрата.Способы выполнения подложки споверхностью такой шероховатости могут быть различны (гальванопластика,злектроэррозия, фототравлениеи т.д.)Работает устройство следующим образом.Через штуцер 3 в,рабочую полостькорпуса подается исходный раствор.Разделение его компонентов происходитс помощью полупроводниковоймембраны6, а движущей силой процесса является разность давлений по обеим сторонам мембраны. Задерживаемая частьраствора концентрируется над мембраной 6, а фильтрат, проходя мембрану6, подложку 5 и опорную решетку 7,вывоцится иэ устройства через штуцер 4,Испытания предложенного устройства с вышеописанной подложкой проводилиеь на ультрафильтрационном оборудовании фирмы "Миллипор" (США);сравнивалась эффективность использования подложек фирмы "Миллипор" тол. - .щиной 0,3 мм с коническими отверстиями диаметром 0,2 мм со стороны,соприкасающейся с мембраной, а такжепредложенной подложки из никеля, шероховатость поверхности которой имелавид друз с размером от 30 до 200 мкмКорректор Е. Сирохман Редактор П. Горькова Техред О.Гортвай Заказ 2996/3 . Тираж 663 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 9042 из зерен диаметром 3-5 мкм. Подложка имела прямоугольные отверстия размером 0,2 х 2,6 мм и толщину 0,3 мм.Обе подложки имели площадь отверстий со стороны мембраны, равную 507 от всей площади подложки, которая составляла 42 см.Во время испытания дистиллированную воду под избыточным давлением 0,1 ИПа продавливали через лавсановую 10 мембрану толщиной 8 мкм с размерами пор 0,57 мкм. На подложке "Миллипор" производительность устройства .составляла 610 мл/мин, на предложенной подложке - 1070 мл/мин. 15 15 4Уменьшение гидравлического сопротивления потоку фильтрата связано с тем, что выполнение на подложке искусственной шероховатости в виде двуз зерен с определенными соотношениями между размерами позволяет уменьшить поверхность соприкосновения материала мембраны с подложкой и уменьшить расстояние между точками касания мембраны подложкой, что увеличивает проницаемость мембраны, ее жесткость и делает возможным или передавать на ту .же мембрану большие давления, или при этом же давлении уменьшить толщину мембраны.