RU2050177C1

RU2050177C1 - Membrane member for liquid mediums separations by ultrafiltration method

Info

Publication number: RU2050177C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Лобасенко; С.В. Карпычев; А.А. Хитов; А.Н. Потапов
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: inside tubular skeleton with membrane on inner surface there is mounted cylinder, on which movable turbulizing device made as a set f plates is fixed. Plates are located tangentially or surface of cylinder at inclination angle of 30 45 deg. EFFECT: increased productivity. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к разделению жидкостей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в химической, микробиологической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности для осуществления процессов обратного осмоса и ультрафильтрации. The invention relates to the separation of liquids using semipermeable membranes and can be used in chemical, microbiological, food, medical and other industries for the implementation of reverse osmosis and ultrafiltration processes.

Известен аппарат трубчатого типа [1] содержащий сердечник, имеющий на поверхности продольные каналы для подвода раствора, последовательно покрытый полупроницаемой мембраной и подложкой, изготовленной путем оплетки мембраны синтетическим волокном. Known apparatus of the tubular type [1] containing a core having longitudinal channels on the surface for supplying a solution, sequentially coated with a semipermeable membrane and a substrate made by braiding the membrane with synthetic fiber.

Недостатком такой конструкции является образование слоя концентрационной поляризации у поверхности мембраны, что ведет к увеличению концентрации растворенного вещества у ее поверхности, отрицательно влияющей на производительность аппарата. The disadvantage of this design is the formation of a concentration polarization layer at the membrane surface, which leads to an increase in the concentration of solute at its surface, which negatively affects the performance of the apparatus.

Известен аппарат трубчатого типа, содержащий винтовые лопасти из эластичного материала, соприкасающиеся с поверхностью мембраны и вращающиеся под действием потока жидкости [2]
Недостатком аппарата такого типа является повышенное гидравлическое сопротивление потоку жидкости вследствие вращения лопастей, что ведет к увеличению энергоемкости оборудования.Known apparatus of the tubular type, containing helical blades of elastic material in contact with the surface of the membrane and rotating under the action of a fluid flow [2]
A disadvantage of this type of apparatus is the increased hydraulic resistance to fluid flow due to the rotation of the blades, which leads to an increase in the energy consumption of the equipment.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому аппарату является трубчатый элемент [3] содержащий пористый трубчатый элемент с расположенной на его внутренней поверхности полупроницаемой мембраной и турбулизирующее устройство в виде спирали, имеющее в сечении многоугольник, который своими гранями соприкасается с мембраной, образуя винтовые каналы. The closest in technical essence to the proposed apparatus is a tubular element [3] containing a porous tubular element with a semi-permeable membrane located on its inner surface and a turbulent device in the form of a spiral, having a polygon in cross section, which contacts the membrane with its faces, forming helical channels.

Недостатком такой конструкции является сложность и трудоемкость изготовления. Кроме того, поток, проходящий по каналам, образованным турбулизирующим устройством, постоянен во времени и направлению. Это означает, что данное устройство мало повлияет на предотвращение образования слоя концентрационной поляризации, а это ставит под сомнение эффективность самой конструкции. The disadvantage of this design is the complexity and complexity of manufacturing. In addition, the flow passing through the channels formed by the turbulizing device is constant in time and direction. This means that this device will have little effect on preventing the formation of a concentration polarization layer, and this casts doubt on the effectiveness of the structure itself.

Цель изобретения увеличение производительности мембранного элемента. The purpose of the invention is the increase in productivity of the membrane element.

Указанная цель достигается за счет того, что в трубчатом элементе расположен цилиндр, на котором закрепляется подвижное турбулизирующее устройство, установленное в кольцевом зазоре, образованном цилиндром и мембраной, выполненное в виде набора пластин, закрепленных в обойме, которые расположены тангенциально к продольной оси трубчатого элемента под углом наклона, равным 30 45^о.This goal is achieved due to the fact that in the tubular element there is a cylinder on which a movable turbulizing device is mounted, installed in an annular gap formed by a cylinder and a membrane, made in the form of a set of plates fixed in a holder, which are located tangentially to the longitudinal axis of the tubular element under angle of inclination equal to 30 45 ^about .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: конструкцией самого турбулизирующего устройства, выполненного в виде набора пластин, установленных наклонно и закрепленных в обойме. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new elements: the design of the turbulizing device itself, made in the form of a set of plates mounted obliquely and fixed in a clip.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого элемента; на фиг. 2 турбулизирующее устройство; на фиг. 3 вид обоймы в аксонометрии. In FIG. 1 shows a General view of the proposed element; in FIG. 2 turbulizing device; in FIG. 3 type of clip in a perspective view.

Трубчатый мембранный элемент представляет собой пористый каркас 1, на его внутренней стороне расположена подложка 2 из пористого материала, на которую уложена полупроницаемая мембрана 3. Внутри трубчатого элемента установлен цилиндр 4 так, что между мембраной и цилиндром образуется кольцевой зазор, в котором устанавливается турбулизирующее устройство 5, состоящее из пластин 6, закрепленных в обойме. Подвод обрабатываемой среды осуществляется через крышку 7. The tubular membrane element is a porous frame 1, on its inner side there is a substrate 2 of porous material on which a semi-permeable membrane 3 is laid. Inside the tubular element is a cylinder 4 so that an annular gap is formed between the membrane and the cylinder, in which a turbulizing device 5 is installed consisting of plates 6 fixed in a holder. The supply of the processed medium is carried out through the cover 7.

Элемент работает следующим образом. The element works as follows.

Исходный раствор, предназначенный для разделения, подается под давлением через патрубок крышки 7 и проходит через турбулизирующее устройство 5, вследствие чего оно приобретает вращательное движение, а вместе с ним и поток жидкости. По мере движения раствора вдоль мембраны часть раствора, проходя через мембрану 3, проникает через подложку 2 и пористый каркас 1 и выводится наружу, а сконцентрированный продукт выходит из кольцевого зазора. The initial solution intended for separation is supplied under pressure through the nozzle of the lid 7 and passes through a turbulizing device 5, as a result of which it acquires a rotational movement, and with it the fluid flow. As the solution moves along the membrane, part of the solution, passing through the membrane 3, penetrates through the substrate 2 and the porous frame 1 and is brought out, and the concentrated product leaves the annular gap.

Выбор угла наклона пластин турбулизирующего устройства в пределах 30 45^о создает наиболее интенсивный вихревой поток. Угол, меньший указанных пределов, не будет обеспечивать создания потока необходимой величины, так как поток жидкости, проходящий через лопасти, не способен придать турбулизирующему устройству высокую скорость вращения, а это в свою очередь приведет к невысокой степени вихревого потока.The choice of the angle of inclination of the plates of the turbulizing device within 30 45 ^about creates the most intense vortex flow. An angle smaller than the specified limits will not ensure the creation of a flow of the required size, since the fluid flow passing through the blades is not able to give the turbulizing device a high rotation speed, and this in turn will lead to a low degree of vortex flow.

Угол, больший 45^о, создает повышенное гидравлическое сопротивление потоку со стороны пластин, что приведет к значительному увеличению энергопотребления.An angle greater than ^about 45 creates an increased hydraulic resistance to flow from the side plates, which will lead to a significant increase in power consumption.

Применение мембранного элемента с турбулизирующим устройством данной конструкции позволяет увеличить производительность процесса. Кроме того, эта конструкция значительно проще в технологическом выполнении по сравнению с прототипом. The use of a membrane element with a turbulizing device of this design allows to increase the productivity of the process. In addition, this design is much easier in technological execution compared to the prototype.

Claims

1. A MEMBRANE ELEMENT FOR SEPARATION OF LIQUID MEDIA BY THE ULTRAFILTRATION METHOD, comprising a porous tubular frame with a semipermeable membrane located on its inner surface and a turbulizing device, characterized in that it is equipped with a cylinder located inside the frame, a turbulizing device is installed in the annular gap between the cylinder cylinder and made movable in the form of a set of plates located tangentially to the outer surface of the cylinder.

2. The element according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the plates is 30 - 45 ^o .