Устройство для разделения жидкости мембранной фильтрацией и способ изготовления фильтрующего блока устройства для разделения жидкости мембранной фильтрацией - RU2002487C1

Код документа: RU2002487C1

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к устройствам для разделения жидкости на две фракции с помощью мембранной фильтрации.

Обрабатываемая жидкость называется исходной, жидкость, проникающая через мембрану, называется пермеатом, а жидкость , не проницаемая через мембрану - концентратом.

Обычно подобное устройство содержит множество отдельных сменных фильтраци- онных блоков, в каждом из которых имеется ряд мембран, где предусмотрены две раздельные системы жидкостных проходов, предназначенных для пропускания жидкостей по противоположным поверхностям каждой мембраны, а именно первая система служит для пропускания жидкости или концентрата, а вторая для пропускания пер- меата.

Если в таком устройстве выйдет из строя какая-либо мембрана, то придется полностью отключать все устройства, а на эту операцию уходит много сил и времени, так как из напорного контейнера необходимо извлечть все фильтрационные блоки на проверку.

Известно устройство для разделения жидкости мембранной фильтрацией, содержащее ряд съемных фильтрующих блоков, содержащих мембраны с первой системой каналов для обеспечения контактирования потока подаваемой жидкости с одной поверхностью мембран и второй системой каналов для потока пермиата, контактируемого с противоположной сторо- ной мембран, средства для удаления перме- ата и концентрата

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности простого монтажа и демонтажа, устройство не может быть выполнено с большими мембранными поверхностями, в нем невозможно обеспечить различные виды течения, параллельно, последовательно или комбинированно, т.к. это устройство не имеет промежуточных пластин или свободных зон в блоке

Целью изобретения является создание компактного устройства, обеспечивающего эффективное разделение жидкости, а также создание способа изготовления фильтрую- щего блока устройства для разделения жидкости мембранной фильтрацией.

Поставленная задача решается так, что в устройстве для разделения жидкости мембранной фильтрацией, содержащем ряд сьемных фильтрующих блоков, содержащих мембраны, с первой системой каналов для обеспечения контактирования потока, подаваемой жидкости с одной поверхностью мембран и второй системой каналов для потока пермеата, контактирующего с противоположной стороной мембран,средства для подвода жидкости и удаления пермеата и концентрата, каждый фильтрующий блок содержит установленные на раме кассеты, включакщие расположенные под прямым углом к раме, и закрепленные на ней мембранные элементы, причем рама кассеты расположена вокруг фильтрующего блока и образует с мембранными элементами свободную зону, находящуюся в контакте с первой системой каналов и предназначена для обеспечения потока подаваемой жидкости к одной стороне мембраны, а между рамами кассеты, содержащими фильтрующие блока , установлены съемные промежуточные пластины, при этом первая система каналов для прохождения жидкости обеспечивает поток жидкости вдоль обеих сторон каждой пластины, а вторая система каналов размещена в контакте с верхней частью фильтрующего блока и соединена со средством для удаления пермеата, причем смежные промежуточные пластины могут иметь отверстия для соединения зон фильтрации по одной или обеим сторонам пластины.

Кроме того, в устройстве каждая промежуточная пластина снабжена установленной рамой, выступающей над поверхностью пластин со всех сторон, причем форма и размеры рамы такоаы, что ее выступающие над поверхностью пластины участки частично перекрыты со смежной рамой фильтрующего блока и служат средством для снятия напряжений последней при ее герметичном сцеплении с промежуточной пластиной, а между внешними поверхностями рам фильтрующего блока и внутренними поверхностями усилительных рам установлены клинья, устройство имеет торцевые пластины , мембранные элементы и промежуточные пластины, размещенные на двух параллельных опорных стержнях, установленных концами в торцевых пластинах, устройство содержит два дополнительных стержня, расположенных параллельно опорным стержням и аналогичным образом установленных в торцевых пластинах, причем все четыре стержня выполнены полыми и в каждом имеется шпиндель, взаимодействующий с гайкой, размещенной с внешней стороноы торцевой пластины и служащий для стягивания торцевыми пластинами мембранных элементов, на шпинделе установлена звездочка, с которой жестко соединена гайка; сверху каждого блока предусмотрена камера для сбора пермеата , по меньшей мере, некоторые пластины выполнены с отверстиями в боковой части, с двух сторон пластины, мембранные

элементы снабжены неотъемлемыми и отдельными распорными элементами, расположенными между мембранными элементами.

Для быстрой локализации неисправной мембраны применяется осмотр средства, предназначенного для раздельной выгрузки пермеата из отдельных фильтрационных блоков и следовательно из отдельных кассет . Как правило, возникновение дефекта в мембране приводит к тому, что с пермеатом смешивается неочищенная или частично очищенная жидкость, в результате чего цвет пермеата меняется,

Чтобы можно было легко локализовать дефектную мембрану, .применяются выпускные средства в виде прозрачных труб.

После локализации дефектной мембраны и прекращения подачи исходной жидкости можно легко и быстро разделить устройство, сняв усилие сжатия с кассетного ряда и промежуточных пластин, после чего извлекаются пластины, смежные с кассетой , содержащей дефектный фильтрационный блок. Затем можно высвободить и извлечь кассету, заменить дефектный фильтрационный блок в этой кассете на новый, либо установить совершенно новую кассету .

После того, как в устройство установлена кассета с новым фильтрационным блоком , снова накладывается усилие сжатия, и устройство готово к работе.

Какая именно из упомянутых свободных зон образует входную зону для подачи исходной жидкости к фильтрационному блоку. либо зону отбора для концентрата, зависит лишь от направления потока в каждой отдельной кассете.

Направление потока определяется конструкцией пластин, предусмотренных между кассетами. Если с обеих концов всех пластин предусмотрены проходные отверстия , то подаваемая в устройство жидкость станет сама распределяться по всем свободным зонам со стороны подачи, и возникает параллельный поток, направленный к противоположной стороне устройства. Поэтому свободные зоны этой стороны устройства будут служить общей зоной собирания концентрата.

Если проходные отверстия имеются на противоположных сторонах чередующихся пластин, то жидкость, подаваемая в зону у первого конца устройства, будет нагнетаться и последовательно протекать все фильтрационные блоки, пока не достигнет противоположного конца устройства. На практике предпочтительно применять сочетание параллельного и последовательного

потока по всей длине устройства либо его частей.

Если для разделения жидкости надо использовать лишь часть устройства, то про- 5 тив последней кассеты в той части, которую хотят использовать, помещают пластину без проходных отверстий.

Аналогичный образом пластину без отверстий применяют для ограничения потока

0 жидкости у краев устройства.

За счет соответствующей компоновки кассет со средствами для подачи исходной жидкости и сбора концентрата, а также соответствующего размещения промежуточ5 ных пластин с отверстиями с одного конца, с обоих концов либо совсем без отверстий можно достаточно просто добиться требуемого распределения потока для выполнения самых разных нужд.

0Желательно, чтобы мембраны, находящиеся в ряду, образующем фильтрационный блок, имели вид мембранных пар, причем две мембраны каждой пары отодвигаются друг от друга на заданное расстоя5 ние с помощью прокладочного элемента, чтобы пермеат мог протекать изнутри фильтрационного блока в камере для отбора пермеата , не испытывая значительного сопротивления. Особо желательным оказа0 лось применение прокладочных элементов в виде сетки либо полотна из синтетической пряжи, например пряжи, состоящей из мононитей из полипропилена.

Было обнаружено, что вязаная сетка

5 или полотно предпочтительней тканей сетки или полотна, так как вязаное изделие менее плоское, чем тканое, и потому оказывает меньшее сопротивление потоку жидкости . Особо предпочтительно применение

0 вязаной сетки или полотна, прошедшего всестороннее растяжение в сочетании с термообработкой , поскольку подобная обработка повышает жесткость сетки или полотна.

5Когда мембраны выполняются в виде

пар, то прокладочные элементы могут размещаться между взаимно обращенными мембранами каждых двух последовательных пар. при этом предпочтительно, чтобы

0 прокладочные элементы состояли из экстру- дированной сетки или полотна.

Согласно наиболее предпочтительному варианту реализации мембраны в ряду размещаются в плоскостях, перпендикулярных

5 продольной оси устройства, и весь ряд закрывается двумя торцевыми пластинами.

В результате две незакрытых стороны ряда будут прилегать к свободной зоне для подачи жидкости к жидкостным проходам, и

к свободной зоне для отбора концентрата соотвествеино.

Для опоры мембранного ряда на двух его незакрытых сторонах могут быть предусмотрены поперечные ребра, тогда конца этих ребер принимаются в соответствующие пазы по краям торцевых пластин.

Упомянутую камеру для сбора пермеатз желательно размещать сверху мембранной группы, тогда снизу размещается донная пластина, соединяемая с торцевыми пластинами .

В камере сбора пермеата аналогичным образом можно предусмотреть поперечные ребра для опоры мембранной группы.

В части способа поставленная задача решается тем, что при изготовлении фильтрующего блока устройства для разделения жидкости мембранной фильтрацией путем последовательной установки фильтрующих мембранных элементов, вводят отверждае- лое жидкое связующее вещество на заданную глубину между смежными мебраннымн элементами блока, начиная с их кромок в области, расположенной по длине и ширине поверхности блока, осуществляют свободное или принудительное отверждение вве- денного связующего вещества, после чего удаляют отвержденное связующее на глубину т.ченъшего размера, чем глубина введен- ного связующего.

Кроме того, фильтрующий блок получают путем соединения двух прямоугольных мембранных элементов по краям сваркой, температурном герметизацией, либо склей- ванием, применяют связующее, состоящее из полиуретана, удаление материала осуществляют фрезерованием или строганием поверхности , отверждающее связующее вещество вводят и отверждают на двух про- тивоположных поверхностях блока, удаляют отвержденное связующее с двух противоположных поверхностей блока.

Вследствие указанного удаления материала от поверхности мембоанного ряда бу- дут удалены краевые зоны у конвертообрэзных мембранных блоков, за счет чего по всей длине мембранного блока образуется свободное выходное отверстие, благодаря чему до минимума уменьшается сопротивление потоку пермеата, вытекающему из блока. В силу того, что материал удаляется лишь на ограниченную глубину, проход к свободным пространствам между мембранными блоками не образуется. Поз- тому после установки фильтрационного блока в корпус, например, в кассету рассмотренного выше типа с впускной камерой для исходной жидкости или концентрата и выпускной камерой для пармеата,

они оказываются надежно изолированными друг от друга, при этом нет необходимости в особом уплотнительном средстве.

Другим достоинством изобретения является возможность размещать между противоположными сторонами мембранного блока при необходимости распорный элемент , выполненный в виде четки или полотна , кроме того аналогичным Образом распорные элементы в виде сравнительно крупной сетки или полотна могут размещаться в промежутках между соседними мембранными блоками.

Предпочтительно применять мембранные блоки, у которых обе стороны выполнены из нетканого материала, к примеру из композитных волокон, у которых сердцевина состоит из полипропилена, заключенного в полиэтилен, на который осажден тонкий слой покрытия из мембранного материала в виде полисульфона.

Нет необходимости, чтобы упомянутые распорные элементы, применяемые для удержания на расстоянии двух мембранных сторон, а также смежных мембранных блоков , были выполнены в виде отдельных элементов , они могут составлять одно целое с мембранами.

Мембраны можно получать, например, осаждением мембранного слоя, состоящего из полисульфона или фторида поливинили- дена на подложку, профилированную в одном направлении, например в виде вязаного полотна, которую помещают на внутренние поверхности конвертообразно- го мембранного блока, облегчая тем самым протекание пермеата к выпускному отверстию . При желании з каждом мембранном блоке в качестве распорного элемента можно дополнительно применить дополнительную сетку или полотно.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом реализации применяют мембранные блоки, образованные осаждением мембранного слоя на прочную подложку, профилированную в двух направлениях, например , в виде крупной сетки. За счет этого можно получить мембраны, профилированные по обеим сторонам. Благодаря применению подобных мембран внутри мембранного блока и в промежутках между смежными мембранными блоками образуютя системы жидкостных проходов, способствующие протеканию жидкости.

Формирование системы жидкостных проходов в упомянутых промежутках (проходы для концентрата) происходит под влиянием давления, существующего в концентрате и вжимающего мембранные слои в сетчатые участки подложки,

В соответствии с еще одним вариантом реализации применяются мембранные слои, состоящие из мембранного слоя, отформованного на подложке, профилированной в одном направлении, с задней стороны которой закреплена крупная сетка, что может быть выполнено, например, путем сварки . Такая сетка удерживает на расстоянии стороны мембранного блока, так как рабочее давление вызовет деформацию мемб- ранных слоев в зонах, соответствующих йчейкам грубой сетки, и профилированная подложка обеспечит формирование системы жидкостных проходов для пермеата.

Вместо сетки, прикрепленной к задней стороне мембранной подложки, можно применять тонкую профилированную и перфорированную пластину. Закрепление подобной пластины можно произвести точечной сваркой.

Такая система обладает сравнительно большой прочностью и жесткостью и может выдерживать сравнительно большие усилия среза. Профилирование пластины может быть выполнено как в одном, так и в двух направлениях,

За счет выбора подходящих раздельных и/или цельных распорных элементов можно получить заданные направления основных потоков как со стороны концентрата. так и со стороны пермеата. Предпочтительно применять такие распорные элементы, которые обеспечивают перпендикулярность основного направления потока со сто- роны концентрата по отношению к основному направлению потока со стороны пермеата, при этом поток пермеата непос- редственно направляется к выпускному отверстию или отверстиям каждого мембранного блока.

Конвертообразные мембранные блоки желательно изготавливать, помещая мембранные листы прямоугольной формы друг на друга и соединяя листы по всем четырем краям сваркой или склеиванием, при желании до сварки или склеивания между мембранными слоями помещается разделительный элемент .

После поверхностной обработки пло- щадей, впоследствии контактирующих с от- верждаемым связующим веществом, предназначенной для повышения адгезии связующего с мембранными блоками, мембранные блоки устанавливают в ряд вместе с распорными элементами, если они имеются , и в промежутки между мембранными блоками вводят отверждаемое связующее, делая это по меньшей мере с одного торца двух противоположных поверхностей ряда.

В качестве связующего вещества предпочтительно использовать полиуретан, однако возможно применение и иных материалов, например эпоксидной смолы, которые могут обеспечить связь между мембранными блоками, не разрушаясь при условиях , преобладающих во время работы устройства мембранной фильтрации.

После отверждения связующего вещества с поверхности или поверхностей, куда в промежутки между мембранными блоками ранее вводили связующее, его удаляют, удаляют краевые участки мембранных блоков и предусмотренных между ними распорных элементов. Как только вдоль кромок мембранных блоков образуются отвертия, удаление материала прекращают и оставшиеся участки стыков, образованных связующим веществом, более не затрагиваются.

Способ по данному изобретению особенно удобен для производства фильтрационных блоков, применяемых в устройстве для фильтрации, конструкция которого была описана выше, однако полученные по этому способу блоки также могут использоваться в иных устройствах мембранной фильтрации , где предпочтительно применение жидкостных проходов подобной формы.

На фиг. 1 изображен вид предпочтительного варианта реализации устройства п данному изобретению в разобранном состоянии: на фиг.2 - вид с торца устройст ia согласно другому варианту реализации данного изобретения; на фиг.З - сечение Ill-Ill на фиг.2; на фиг.4 - вид в разобранном состоянии фильтрационного блока, пригодного к использованию в устройстве по данному изобретению; фиг.5-7 служат иллюстрацией этапов изготовления фильтрационного блока согласно способу по данному изобретению; на фиг.8-10 изображены примеры мембранных блоков, которые могут применяться при реализации способа по данному изобретению; на фиг.11

-схематичный укрупненный местный вид в сечении фильтрационного блока, выполненного из мембранных блоков по фиг. 10; на фиг.12 - разрез ХН-ХН на фиг.1; на фиг.13 - перспективный схематичный вид угла фильтрационного блока, выполненного из мембранных блоков по фиг. 10 с учетом некоторой модификации.

На фиг. 14 - вид сбоку кассетной рамы без фильтрационного блока, применяемой в устройстве по данному изобретению; на фиг,15 - разрез XV-XV на фиг.14; на фиг.16

-разрез XVI-XVI на фиг.14; на фиг. 17 - вид сбоку пластины с усилительной рамой, применяемой в устройстве по данному изобретению; на фиг.18 - разрез XVIII-XVIII на фиг. 17.

Изображенное на фиг.1 устройство состоит из пяти кассетных рам 1,2,3,4 и 5, в центре каждой из которых находится фильтрационный блок 6, занимающий лишь часть внутренней области кассетной рамы с тем, чтобы по ее противоположным концам получить свободные зоны 7 и 8. Кассетную раму вместе с установленным в нее кассетным блоком будет далее называть кассетой. С верхней стороны каждой кассеты предусмотрено средство 9 для удаления пермеата, Средство 9 сообщается с камерой сбора пермеата, более подробное описанной ниже . Между смежными кассетами предусмотрены пластины 10,11, 12 и 13. По периферии каждой пластины предусмотрена рама 14, выступающая по обеим ее сторонам.

Пластины 10 опираются на два стержня 15, установленных о торцевых пластинах 16 и 17, также смонтированных на раме 18,

Торцевые пластины, кроме того, соединяются двумя дополнительными стержнями 19. Стержни 15, 19 полые, внутри них находятся шпиндели 20, закрепленные в приспособлениях 21 с внешней стороны торцевых пластин 17.

В ходе сборки устройства резьбовые концы шпинделей 20 вводят в гайки 22, смонтированные с внешней стороноы торцевой пластины 16. Гайки связаны с звездочками 23, причем все четыре звездочки 23 могут синхронно вращаться с помощью двигателя , не показанного на фиг.

Как видно из фиг. 1, две кассетные рамы 1 и 5 соединены со средством для подачи/выгрузки 24 для обрабатываемой жидкости и концентрата соответственно. В пластинах 10-13 поочередно.с одной и с другой стороны устройства предусмотрены отверстия 25 для жидкостных проходов.

В состав изображенного на фиг.2 и 3 устройства аналогичным образом входит рама 26, на которую опираются две пары полых стержней 27 и 28, смонтированных в торцевых пластинах 29 и 30. На стержнях 27 и 28 находится группа из четырех кассетных рам 31, 32, 33, 34. Между каждыми двумя кассетными рамами и в области меду торцевой пластиной 29 м кассетной рамой 31 и ежду кассетной рамой 34 и торцовой пластиной 30 предусмотрены пластины 35. Неотъемлемой частью каждой пластины 35 явпяется усилительная рама 36, выступаю- по обеим сторонам.

Герметизация кассетных рам 31-34 относительно пластин 35 осуществляется с помощью 0-образных колец. Каждая кассетная рама содержит фильтрационный

блок 37 в виде ряда из мембранных пар с помещенными между ними прокладочными элементами. По концам мембранный ряд закрывают торцевые пластины 38, а снизу

донная пластина 39. Сверху фильтрационного блока предусмотрена камера сбора пермеата 40 с выпуском 41.

В промежутках между внешними сторонами кассетных рам и участками усилитель0 ных рам 36, перекрывающих кассетные рамы, на соответствующих интервалах предусмотрены клинья 42. Благодаря им предупреждается деформирование кассетных рам под действием сильных внутренних

5 давлений.

В каждом из пустотелых стержней 27 и 28 содержится шпиндель 43, смонтированный в крепежном приспособлении 44, прикрепленном к внешней стороне торцевой

0 пластины 30. На противоположном конце шпинделя имеется резьба, и он находится в зацеплении с гайкой 45, скрепленной со звездочкой 46. Все четыре звездочки 46 связаны друг с другом посредством цепи, не

5 показанной на фиг., и с двигателем, также не показанном на фиг. При помощи подобного привода торцевые пластины могут перемещаться друг к другу и наоборот.

Изображенный на фиг.4 фильтрацион0 ный блок содержит ряд 47 из множества мембран 48, к примеру их может быть 100 и более, расположенных попарно, между мембранами каждой пары 49 предусмотрен распорный элемент 50 в виде сетки или по5 лотна, он служит для удержания мембран на расстоянии друг от друга, чтобы пермеат мог течь по мембранам в направлении к камере сбора пермеата, описанной ниже. Мембранные пзры разнесены друг от друга

0 при помощи распорных элементов 50 е виде сеток пли полотен 51, выполненных более грубыми, чем сетки или полотна 50. По торцам мембранного ряда предусмотрены торцевые пластины 52, соединенные снизу

5 ряда 47 донной пластиной 53.

По боковым поверхностям мембранного ряда 48 предусмотрены опорные ребра 54, их торцы закреплены в пазах 55 по краям торцевых пластин.

0Верхняя часть фильтрационного блока

выполнена с помощью верхней пластины 56, которая совместно с обращенными вниз боковыми участками 57 и торцевыми участками 58 образует камеру 59 для сбора пер5 меата сверху над мембранным рядом 47. В этой камере предусмотрены поперечные опорные ребра 60, на верхних участках которых имеются дугообразные выемки 61, позволяющие пермеату, собранному в камере 59, вытекать в выпуск 62,

Изображенный на фиг.4 фильтрационный блок можно по лучить еле дующим образом .

Первый конец каждого опорного ребра 54 вставляют в соответствующий краевой паз 55 одной из торцевых пластин 52 и приваривают к ней. Затем получают требуемое число мембранных пар 49 с помещенными между ними распорными элементами 50, которые выполняют, размещая сетку или полотно 50 между двумя мембранами каждой пары и закрывают каждую пару по трем сторонам с помощью адгезива или горячей закупоркой. Полученные таким образом мембранные пары 49 помещают друг за другом , начиная с упомянутой торцевой пластины 52, размещая между парами распорные элементы 50, Теперь устанавливают другую торцевую пластину 52 и соединяют ее с опорными стержнями 54, вводя свободные концы ребер в краевые пазы 55 пластины и сваривая их воедино. Теперь в промежутки между парами мембран 49 вводят связующий материал или литьевую массу сверху и снизу блока, помещая его в перевернутое и стоячее положение соответственно в форменной камере, частично заполненной литьевым материалом, причем этот материал проникает и в междоузлия распорных элементов 50. Литьевой материал вводят на расстояние около 40 мм, считая от верхней и нижней поверхности блока соответственно .

После отверждения литьевого материала формовочную камеру удаляют и после обработки низа и верха между двумя торцевыми пластинами 52 приваривают донную пластину 53.

Теперь верхнююл часть полученного блока подвергают фрезеровальной или строгальной операции для удаления материала до глубины, значительно меньшей указанного выше расстояния, например до 3 мм. За счет этого между двумя мембранами каждой пары 49 образуется свободный проход, но жидкостные проходы, образованные распорными элементами 50 между последовательными мембранными парами 49, не сообщаются.

И, наконец, путем сварки верхней пластины 56 с опорными ребрами 60 и участка- ми 57 и 58 с блоком образуют камеру сбора пермеата.

Последовательные этапы способа изготовления фильтрационного блока по данному изобретению проиллюстрированы рисунками 5-7.

На фиг,5 показан схематичный вид в разрезе сложенных в ряд мембранных пар 49 На фиг 5 не изображены распорные элементы 50 и 51 по фиг.4, так как согласно некоторым вариантам реализации способа требуемое расстояние между мебранами можно получить и без отдельных прокладочных элементов, о чем будет сказано далее. На фиг.6 показано, как связующее вещество 63 вводится в промежутки между мембранными блоками, образованными мембранными парами 49, начиная с верхней поверхности ряда до расстояния а от верхней поверхности. Если между мембранными блоками предусмотрены распорные элементы 51, то связующее будет принимать в междоузлия прокладочных элементов . Штрих-пунктирной линией 64 на фиг,6 показана глубина В, до которой материал удаляют, применяя после отверждения связующего обработку резанием или фрезерованием . В состав удаляемого материала

входит связующее, краевые участки мембранных блоков и распорные элементы 50,51 в случае, если они используются,

На фиг.7 ряд из мембранных блоков показан в его окончательном виде. Как видно

из рисунка, внутри каждого мембранного блока образован жидкостной проход 65, причем сверху мембранного ряда у него имеется ничем не ограниченное отверстие 66, идущее по всей длине мембранного блока с тем, чтобы пермеат, собираемый внутри мембранного блока, мог вытекать из блока при минимальном сопротивлении. С другой стороны, вся верхняя поверхность мембранного ряда, включая и открытые отверстия 66 в мембранном блоке, герметично отделена от жидкостных проходов для концентрата 67. образованных между мембранными блоками полосками связующего вещества 68, оставшимися между мембранными блоками,

В варианте по фиг.4 связующее вещество также вводят между мембранными блоками снизу мембранного ряда, причем за

этим не следует удаление материала. За счет такой операции между мембранными блоками у дна мембранного ряда также будут образовываться полоски связующего вещества , и кроме того мембранные блоки

будут закрыты по донным кромкам, если это не было сделано ранее. Если мембранные блоки были уже закрыты ho всем четырем краям, то при желании можно не осуществлять этап обработки на дне мембранного

ряда, хотя он может быть полезным для стабилизации мембранных блоков, С другой стороны, может возникнуть необходимость повтора всех рабочих этапов, включая и удаление материала со дна мембранного ряда, если желательно выполнить фильтрациейный блок с дополнительным выпуском из камеры пермеата у его дна

На фиг.8 изображен мембранный блок, также состоящий из двух мембран 69 и 70. Каждая мембрана образуется профилированной в одном направлении подложкой, на которую осаждено мембранное покрытие, причем профилированные поверхности мембран размещаются лицом друг к другу.

На более подробном виде на фиг.8 показано , что на обращенных друг к другу двух мембранных поверхностях имеется вертикально направленная профилированная структура, в результате чего образуется большое число узких вертикальных жидко- счных проходов 71 для пермеата. В случае изготовления ряда из показанных мембранных блоков по фиг.8 желательно размещать между блоками распорные элеменоты 51, на фиг.4.

На фиг.9 изображены две мембраны 72 и 73, соответствующие мембранам 69 и 70, показанным на фиг.8. Кроме того, мембранный блок содержит жесткий прокладочный элемент 74, размещенный между мембранами 72 и 73, причем на обеих сторонах упо- мянутого элемента предусмотрены реброобразные выступы 75, идущие перпендикулярно профилированной структуре противоположных мембранных сторон.

Так как со стороны концентрата существует сравнительно большое давление жидкости , то в ходе работы мембраны будут вжиматься s выемки между реброобразны- ми выступами, за счет чего образуются горизонтальные жидкостные проходы для обрабатываемой жидкости, и эти проходы направлены перпендикулярно жидкостным проходам на стороны пермеата.

Таким образом, при использовании изображенного мембранного блока как со стороны пермеата, так и со стороны концентрата образуются системы жидкостных проходов.

Предпочтительное распределение потока можно получить, применив мембранный блок, изображенный на фиг. 10. Он состоит из мембраны 76, профилированная структура которой соответствует структуре, упомянутой в связи с фиг.8, и другой мембраны 77 с двойной профилированной структурой, одержа- щей мелкопрофилированные зоны 78, разделенные более высокими реброобразны- ми выступами 79, которые при использовании мембранного блока в ряду образуют горизонтальные жидкостные проходы 80 со стороны концентрата, тогда как профилированная структура мембран 76 образует вертикальные жидкостные проходы 81 со стороны пермеата, что показано на фиг.11 и 12. На их фигурах каждая мембрана изображена в виде мембранного покрытия 76 и 77

соответственно, осажденного на подложку 82 и 83, состоящую из связанного полотна, профилированного согласно вышеприведенным указаниям.

Изображенный на фиг.13 фмльтрационный блок выполнен из мембранных блоков, показанных на фиг.10 с той модификацией, что мембранные блоки суживаются к боковым кромкам для получения промежутков, которые по краям фильтрационного блока

заполняются отвержденным связующим материалом 84.

На фиг.13 также видно, что в фильтрационном блоке также имеется большое число мелких вертикальных жидкостных проходов

для пермеата, от которых отделено меньшее число горизонтальных жидкостных проходов 80 для обрабатываемой жидкости.

Изображенная на фиг.14, 15, 16 кассетная рама соответствует деталям 31-34, показенным на фиг.З, и содержит четыре плоских бруса, образующих стороны рамы, это нижний брус 85, верхний брус 86 и два боковых бруса 87, 88. В боковом брусе 87 имеется отверстие 89, через которое внутренняя область кассетной рамы сообщается с трубой подачи исходной жидкости и вывода концентрата 90, в которой предусмотрено аналогичное отверстие 91.

В верхнем брусе 86 предусмотрена труба для вывода пермеата 92.

По краям боковых брусов предусмотрены канавки 93, соответствующие 0-образ- ным кольцам.

На фиг.17 и 18 изображена прямоугольпая пластина 94, соответствующая деталям 35 на фиг.З. по периферии которой предусмотрена составляющая с ней одно целое рама 95. выступающая с обеих стороне для частичного перекрытия смежных кассетных

рам 85-88 при сборке группы из кассет и пластин. С правой стороны пластины предусмотрено несколько сквозных отверстий 96, образующих жидкостные проходы между свободными зонами смежных кассетных

рам.

Если пластина 94 используется в качестве торцевой, то отверстия в ней не делаются .

Отверстия можно выполнять и по обоим

концам пластины в зависимости от желаемого распределения потока. (56) Патент ФРГ № 3505792, кл. В 01 D 25/04, 1985.

17200248718

Формула изобретения4. Устройство по п.1, отличающееся

, ., ,.тем, что оно имеет торцевые пластины,

1.Устройство для разделения жидкости кч

-..,мембранные элементы и промежуточные

мембранной фильтрацией, содержащеенк

,с-пластины, размещенные на двух паралряд съемных фильтрующих блоков, содер- ...н7 м

---5 лельных опорных стержнях, установленжащих мембраны с первой системой кана-кк

еных концами в торцевых пластинах,

лов для обеспечения контактированияF

потока подаваемой жидкости с одной по-5- Устройство по пА отличающееся

верхностью мембран и второй системой тем что устройство содержит два дополни- каналов для потока пермеата, контактиру- Q тельных стержня, расположенных парал- ющего с противоположной стороной мемб- лельно опорным стержням и аналогичным ран, средства для подвода жидкости и образом установленных в торцевых пла- удаления пермеата и концентрата, отлича- стинах, причем все четыре стержня выпол- ющееся тем, что каждый фильтрующий нены полыми и в каждом имеется блок содержит установленные на раме кас-15 шпиндель взаимодействующий с гайкой, сеты, включающие расположенные под размещенной с внешней стороны торце- прямым углом к раме и закрепленные на вой пластины и служащий для стягивания ней мембранные элементы, причем рама торцевыми пластинами мембранных эле- кассеты расположена вокруг фильтрующе- ментов.

го блока и образует с мембранными эле- 20 6. Устройство по п.5, отличающееся ментами свободную зону, находящуюся в тем, что на шпинделе установлена звездоч- контакте с первой системой каналов, и ка, с которой жестко соединена гайка, предназначена для обеспечения потока7, Устройство по п.6, отличающееся

подаваемой жидкости к одной стороне тем, что сверху каждого блока предусмот- мембраны, а между рамами кассеты, со- b рена камера для сбора пермеата. держащими фильтрующие блоки, установ-8 устройство по n-1i отличающееся

лены съемные промежуточные пластины, тем что по меньшей мере некоторые пла- при этом первая система каналов для про- стины выполнены с отверстиями в боковой хождения жидкости обеспечивает поток OQ части

жидкости вдоль обеих сторон каждой пла-g Устройство по пЛ отличающвеся

стины, а вторая система каналов размеще- тем что по меньшей мере некоторые пла- на в контакте с верхней частью стины снабжены отверстиями, выполнен- фильтрующего блока и соединена со сред- ными в боковой части с двух сторон пла- ством для удаления пермеата, причем 35 стины

смежные промежуточные пластины могут,Q Ус ойство по п.9, отличающееся

иметь отверстия длясоединения зончто мембранные элементы снабжены

фильтрации по одной или обеим сторонам неотьемлемыми или отдельными распор- плэсти н ы,

2.Устройство по п.1, отличающееся 40 ными элементами.

тем. что каждая промежуточная пластина11- Устройство по п.10, отличающееся

по периметру снабжена усилительной ра- тем что между мембранными элементами мой, выступающей над поверхностью пла- Установлены распорные элементы. стины со всех сторон, причем форма и12. Способ изготовления фильтрующеразмеры рамы таковы, что ее выступающие 45 го блока устройства для разделения жид- над поверхностью пластины участки час- кости мембранной фильтрацией путем тично перекрыты со смежной рамой фильт- последовательной установки фильтрующих рующего блока и служат средством для мембранных элементов, отличающийся снятия напряжений последней при ее гер- тем, что вводят отверждаемое жидкое свя- метичном сцеплении с промежуточной50 зующее вещество на заданную глубину пластиной.между смежными мембранными элемента3 .Устройство по п.2, отличающееся- ми блока- начиная с их кромок в области, тем, что между внешними поверхностями расположенной по длине и ширине повер- рам фильтрующего блока и внутренними 55 ХИОСТИ 6л°ка осУ ествляют свободное поверхностями усилительных рам установ- или принудительное отверждение введен- лены клинья ого связующего, вещества, после чего удаляют (утвержденное связующее на глубину меньшего размера, чем глубина введенного связующего.

13.Способ по п.12, отличающийся тем, что фильтрующий блок получают путем соединения двух, прямоугольных мембранных элементов по краям сваркой, температурной герметизацией либо склеиванием .

14.Способ по п.12, отличающийся тем, что применяют связующее, состоящее из полиуретана.

15.Способ по п. 12, отличающийся тем, что удаление материала осуществляют Фрезерованием-или строганием поверхности .

16.Способ по п.12, отличающийся тем, что отверждающее связующее вещество вводят и отверждают на двух противоположных поверхностях блока.

17.Способ по п. 16, отличающийся тем, что удаляют отвержденное связующее с двух противоположных поверхностей блока .

Реферат

Использование: в устройствах для разделения исходной жидкости на фракции концентрата и пер- меата путем мембранной фильтрации Сущность изобретения: устройство содержит группу кассет, разделенных промежуточными пластинами. Группу кассет можно сжимать воедино в продольном направлении и при необходимости отпускать, чтобы извлечь любую кассету. Каждая кассета содержит фильтрационный бпок, состоящий из ряда мембран, где предусмотрена первая система жидкостных проходов, соединяющая две свободные зоны внутри кассеты, при этом соединение упомянутых свободных зон осуществляется таким образом, чтобы получить последовательный или параллельный либо сочетание последовательного с параллельными жидкостным потоком, следующим от входа для исходной жидкости до выхода для концентрата Пермеат выводится из общей камеры расположенной над мембранами. Кроме того, в каждом мембранном ряду предусмотрена вторая система жидкостных проходов, она изолирована от упомянутой первой системы и служит для пропускания пермеа- та. проникающего через мембраны по меньшей мере к одному отдельному выпуску из каждого фильтрационного блока. В соответствии со способом изготовления фильтрационных блоков размещают в ряд конвертообразные мембранные блоки, вводят между мембранными блоками отверждаемое жидкое связующее вещество по меньшей мере, с одной стороны фильтрационного блока на заданную глубину после отверждения связующего удаляют слой связующего материала вместе с краевыми участками кромок мембранных блоков, заключенными в него, за счет фрезеровальной или строгальной обработки поверхности до глубины, которая меньше , чем глубина введенного связующего. 2 с и 15 зп. ф-пы. 17 ил. §

Формула

Фиг.1
Фиг.5
Фиа.6
66
66
JL
&Л 49.
Фиг.7
|
I t
F
76
Фиг 1О
Фиг. 11
82 76 77
84
™ 81
Фм.%
фиг. 13
91 87
Фиг. 15
/
Фиг. 15
93
94
XVIII
IL
XVHM
Фаг. /7
1
4

Авторы

Патентообладатели

Заявители

СПК: B01D63/081 B01D63/082 B01D65/00 B01D69/10

МПК: B01D B01D67/00 B01D29/00 B01D65/00 B01D69/10 B01D69/06 B01D25/00 B01D71/68 B01D71/34 B01D61/00 B01D61/18 B01D63/00 B01D63/08

Публикация: 1993-11-15

Дата подачи заявки: 1990-06-06

0
0
0
0

Комментарии

Написать комментарий
Невозможно загрузить содержимое всплывающей подсказки.
Поиск по товарам