Ячейка для ультрафильтрации

(19) (11) 1) В 01 0 31/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изоБРетений и отнРытийОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 6АВТОРСКО ЬСТ 773/2(54) (57состоящс приспвленияьтра ЬТРАФИЛЬТ пуБюл улов.В.Чечина, да касов фил но-исследовательс- на истых биопрепара- тем тр ной м о т.Н.Ч й на ии иов то, с цельпроцесса ргенерации тит ия селектив ости ия р елени упрощеровки(088 53) 628,336 56) 1, Техн рименением2. Патент л. В 01 0 3 пор мемб снабжена логич ембра иче ектродными ля отвода ыделяюще очим объ ен ио и с ра е мемб ы(21) 35 (22) 10 (46) 30 (72) ГМер ов и союз ские процессы сМ., 1976, с.б 3529155,957,разменителкимитиями ЯЧЕЙКАя из гермсобление магнит ичногодля пой мешалбраны,и ч а тем регулианы, ячейдвумя цилкамерами отверся газа, м черезИзобретение относится к аппаратамдля проведения процессов ультрафильт-рации (УФ) с целью разделения, очистки и концентрирования растворов, например, билогически активных веществ,Известно устройство 111 для разделения растворов методом электродиализа, представляющее собой диализныйпакет, зажатый между фланцами - электродами. Один из фланцев имеет приспособление для ввода и вывода деминерализованного, концентрированного ипромывочного растворов. Разделяемыйраствор подается с одной сторонымембраны, а прошедшие под действиемэлектрических сил через нее ионы уносятся потоком воды с другой сторонымембраны,Недостатками данного устройстваявляются невозможность использованияего для разделения незаряженных частиц и низкая производительность.Наиболее близкой к предлагаемойявляется ячейка для ультрафильтрации 2, состоящая из герметичногорезервуара с приспособлением для подачи давления внутрь резервуара,электромагнитной мешалки и мембраны,разделяющей концентрат и фильтрат.Движущей силой процесса фильтрациичерез мембрану в ячейке является пере.пад давления на самой мембране.Недостатки известного устройства -трудность подбора мембраны для разделения конкретных смесей, особеннос близкими по значениям молекулярными массами, а также невозможность проведения качественной регенерациимембраны.4 ОЦель изобретения - улучшение селективности процесса разделения иупрощение регенерации мембраны путемрегулирования размеров пор мембраны.Укаэанная цель достигается тем,45что стандартная ячейка для УФ оборудуется дополнительно двумя цилиндрическими электродными камерами с отверстиями для отвода выделяющегосягазасоединенными с рабочим объемомячейки через диффузионные мембраны,На чертеже представлена общая схема устройства,Ячейка состоит из корпуса 1 с днищем 2 и крышкой 3, снабженной приспособлениями для подачи давления - патрубком 4 и краном сброса давления 5.Герметичность ячейки обеспечиваетсяпосредством уплотнительных прокладок б и стягивающего устройства - зажимной рамкой 7. Ультрафильтрационнаямембрана 8 помещается на подложку 9.Ячейка снабжена мешалкой 10. Две бо- .ковые цилиндрические камеры 11 предусмотрены для введения в них электродов 12 с обеих сторон мембраны;электроды погружены в насыщенныйраствор электролита. Чтобы исключитьэлектродные процессы в фильтруемомрастворе, камеры отделены от рабочего объема диффузионными мембранами13, которые укреплены с помощьюгайки 14. В ячейке также предусмотре-.но отверстие для смены диффузионноймембраны в случае выхода ее из строя.Отверстие закрывается пробкой 15.Для отвода выделяющихся на электродах газов в камерах имеются отверстия 1 б.Порядок работы с предлагаемойячеикои следующии.На подложку 9 укладывается мембрана 8, затем уплотнительная прокладка б, после чего устанавливается корпус 1 с крышкой 3. Конструкция стягивается зажимной рамкой 7. Черезпатрубок 4 для подачи давления заливается разделяемый раствор. Затем вячейку подается избыточное давление,например, от баллона с азотом. Ячейка должна быть установлена на электромагнитную мешалку для осуществления перемешивания разделяемого раствора на протяжении всего процесса.Одновременно с началом фильтрацииначинают пропускать ток через мембра,ну, подав напряжение на электродыот источника тока, Изменяя величинуплотности тока, останавливаютсяна том его значении, при котором сеФлективность .процесса и проницаемостьмембраны наиболее эффективны. Селективность процесса можно измерять, например, проточным спектрофотометром.Относительное увеличение проницаемос"ти при пропускании тока можно оценитьпо формулеИ й -Ооьо огде- исходная проницаемость, м/с;- проницаемость при пропуска 1нии через мембрану токаплотностью ,При необходимости регенерации мембраны после завершения процесса фильтрации следует перекрыть источник давления, сбросить остаточное давление10999 Таблица 1 ь., мА/см2 3альбумина нгибитора трипси 5 ч альб гминаКт3,2 5 Я ингибитора трипсин краном 5, расположенным на крышке ячейки. Через патрубок слить непрофильтровавшуюся часть раствора, затем через этот же патрубок в рабочий объем влить дистиллированную воду; 5 вновь подать давление, а через мембрану пропускать ток, Время регенерации зависит от многих факторов: свойств разделяемого раствора, характеристики мембраны и степени ее за бивки, плотности пропускаемого тока и т.д. и по результатам экспериментов лежит в пределах 2 - 30 мин. Используемые диффузионные. мембраны должны обладать эффективным размером 15 пор от 5 10 до 1 510 м. Пределы-о -10мембран по размерам пор определяются, с одной стороныгнеобходимостью сниже, ния электрического сопротивления ис другой - исключением прохода объек-О тов ультрафильтрации в камеры.П р и м е р 1, Разделению подлежит система "альбумин-ингибитор трипсина" на мембране УАМ; давление на мемб. ране 0,2 МПа; рН=4,5. 25В табл, 1 приведены результаты зависимости коэффициента разделения от плотности тока.Из табл. 1 следует, что в режиме обычной УФ коэффициент разделения З 0 (К) системы "альбумин-ингибитор трипсина" близок к единице, т.е. белки не разделяются. Однако при плотности тока (д) 5 мА/см эффективность разде83 4ления этих белков возрастает в 5 раз, что позволяет отделить ингибитор трипсина от бычьего сыворочного альбумина, Эффективные размеры пор диф- фузионных мембран (7,0 2,0) 10 0 м.П р и м е р 2. Мембрана УАМ. Исходная проницаемость 13,9 1 О м/с ,МПа. фильтруется раствор декстрана (ММ 500 10 ), Проницаемость мембраны через 5 ч фильтрации 5,9 10 м/с МПа Степень засорения мембраны 587. В, течение 10 мин через мембрану, не разбирая установки, пропускается электрический ток плотностью 3 мА/см одновременно с потоком дистиллированной воды. Проницаемость мембраны после 10 мин регенерации 13,9 10 м/с МПа, т.е. восстанавливается до исходной.Регенерацию каждой мембраны можно проводить многократно, что продемонстрировано в табл. 2. Эффективные размеры пор диффузионных мембран (9, 312, 0) 10 м. Предлагаемая ячейка для Уф по сравнению с прототипом позволяет упростить выбор мембраны за счет регулировки пор, расширить диапазон применения мембраны, повысить селективность разделения, например, системы "альбумин - ингибитор трипсина" в 5 раз и ускорить процесс регенерации в 3"4 раза.Заказ 4457/7 Тираж 862 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Исходная проницаемостьм/с МПа 10 Проницаемостьпосле засорения, м/с МПая 10 Проницаемостьпосле регенецни,м/с МПахд 10