Аппарат для ультрафильтрации

) 2004314 С 1 19) И 3 51) 5 В 61 1063 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Воронежский технологический институт(73) Антипов Сергей Тихонович; Шахов Сергей Васильевич; Николаенко Сергей Владимирович; Мосолов Григорий Иванович; Ветрова Оксана Николаев(4) АППАРАТ ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ(67) Сущность изобретения: аппарат для ультрафильтрации состоит из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда с отверстиямидпя вывода фильтрата,с расположенными на еговнутренней поверхности подложкой и полупроницаемой мембраной и торцевыми крышками с пат. рубками ввода и вывода раствора. В корпусе установлен фильтрующий элемент в виде конвейера, состоящего из гибкой двухслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны. Верхний слой ленты выполнен из дренажного материала с нанесенной на него полупроницаемой мембраной и расположен с зазором относительно нижнего слоя, выполненного из непроницаемого материала, с образованием замкнутой полости. При этом нижний слой ленты и ведущий барабан снабжены подпружиненными клапанами, размещенными с одинаковым шагом, а на верхнем слое ленты установлены перемешивающие очистительные устройства,в виде прямоугольной рамки. 2 з.п. ф-лы, 2 ия.Изобретение относится к технологии разделения и концентрирования жидких смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.Известны мембранные элементы, содержащие пористый трубчатый каркас с расположенной на его внутренней поверхности полупроницаемой мембраной и турбулизирующее устройство.Недостатком известных мембранных элементов является то, что при разделении растворов на поверхности мембраны образуется гелеоосадок, который снижает производительность элементов, Наличие турбулизирующих устройств также не устраняет этот недостаток, так как их действие направлено только в одном направлении,именно перпендикулярно движению раствора вдоль мембраны, что снижает очистительные свойства устройств. Кроме этого хаотичное движение турбулизирующих вставок может привести к механическому повреждению полуп роницэемой мембраны,Известны мембранные элементы трубчатого типа, содержащие пористый каркас, расположенную на. внутренней поверхности полупроницаемую мембрану и очистительные подвижные вкладыши,Недостатком известных мембранных элементов является то, что при соприкосновении очистительных вкладышей с полупроницае мой мембраной происходит механическое повреждение полупроницаемой мембраны, а также при увеличении вязкости раствора и снижении скорости его потока происходит резкое уменьшение очистительных свойств вкладышей.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для.ультрафильтрации вязких жидкостей, состоящий из корпуса, фильтрующих элементов, выполненных из дренажного слоя и двух полупроницаемых мембран и размещенных на вращающемся полом валу, а также перемешивающих устройств, выполненных в виде изогнутых пружинящих стержней с кольцом на одном конце, надетым на полый вал, расположенных между фильтрующими элементами и прикрепленных к корпусу.Недостатками этого аппарата является наличие застойных зон, образующихся в результате расслоения жидкости при вращении фильтрующих деталей, а такженеравномерная очистка полупроницаемых мембран и высокая концентрационная поляризация, возникающая иэ-эа неравномерного распределения вязкости по длине аппарата. Кроме этого недостатком аппарата является неиспользование внутреннейповерхности корпуса для разделения раствора, что снижает.его производительность.5 Целью изобретения является повышение производительности аппарата, снижение влияния концентрационнойполяризации и повышение эффективностиочистки поверхности мембран,10 Поставленная цель достигается тем, чтов аппарате для ультрафильтрации, состоящем, иэ корпуса, фильтрующего элемента,перемешивающего устройства, патрубковдля ввода и вывода раствора и для удаления15 фильтрата, корпус аппарата, выполненныйв виде прямоугольного параллелепипеда сотверстиями для вывода фильтрата и расположенными на его внутренней поверхностиподложкой и полупроницаемой мембраной,20 снабжен торцевыми крышками с патрубками для ввода и вывода раствора, а фильтрующий элемент выполнен в виде конвейера,состоящего из гибкой двухслойной ленты,огибающей ведомый и ведущий барабаны,один слой которой выполнен из дренажногоматериала с нанесенной на него полуороницаемой мембраной и расположен с зазоромпо отношению к другому слою, выполненному из непроницаемого материала, с образо 30 ванием замкнутой полости, при этомнепроницаемый слой ленты и ведущий барабан снабжены подпружиненными клапанами, размещенными с одинаковым шагом,а на дренажном слое ленты установлены35 перемешивающие очистительные устройства в виде прямоугольной рамки, находящейся в напорном канале, перпендикулярномембранам на корпусе и фильтрующем элементе, при этом ведущий барабан разделен40 на равные части посредством перегородок,а клапаны выполнены в виде усеченного конуса и прикреплены к коромыслам, снабженным пружинами и роликами дляобеспечения контакта при огибации лентой45 конвейера ведущего барабана с копиром,На фиг. 1 изображен ультрафильтрационный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 -разрез А-А фиг, 1.Аппарат для ультрафильтрации состоит50 иэ перфорированного корпуса 1, имеющегоформу прямоугольного параллелепипеда, суложенной на его внутреннюю поверхностьподложкой 2 с полупроницаемой мембраной 3. Корпус снабжен торцевыми крышка 55 ми 4, 5 с патрубками ввода 6 и вывода 7раствора, расположенными в центральныхчастях крышек 4, 5 Внутри корпуса 1 размещен конвейер, состоящий иэ гибкой ленты8. огибающей ведомый 9 и ведущий 10 барабаны, при этом лента 8 имеет два слоя 11 и10 20 30 подшипниках 23 и являющийся приводным.Аппарат для ультрафильтрации работает следующим образом. Разделяемая жид 12, расположенных с зазором друг относительно друга, образуя замнутую полость. Причем слой 11 выполнен из непронйцаемого материала, а слой 12 выполнен из дренажного материала, например из капроновой или металлической сетки, и покрыт полупроницаемой мембраной 14. Для обеспечения гарантированного зазора при воздействии давления на ленту 8 между слоями 11 и 12 установлены втулки 13. На дренажном слое 12 установлены перемешивающие очистительные устройства в виде прямоугольной рамки 15, находящейся в напорном канале перпендикулярно мембранам 3, 14, Для удаления фильтрата из замкнутой полости ленты 8 непроницаемый ее слой 11 и ведущий барабан 10 снабжены клапанами 16, выполненными в виде усеченного конуса и прикрепленными к коромыслам 17, которые в свою очередь снабжены пружинами 18 и роликами 19 для обеспечения контакта при огибании лентой 8 конвейера ведущего барабана 10 с копиром 20. Клапаны 16 на непроницаемом слое 11 и барабане 10 размещены с одинаковым шагом, Пружины 18 для обеспечения герметичного закрытия отверстий клапанами 16 в барабане 10 и ленте 8 в момент отсутствия контактамежду ними должны иметь силу упругости, превышающую максимальное давление, оказываемое на клапаны 16 со стороны раствора. Кроме этого размещение пружины 18 и клапана 16 на коромысле 17 выбирается таким образом, чтобы сила упругости пружины 18 была минимальной, что позволяет исключить коробление ленты 8 в момент открытия клапанов 16 и тем самым обеспечить надежное ее прижатие к барабану 10.Барабан 10 для своевременного удаления фильтрата из замкнутой полости ленты 8 разделен на равные части посредством перегородок 21. К барабану 10 по его оси примыкает полый вал 22, установленный на кость под давлением, превышающим осмотическое давление. растворенных в ней веществ, через патрубок 6 подается в корпус 1 аппарата и последовательно проходит вдоль поверхности мембран 3 и 14, Одновременно с помощью внешнего привода приводится во вращение ведущий барабан 10. Проникший через мембрану 3 фильтрат удаляется за пределы аппарата через пер 35 40 50 55 форацию корпуса 1, а проникший через мембрану 14 фильтрат удаляется в барабан 10 через клапаны 16 путем их открывания в результате контакта роликов 19 с капиевом 20 в момент огибания лентой 8 барабана 10, Из барабана 10 фильтрат удаляется череЗ полый вал 22 за пределы аппарата, Концентрат удаляется из аппарата посредством патрубка 7.Преимущества предлагаемого аппарата и положительный эффект по сравнению с прототипом достигается следующим.вйполнение перфорированного корпуса аппарата с уложенными на его внутреннюю поверхность подложкой и полупроницаемой мембраной в форме пря.- моугольного параллелепипеда, а фильтрующего элемента в виде конвейера, состоящего из гибкой двухслойной ленты, огибающей ведомый и ведущий барабаны, один слой которой выполнен из дренажного материала с нанесенной на него попупроницаемой мембраной и расположен с зазором по отношению к другому слою, выполненному из непроницаемого материала, с образованием замкнутой полости позволяет увеличить компактность аппарата и наиболее рационально использовать внутреннее пространство аппарата для разделения и тем самым увеличить его производительность;снабжение ленты прямоугольной рамкой позволяет повысить эффективность очистки поверхности мембраны при сохранении ее целостности,размещение на непроницаемом слое ленты и ведущем барабцне подпружиненных клапанов с одинаковым шагом, а также деление ведущего барабана перегородками на равные части позволяет беспрепятственно удалять из замкнутой полости ленты конвейера фильтрат;выполнение фильтрующего элемента в виде конвейера позволяет регенерировать мембрану путем возвращения ее из вязкой области в область подачи исходного раствора, в результате чего смывается высоко- вязкий осадок с поверхности мембраны исходным раствором и тем самым снижается влияние концентрационной поляризации,56) Авторское свидетельство СССРМ. 586919, кл. В 01 О 63/16, 1975.р 1 М,Кул ор Редактор Г,М писн Тираж акаэ 33 НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб.,о ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101Ф