RU2060802C1 - Мембранный модуль - Google Patents
Мембранный модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060802C1 RU2060802C1 SU5066698A RU2060802C1 RU 2060802 C1 RU2060802 C1 RU 2060802C1 SU 5066698 A SU5066698 A SU 5066698A RU 2060802 C1 RU2060802 C1 RU 2060802C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membranes
- membrane
- impermeable
- film
- module
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к мембранной технике, а именно к спиральному мембранному модулю, содержащему ионообменные мембраны и может быть использован для обессоливания водных растворов углеводов, природных и синтетических полимеров. Сущность изобретения: мембранный модуль представляет собой корпус с тремя смежными рабочими катионо-и анионообменными мембранами. Боковые стенки двух других камер образованы, соответственно, катионообменной мембраной и непроницаемой инертной поверхностью и анионообменной мембраной и непроницаемой поверхностью. Каждая камера модуля снабжена патрубками для ввода и вывода рабочих растворов. Непроницаемая инертная поверхность выполнена в виде пленки, модуль содержит центральный цилиндрический элемент, в пазах которого зафиксированы мембраны и непроницаемая инертная пленка, мембраны и пленка отделены друг от друга сетками-сепараторами. Рабочие камеры выполнены навивкой мембран, пленки и сеток-сепараторов на центральный цилиндрический элемент, при этом свернутый многослойный рулон герметизирован в цилиндрическом корпусе. 3 ил.
Description
Изобретение относится к мембранной технике, а именно к спиральному мембранному модулю с использованием ионнообменных мембран.
Предлагаемый модуль предназначен для обессоливания водных растворов неэлектролитов и полиэлектролитов, в частности белков, методом нейтрализационного диализа. Изобретение может быть использовано для обессоливания водных растворов углеводов (глюкозы, сахарозы, лактозы, лактулозы и т. д.), водных растворов природных и синтетических полимеров (декстрана, B-винилпирролидона, различных водорастворимых белков).
В описании используются следующие термины и сокращения:
А мембрана анионообменная мембрана, например, Neoseрta АМ-2 [1] производства Японии (толщина 0,13 мм, ионнообменная емкость 1,8 мг-экв/г, содержание воды в сухой мембране 0,25 г/г);
Ralex VA-2 [2 и 3] производства Чехословакии (0,57 мм, 1,8 мг-экв/г), 0,51 г/г);
МАК-2 [4] производства России (0,6 мм, 0,8 мг-экв/г, 0,60 г/г);
К-мембрана катионообменная мембрана, например, Neosepta СМ-2 [1] производства Японии (толщина 0,13 мм, ионнообменная емкость 1,90 мг-экв/г, содержание воды в сухой мембране 0,30 г/г);
Ralex КS-1 [2 и 3] производства Чехословакии (0,52 мм, 2,20 мг-экв/г, 0,55 г/г);
МКК-1 [4] производства России (0,62 мм, 2,0 мг-экв/г, 0,7 г/г).
А мембрана анионообменная мембрана, например, Neoseрta АМ-2 [1] производства Японии (толщина 0,13 мм, ионнообменная емкость 1,8 мг-экв/г, содержание воды в сухой мембране 0,25 г/г);
Ralex VA-2 [2 и 3] производства Чехословакии (0,57 мм, 1,8 мг-экв/г), 0,51 г/г);
МАК-2 [4] производства России (0,6 мм, 0,8 мг-экв/г, 0,60 г/г);
К-мембрана катионообменная мембрана, например, Neosepta СМ-2 [1] производства Японии (толщина 0,13 мм, ионнообменная емкость 1,90 мг-экв/г, содержание воды в сухой мембране 0,30 г/г);
Ralex КS-1 [2 и 3] производства Чехословакии (0,52 мм, 2,20 мг-экв/г, 0,55 г/г);
МКК-1 [4] производства России (0,62 мм, 2,0 мг-экв/г, 0,7 г/г).
Непроницаемая пленка полиэтиленовая толщиной 0,5 мм.
Сетка-сепаратор из полиэтилена или пропилена толщиной 1 мм.
Известен мембранный модуль, используемый для обессоливания водных растворов неэлектролитов, в частности метанола, методом нейтрализационного диализа [5] Этот метод основан на способности ионообменных мембран пропускать противоионы и служить барьером для коионов.
Известный плоский модуль представляет собой корпус, включающий три камеры: средняя камера обессоливания образована катионо- и анионообменной мембранами, две наружных камеры образованы стенкой корпуса и катионообменной мембраной (кислотная камера), стенкой корпуса и анионообменной мембраной (щелочная камера), соответственно. Модуль имеет также патрубки для ввода, соответственно, растворов кислоты, щелочи и обессоливаемого раствора и патрубки для вывода растворов.
Модуль работает следующим образом.
В камере обессоливания циркулирует водный обессоливаемый раствор, в наружных камерах водный раствор кислоты и щелочи, соответственно. При этом происходит обмен катионов солей на ионы водорода через катионообменную мембрану и анионов солей на ионы гидроксила через анионообменную мембрану. Реакция нейтрализации, протекающая в камере обессоливания, непрерывно сдвигает равновесие, что позволяет достичь высокой степени обессоливания.
Для решения таких задач, как обессоливание морской воды [6] используют мембранный модуль, содержащий плоские пакеты чередующихся пар А- и К-мембран марки Neosepta. Такие пакеты фиксируются в аппарате типа фильтр-пресса фирмы Тokuyma Soda Co. Ltd.
Основным недостатком известного мембранного модуля является невозможность обессоливания небольших количеств растворов, что необходимо в лабораторной и препаративной биотехнологической практике.
Задача изобретения создание мембранного модуля, позволяющего проводить масштабирование процесса обессоливания в широком диапазоне объемов обессоливаемых растворов.
Это достигается с помощью мембранного модуля, включающим центральный цилиндрический элемент 1, в пазах которого фиксируются края катионообменной 2, анионообменной 3 мембран и непроницаемой инертной пленки 4. Обе мембраны и непроницаемая пленка отделены друг от друга сетками-сепараторами 5 с образованием камеры обессоливания между катионо- и анионообменной мембранами, кислотной камеры между катионообменной мембраной и непроницаемой пленкой и щелочной камеры между анионообменной мембраной и непроницаемой пленкой. Каждая сетка-сепаратор имеет по периметру слой герметика. Все перечисленные камеры образованы навивкой в рулон мембран 2 и 3, пленки 4 и сеток-сепараторов 5 на цилиндрический элемент 1. Свернутый многослойный рулон фиксируется и герметизируется цилиндрическим корпусом 6, имеющим выходные патрубки 10, 11, 12 для обессоливаемого, кислотного и щелочного растворов, соответственно. Вход этих растворов в модуль осуществляется через входные патрубки 7, 8, 9, расположенные на цилиндрическом элементе.
На фиг. 1 изображена конструкция известного единичного мембранного плоского модуля, где: 1 элементы корпуса; 2 сетки-сепараторы; А анионообменная мембрана; К катионообменная мембрана; 3, 4, 5 входные патрубки для обессоливаемого, щелочного и кислотного растворов, соответственно; 6, 7, 8 выходные патрубки для этих растворов.
На фиг. 2 конструкция известного многокамерного мембранного плоского модуля, где: 1 элементы корпуса; 2 сетки-сепараторы; А анионообменная мембрана; К катионообменная мембрана; 3, 4, 5 входные патрубки для обессоливаемого, щелочного и кислотного растворов соответственно; 6, 7, 8 выходные патрубки для этих растворов.
На фиг. 3 конструкция предлагаемого спирального мембранного модуля, где: 1 цилиндрический элемент; 2 катионообменная мембрана; 3 анионообменная мембрана; 4 непроницаемая инертная пленка; 5 сетки-сепараторы; 6 цилиндрический корпус; 7, 8, 9 входные патрубки для обессоливаемого, кислотного и щелочного растворов, соответственно; 10, 11, 12 выходные патрубки для этих растворов.
Отличительными признаками предлагаемой конструкции является наличие центрального цилиндрического элемента и проницаемой инертной пленки. Только при наличии непроницаемой инертной пленки удается создать трехкамерную спиральную конструкцию в отличие от многочисленных двухкамерных спиральных конструкций, используемых для ультрафильтрации и обратного осмоса [7]
П р и м е р 1. Обессоливание водного раствора глюкозы (100 мл) с концентрацией 150 г/л, содержащего 0,1 н NaCl, проводят в спиральном модуле с длиной центрального цилиндрического элемента 10 см и его диаметром 2,5 см. Активная площадь каждой мембраны 0,02 м2. Для изготовления модуля использованы гетерогенные К мембрана МКК-1 и А мембрана МАК-2 размером 10 x 25 см. В качестве непроницаемой пленки используют полиэтиленовую пленку толщиной 0,5 мм. В качестве сеток-сепараторов используют полиэтиленовые сетки толщиной 1 мм. Диаметр модуля в рабочем состоянии 5,5 см. Камеры модуля при этом имеют емкость 20 см3. Циркуляция растворов соляной кислоты и едкого натрия (концентрация 0,08 н.) и обессоливаемого раствора осуществляется с помощью многоканального перистальтического насоса со скоростью 75 ± 5 мл/мин. Через 6 мин достигается 90% обессоливание, через 90 мин 99% Получают 98 мл глюкозы с концентрацией 129 г/л. Выход: 84%
П р и м е р 2. На модуле, конструкция которого описана в примере 1, проводят обессоливание водного раствора лактозы (100 мл) с концентрацией 150 г/л, содержащего 0,1 н. NaCl. Через 60 мин достигается 93% обессоливание, через 90 мин 99% Получают 98 мл лактозы с концентрацией 141 г/л. Выход: 92%
П р и м е р 3. Обессоливание молочной сыворотки (200 мл) с концентрацией белка 5,12 мг/мл проводят в спиральном мембранном модуле с длиной центрального цилиндрического элемента 10 см и его диаметром 2,5 см. Активная площадь каждой мембраны 0,04 м2. Для изготовления модуля используют гетерогенные мембраны Ralex: катионообменная КS-1 и анионообменная VA-2 размером 10 x 50 см. Диаметр модуля в рабочем состоянии 10 см, емкость камер 40 см3.
П р и м е р 1. Обессоливание водного раствора глюкозы (100 мл) с концентрацией 150 г/л, содержащего 0,1 н NaCl, проводят в спиральном модуле с длиной центрального цилиндрического элемента 10 см и его диаметром 2,5 см. Активная площадь каждой мембраны 0,02 м2. Для изготовления модуля использованы гетерогенные К мембрана МКК-1 и А мембрана МАК-2 размером 10 x 25 см. В качестве непроницаемой пленки используют полиэтиленовую пленку толщиной 0,5 мм. В качестве сеток-сепараторов используют полиэтиленовые сетки толщиной 1 мм. Диаметр модуля в рабочем состоянии 5,5 см. Камеры модуля при этом имеют емкость 20 см3. Циркуляция растворов соляной кислоты и едкого натрия (концентрация 0,08 н.) и обессоливаемого раствора осуществляется с помощью многоканального перистальтического насоса со скоростью 75 ± 5 мл/мин. Через 6 мин достигается 90% обессоливание, через 90 мин 99% Получают 98 мл глюкозы с концентрацией 129 г/л. Выход: 84%
П р и м е р 2. На модуле, конструкция которого описана в примере 1, проводят обессоливание водного раствора лактозы (100 мл) с концентрацией 150 г/л, содержащего 0,1 н. NaCl. Через 60 мин достигается 93% обессоливание, через 90 мин 99% Получают 98 мл лактозы с концентрацией 141 г/л. Выход: 92%
П р и м е р 3. Обессоливание молочной сыворотки (200 мл) с концентрацией белка 5,12 мг/мл проводят в спиральном мембранном модуле с длиной центрального цилиндрического элемента 10 см и его диаметром 2,5 см. Активная площадь каждой мембраны 0,04 м2. Для изготовления модуля используют гетерогенные мембраны Ralex: катионообменная КS-1 и анионообменная VA-2 размером 10 x 50 см. Диаметр модуля в рабочем состоянии 10 см, емкость камер 40 см3.
Процесс обессоливания молочной сыворотки ведут в условиях примера 1. Через 90 мин достигается 94% обессоливание. Получают 197 мл обессоленной сыворотки с концентрацией молочных белков 4,78 мг/мл, что соответствует 91% выходу.
Claims (1)
- Мембранный модуль для обессоливания нейтрализационным диализом, содержащий корпус, включающий три смежные рабочие камеры, при этом боковые стенки камеры обессоливания образованы катионо- и анионообменными мембранами, боковые стенки двух других камер образованы соответственно катионообменной мембраной и непроницаемой инертной поверхностью и анионообменной мембраной и непроницаемой инертной поверхностью, а каждая камера снабжена патрубками ввода и вывода растворов, отличающийся тем, что он снабжен центральным цилиндрическим элементом с тремя продольными пазами, в которых зафиксированы стенки камер, и сетками-сепараторами, расположенными внутри камер, корпус выполнен цилиндрическим, непроницаемая инертная поверхность выполнена в виде пленки, а рабочие камеры выполнены навивкой мембран, непроницаемых пленок и сеток-сепараторов на центральный цилиндрический элемент, при этом образованный многослойный рулон зафиксирован в цилиндрическом корпусе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5066698/26 RU2060802C1 (ru) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Мембранный модуль |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5066698/26 RU2060802C1 (ru) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Мембранный модуль |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2060802C1 true RU2060802C1 (ru) | 1996-05-27 |
RU5066698A RU5066698A (ru) | 1996-10-10 |
Family
ID=21615368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5066698/26 RU2060802C1 (ru) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Мембранный модуль |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2060802C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470698C2 (ru) * | 2008-04-08 | 2012-12-27 | Холгер КНАППЕ | Сборный кожух мембраны, элементы кожуха мембраны и способ их изготовления |
RU2618839C2 (ru) * | 2015-09-07 | 2017-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Способ селективного извлечения доннановским диализом ионов электролита из раствора с фенилаланином |
RU2813880C1 (ru) * | 2023-06-28 | 2024-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Электроионитный аппарат |
-
1992
- 1992-10-12 RU SU5066698/26 patent/RU2060802C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Sudoh M., Kawamori M., Minamoto K., Anzai. K. Effect intramembrane stracture on transport properties of cations exchange membranes prepared by paste method, - J. Chem. Eng. Jap., 1990, 23, pp.728-734. 2. Авторское свидетельство Чехословакии N 247833, кл. C 08J 5/22, 1989. 3. Авторское свидетельство Чехословакии N 235485, кл. C 08J 5/22, 1987. 4. Глазкова И.Н. и Глухова Л.П. Методы исследования физико-химических свойств ионообменных мембран. Учебно-методическое пособие. М.: ЦНИИатоминформ, 1981, с.96. 5. Jgawa M., Echizenja K., Hayashita T., Seno M. Neutralization dialysis for deionization, - Bull. Shem. Soc. Jap., 1987, 60, 1987, p.381. 6. Jgawa M., Echizenja K., Hayashita T., Seno M. Donnan dialysis desalination, - Chem. Zett. Chem. Soc. Jap., 1986, p.287. 7. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978, с.352. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470698C2 (ru) * | 2008-04-08 | 2012-12-27 | Холгер КНАППЕ | Сборный кожух мембраны, элементы кожуха мембраны и способ их изготовления |
RU2618839C2 (ru) * | 2015-09-07 | 2017-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Способ селективного извлечения доннановским диализом ионов электролита из раствора с фенилаланином |
RU2813880C1 (ru) * | 2023-06-28 | 2024-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Электроионитный аппарат |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5240579A (en) | Electrodialysis reversal process and apparatus with bipolar membranes | |
JP4778664B2 (ja) | 電気透析用の装置および方法 | |
US5154809A (en) | Process for purifying water | |
US5948230A (en) | Electrodialysis including filled cell electrodialysis (Electrodeionization) | |
USRE35741E (en) | Process for purifying water | |
AU587407B2 (en) | Osmotic concentration by membrane | |
KR100441461B1 (ko) | 탈이온수제조방법및장치 | |
US4110175A (en) | Electrodialysis method | |
US9969628B2 (en) | Electrodialysis | |
CN101486503B (zh) | 饮用水的制造方法 | |
JP4303242B2 (ja) | 電気式脱塩モジュール及び該モジュールを備えた装置 | |
JP3273707B2 (ja) | 電気脱イオン法による脱イオン水の製造法 | |
RU2060802C1 (ru) | Мембранный модуль | |
Wang et al. | Transport of glycine by neutralization dialysis | |
US4769152A (en) | Process for removing electrolyte | |
JPS6323829A (ja) | ジクロルヒドリンの連続製造方法 | |
CA1327756C (en) | Method of making sterile, non-pyrogenic, solutions | |
SU1219111A1 (ru) | Электродиализатор | |
JPS6357085B2 (ru) | ||
JPS636050B2 (ru) | ||
Shackelford | Bibliography of Membrane Technology Pertaining to Saline Water Desalination | |
JPH0221855B2 (ru) | ||
Porozhnyy et al. | P-3-12. NEUTRALIZATION DIALYSIS OF THE MIXED SOLUTION OF SODIUM CHLORIDE AND PHENYLALANINE. MODEL AND EXPERIMENT. | |
CZ190891A3 (en) | spiral-wound membrane module for neutralization dialysis de-salting process | |
RU95109133A (ru) | Установка для получения питьевой воды |