Аппарат для разделения растворов

Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОЬРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. В 01 11 13/00 Гооударствеииый комитет оо делам изобретений и открытий(53 УДК 532. 711. 66. 067 (088. 8) О КА осковскии о намени хими а Ленина и ордена Трудового Крехнологический институт им. Д.И.Менделеев 71) Заявитель ЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ 54) АППА ов. Кроме того, рактерна низкая язано с относиной раделительность работы аппара для этих апаратов х компактность, что с тельно большой толщ ных прокладок. Изобретение относится к химической технологии, связанной с разделением жидких растворов, и может быть использовано в химической, электрон ной, атомной и других отраслях про мышленности для осуществления проц сов обратного осмоса и других,Известны мембранные аппараты для осуществления обратного осмоса, содержащие плоские мембранные элементы, каждый Из которых состоит из дренажной основы и двух полупроницаемых мембран с обеих ее сторон, Набор таких мембранных элементов вместе с разделительными прокладк сжат между несущими фланцами,на которых расположены штуцера для ввода и вывода разделяемого раствора1 и И ес 10 15 В известных аппаратах переток одного мембранного элемента к др му выполнены в разделительных пр ладках, что значительн усложняе конструкцикз и оГусловливает нена Наиболее близким к изобретению является аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации. Аппарат состоит из двух несущих фланцев со штуцерами ввода и вывода разделяемого раствора, пакета мембранных элементов и разделительных прокладок. Каждый мембранный элемент содержит слой дренажного материала, две полу" проницаемые мембраны и узел перетока, выполненный в виде соосных отверстий в дренаином материале и полупроницаемых мембранах, причем края отверстий скреплены герметизируоцим составом. Разделительная прокладка выполнена в виде рамки, расположенной по периферии мембранного элемента, Сжатие пакета между несущими фланца ми осуществляют с помощью шпилек,расположенных по краям3,Недостатком известного аппаратаявляется невозможность получения двухФракций Фильтрата, содержащих различные растворенные вещества, Такиефракции могут быть получены в случае разделения многокомпонентныхрастворов на различных полупроницаемых мембранах либо при воздействии Овнешних факторов, например, постоянного электрического поля,Цель изобретения - осуществлениеразделения фильтрата на несколькофракций в одном мембранном аппарате, 15а также разделение растворов электРолитов на ионные фракции при наложении электрического поля,Указанная цель достигается тем,что в аппарате, содержащем набор вы- щголненных из двух однотипных полупроницаемых мембран и размещенногомежду ними дренажного слоя мембранных элементов с переточными отверсттиями, прокладки, два фланца и стягивающие шпильки, мембранные элементыв наборе выполнены из полупроницаемых мембран разных типов и в элементах выполнены дополнительные отверстия под стягивающие шпильки, половина которых выполнена с диаметром,большем диаметра шпильки, при этомшпильки выполнены полыми со щелямидля вывода фильтрата, дренажный слойгерметизирован по периферии и пери"35метру дополнительных отверстий большего диаметра, а аппарат снабжен дополнительными.уплотнительными прокладками, расположенными между мембранными элементами вокруг стягивающих шпи Олек.Дренажный слой выполнен из токопроводящего материала, а стягивающиешпильки подсоединены к источнику тока,На чертеже показан предлагаемый45аппарат, разрез,Аппарат состоит из несущих фланцев 1 и 2, в которых имеются отверстия для ввода 3 разделяемого раствора и вывода 4 его из аппарата. Междуфланцами размещен набор из мембран 50.нь х элементов 5 и разделительныхпрокладок 6. Каждый мембранный элемент состоит из слоя 7 дренажного материала и двух однотипных полупроницаемых мембран 8. В дренажном слоеи полупроницаемых мембранах выполнены переточные отверстия 9. В каждом мембранном элементе имеются од 3 4но или более отверстий 10 большего диаметра и одно или более отверстий 11 меньшего диаметра. Дренажный слой имеет водонепроницаемый слой 12 по периФерии и такой же слой 13 по краю отверстий большего диаметра. Сжатие пакета между несущими фланцами 1 и 2 осуществляют с помощью полых стягиваацих шпилек 14, в которых выполнены щели 15 для вывода фильтрата из дренажных слоев, и гаек 16.Для герметизации шпилек 14 между мембранными элементами 5 размещены дополнительные уплотнительные прокладки 17, толщина которых равна тол щине разделительных прокладок 6. Отверстия 18 в несущих фланцах 1 и 2, через которые проходят стягивающие шпильки 14., совпадают с отверстиями 11 в мембранных элементах 5. В случае наложения электрического поля дренажный слой 7 выполняют из токо- проводящего материала, который плотно прилегает к стягиванхцим шпилькам 14 в отверстиях 11 меньшего диаметра, а стягивающие шпильки подсоединяют к источнику 19 постоянного электрического токаАппарат работает следующим образом.Исходный раствор через отверстие 3 вводят в аппарат, где он распределяется между мембранными элементами 5 с помощью переточных отверстий 9 В дренажный слой каждого мембранного элемента через полупроницаемые мембраны 8 проходит фильтрат, который затем течет к дополнительным отверстиям 11, и далее через щели 15 проникает в одну из шпилек 14, по которым выводится из аппарата. В результате того, что каждый мембранный элемент снабжен однотипными мембрана. ми, а в наборе элементы имеют мембраны разных типов, происходит разделение фильтрата на две Фракции, каждая из которых имеет свой выход из аппарата, То же достигается в результате действия постоянного электрического поля, которое имеет различное направление между двумя смежными мембранными элементами за счет того, что контакт дренажного слоя в каждом элементе с токоподводами, которыми в данном случае являются стягивающие шпильки 14, осуществляется лишь в отверстиях 11 меньшего диаметра, т.е. через один мембранный элемент в наборе. Из-за такого контакта фильтрат из элементов, работающих в одинаковом режиме (тип мембраны или знак заряда) собирается внут. ри разных стягивающих шпилек. Не проникшая через мембраны часть исходно-го раствора выводится из аппарата через отверстие 4.П р и м е р . На предлагаемом аппарате подвергалось разделению 5 л раствора, имеющего концентрацию по 1 В ИаС 1 0,005 н и по СаС 12 0,005 н, при наложении постоянного электрического тока в аппарате 310 А/см . Было поЯ.лучено две фракции фильтрата:1. 1,1 1,8 л, Сщ,1+0,012 н; С +О,ОГ; н; СС-., 0,001 н; рН 11,6.д 1 7 л С фвщ+О 0001 н СС + 0,00015 н; С 0,006 н, рН 3,45.остаток Ч с 1,5 л; С - 0,001 н;СС + 0,013 н; С 0,014 н; рН 6,4. 30Таким образом, предлагаемый аппарат, сохраняя все преимущества известного, позволяет разделять исходный раствор на фракции в зависимости от физических свойств растворенных 2 веществ, что особенно важно в случае использования внешнего электрического поля. Изобретение позволяет развивать .оверхность мембран путем увеличения числа мембранных элементов в аппара те, сохраняя при этом условия разделения компонентов при воздействии электрического поля, что раньше было возможно лишь в единичных ячейах, 3Формула изобретения 1. Аппарат для разделения растворов, содержащий набор выполненных из двух однотипных полупроницаемыхмембран и размещенного между нимидренажного слоя мембранных элементов с переточными отверстиями, прокладки, два фланца и стягивающие шпильки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью получения нескольких фракцийФильтрата, мембранные элементы в наборе выполнены из полупроницаемыхмембран разных типов и в элементахвыполнены дополнительные отверстияпод стягивающие шпильки, половинакоторых выполнена с диаметром, боль"шим диаметра шпильки, при этом шпильки Выполнены полыми со щелями длявывода фильтрата, дренажный слойгерметизирован по периферии и периметру дополнительных отверстийбольшего диаметра, а аппарат снабжен дополнительными уплотнительнымипрокладками, расположенными междумембранными элементами вокруг стягивающих шпилек.2. Аппарат по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюразделения растворов электролитовна ионные фракции при наложении электрического поля, дренажный слой выголнен из токопроводящего материала,.а стягивающие шпильки подсоединенык источнику электрического тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ю 3398833,кл, 210-321, 19722. Патент США ФГ 3585131,кл.210-23, 1973Авторское свидетельство СССРйф 471104, кл, В 01 Р 13/00, 1975