RU2171133C2 - Diaphragm unit - Google Patents
Diaphragm unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2171133C2 RU2171133C2 RU99122728A RU99122728A RU2171133C2 RU 2171133 C2 RU2171133 C2 RU 2171133C2 RU 99122728 A RU99122728 A RU 99122728A RU 99122728 A RU99122728 A RU 99122728A RU 2171133 C2 RU2171133 C2 RU 2171133C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- filtrate
- concentrate
- pockets
- relief elements
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к мембранным устройствам, в частности к мембранным устройствам карманообразного типа, и может быть использовано при изготовлении мембранных фильтров для разделения жидких или газообразных сред, например, для очистки воды, воздуха, разделения крови при плазмаферезе и др. The invention relates to membrane devices, in particular to pocket-type membrane devices, and can be used in the manufacture of membrane filters for the separation of liquid or gaseous media, for example, for the purification of water, air, blood separation by plasmapheresis, etc.
Известно мембранное устройство [1] , содержащее размещенный в корпусе мембранный модуль, выполненный в виде набора плоских полупроницаемых мембран и размещенных между ними сепараторно-дренажных прокладок, образующих за счет соответствующей герметизации боковых кромок чередующиеся проточные щелевые камеры концентрата и фильтрата. Герметизация этих щелевых камер обеспечивается за счет планок из термопластичного материала, размещенных вдоль боковых по отношению к потоку концентрата или потоку фильтрата сторон. Корпус устройства выполнен в виде элементов из эластичного и термопластичного материала, герметично соединенных друг с другом, а также с мембранным модулем с образованием в боковых стенках корпуса с внутренней стороны полостей для подвода и отвода разделяемой среды (концентрата), расположенных напротив друг друга, и полости для отвода пермеата (фильтрата) в третьей боковой стороне корпуса. Указанные полости сообщаются с соответствующими патрубками. A membrane device [1] is known that contains a membrane module located in the housing, made in the form of a set of flat semipermeable membranes and separator-drainage gaskets placed between them, which form, through appropriate sealing of the side edges, alternating flow-through slit chambers of the concentrate and filtrate. The sealing of these slotted chambers is ensured by strips of thermoplastic material placed along the sides with respect to the concentrate stream or the sides filtrate stream. The body of the device is made in the form of elements of elastic and thermoplastic material, hermetically connected to each other, as well as with a membrane module with the formation in the side walls of the housing on the inner side of the cavities for supplying and discharging the shared medium (concentrate), located opposite each other, and the cavity for removal of permeate (filtrate) in the third side of the housing. These cavities communicate with the corresponding nozzles.
Разделяемая жидкость (концентрат) подается в мембранное устройство через патрубок подвода и через соответствующую полость попадает в щелевые камеры концентрата. В этих камерах благодаря сепараторно-дренажным прокладкам концентрат распределяется по поверхности мембран, протекает по этим камерам, попадает в полость отвода концентрата и выводится через соответствующий патрубок из мембранного устройства. Фильтрат проникает через поры мембран, поступает в полость отвода фильтрата и через соответствующий патрубок выводится из мембранного устройства. The separated liquid (concentrate) is supplied to the membrane device through the supply pipe and through the corresponding cavity enters the slotted chambers of the concentrate. In these chambers, due to separator-drainage gaskets, the concentrate is distributed over the surface of the membranes, flows through these chambers, enters the cavity of the concentrate outlet and is discharged through the corresponding pipe from the membrane device. The filtrate penetrates through the pores of the membranes, enters the cavity of the filtrate and through the corresponding pipe is removed from the membrane device.
Выполнение мембранного блока в виде пакета щелевых камер позволяет эффективно использовать объем корпуса, однако при изготовлении данного устройства возникают серьезные проблемы, связанные со сборкой мембранного модуля и герметизацией щелевых камер и мембранного блока в целом внутри корпуса, поскольку мембранный блок изготавливается из набора отдельных мембран. The implementation of the membrane block in the form of a package of slotted chambers allows you to effectively use the volume of the housing, however, in the manufacture of this device there are serious problems associated with the assembly of the membrane module and the sealing of the slotted chambers and the membrane block as a whole inside the housing, since the membrane block is made of a set of separate membranes.
Известно мембранное устройство [2], содержащее корпус коробчатого типа с крышками, в котором размещена зигзагообразно сложенная пара мембран, между которыми образован канал для сбора фильтрата. Устройство содержит патрубки для концентрата и фильтрата, а также корпусные элементы, обеспечивающие протекание концентрата вдоль поверхности мембран. Проникший через мембраны фильтрат попадает в канал между мембранами и через сообщающиеся с этим каналом патрубки выводится из устройства. A membrane device [2] is known, comprising a box-type case with covers, in which a zigzag folded pair of membranes is placed, between which a channel for collecting the filtrate is formed. The device contains nozzles for concentrate and filtrate, as well as housing elements that ensure the flow of concentrate along the surface of the membranes. The filtrate penetrated through the membranes enters the channel between the membranes and is discharged from the device through the pipes in communication with this channel.
В данном устройстве используется целая неразрезанная полоса мембранного материала, что упрощает изготовление мембранного узла. Однако, к недостаткам этого устройства следует отнести сложность конструкции корпуса, которая должна обеспечить протекание концентрата вдоль поверхности мембран, и низкую производительность устройства, обусловленную малой площадью сечения канала между мембранами, через который выводится фильтрат. This device uses a whole uncut strip of membrane material, which simplifies the manufacture of the membrane unit. However, the disadvantages of this device include the complexity of the housing design, which should ensure the flow of concentrate along the surface of the membranes, and the low productivity of the device due to the small cross-sectional area of the channel between the membranes through which the filtrate is discharged.
Известно мембранное устройство [3], содержащее корпус, имеющий полости для подвода и отвода концентрата, расположенные напротив друг друга, и каналы для отвода фильтрата, расположенные напротив друг друга на противоположных боковых сторонах корпуса. Указанные полости сообщаются с соответствующими патрубками. Корпус разделен продольными и поперечными перегородками на секции, в которых размещены мембранные модули, каждый из которых выполнен в виде зигзагообразно сложенной плоской мембраны, закрепленной в местах перегиба на опорных стержнях. Сложенная таким образом мембрана образует чередующиеся щелевые камеры (карманы) для концентрата и фильтрата, при этом перегородки с боковой стороны мембраны имеют прорези для протекания концентрата через соответствующие щелевые камеры, а камеры фильтрата соединены с каналом для сбора фильтрата. A membrane device [3] is known, comprising a housing having cavities for supplying and discharging the concentrate located opposite each other, and channels for draining the filtrate located opposite each other on opposite sides of the housing. These cavities communicate with the corresponding nozzles. The body is divided by longitudinal and transverse partitions into sections in which the membrane modules are placed, each of which is made in the form of a zigzag folded flat membrane, fixed at the bend points on the support rods. The membrane folded in this way forms alternating slit chambers (pockets) for the concentrate and the filtrate, while the partitions on the side of the membrane have slots for the concentrate to flow through the corresponding slit chambers, and the filtrate chambers are connected to the filtrate collection channel.
Особенностью данной конструкции является мембранный модуль карманного типа, для изготовления которого используется непрерывная лента мембранного материала, сложенная зигзагообразно. Так называемые "карманы" образуются за счет герметизации области между двумя соседними боковыми кромками сложенной указанным образом мембраны и открытого щелевого канала между ними. По щелевым каналам протекает концентрат, а в смежных карманах - фильтрат, поток которого отводится в направлении, перпендикулярном потоку концентрата. Такая конструкция позволяет эффективно использовать объем корпуса и обеспечивает высокую производительность. Основные проблемы при изготовлении таких устройств связаны с герметизацией карманов, а именно технологичностью операций герметизации и ее надежностью. В частности, в данной конструкции герметизация боковых кромок обеспечивается за счет плотного размещения мембранного узла между перегородками, разделяющими корпус устройства, при этом для протекания концентрата в перегородках выполнены прорези. Такое соединение не может обеспечить надежную герметизацию карманов, поэтому места соединения боковых кромок мембраны с поверхностью перегородок дополнительно покрыты клеем или герметиком. В целом это усложняет конструкцию мембранного устройства и технологию его сборки. A feature of this design is a pocket-type membrane module, for the manufacture of which a continuous tape of membrane material folded in a zigzag fashion is used. The so-called "pockets" are formed by sealing the area between two adjacent lateral edges of the membrane folded in the indicated manner and the open slot channel between them. Concentrate flows through slotted channels, and in adjacent pockets - filtrate, whose flow is discharged in the direction perpendicular to the concentrate flow. This design allows you to effectively use the volume of the case and provides high performance. The main problems in the manufacture of such devices are related to the sealing of pockets, namely the manufacturability of sealing operations and its reliability. In particular, in this design, the sealing of the lateral edges is ensured by the tight placement of the membrane assembly between the partitions separating the device case, and for the flow of the concentrate, cuts are made in the partitions. Such a connection cannot provide reliable sealing of the pockets; therefore, the joints of the lateral edges of the membrane with the surface of the partitions are additionally coated with glue or sealant. In general, this complicates the design of the membrane device and the technology of its assembly.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является мембранное устройство [4], содержащее корпус, образующий проточную камеру и имеющий в противоположных боковых стенках с внутренней стороны полости подвода и сбора концентрата, а с внешней стороны - патрубок ввода и патрубок вывода концентрата, сообщающиеся с упомянутыми полостями подвода и сбора концентрата соответственно, и крышку, герметично соединяемую с корпусом посредством фланцев и имеющую с внутренней стороны полость отбора фильтрата, а с внешней стороны - патрубок отвода фильтрата, сообщающийся с полостью отбора фильтрата. В корпусе размещен мембранный модуль, выполненный в виде зигзагообразно сложенной плоской мембраны, боковые кромки которой попарно и герметично соединены между собой с образованием пакета параллельных плоских карманов для фильтрата и проточных каналов между ними для концентрата, а смежные плоские части мембраны разделены сепарационными элементами, предназначенными также для распределения концентрата по поверхности мембраны и сбора фильтрата с обратной поверхности мембраны. Указанные сепарационные элементы выполнены в виде полосок турбулизатора и листов дренажа, уложенных в проточных каналах для концентрата и карманах для фильтрата соответственно. Мембранный модуль помещен в проницаемую жесткую оболочку, установленную на герметизирующей прокладке, что в совокупности позволяет разделить полости подвода и сбора концентрата, оставив их соединенными только через проточные каналы между карманами. Closest to the claimed invention is a membrane device [4], comprising a housing forming a flow chamber and having in opposite side walls on the inside of the supply and collection cavity of the concentrate, and on the outside, an input pipe and a concentrate output pipe communicating with said supply cavities and collecting concentrate, respectively, and a lid hermetically connected to the housing by means of flanges and having a filtrate extraction cavity on the inside, and a filter outlet pipe on the outside ata communicating with the cavity selection filtrate. The housing contains a membrane module made in the form of a zigzag folded flat membrane, the lateral edges of which are pairwise and hermetically connected to form a packet of parallel flat pockets for the filtrate and flow channels between them for the concentrate, and the adjacent flat parts of the membrane are separated by separation elements, also designed for distributing the concentrate over the membrane surface and collecting the filtrate from the back of the membrane. These separation elements are made in the form of strips of a turbulator and drainage sheets laid in flow channels for concentrate and pockets for leachate, respectively. The membrane module is placed in a permeable rigid shell mounted on a sealing gasket, which together allows you to separate the supply and collection cavities of the concentrate, leaving them connected only through the flow channels between the pockets.
Сочетая в себе указанные преимущества мембранных устройств карманного типа, данная конструкция сложна в изготовлении, главным образом, в части операций складывания из мембранной ленты мембранного модуля, размещения между сложенными частями мембраны сепарационных элементов и укладки мембранного модуля в проницаемую оболочку. Требуются специальные приспособления, удерживающие формуемый модуль до его укладки в упомянутую оболочку. Combining these advantages of pocket-type membrane devices, this design is difficult to manufacture, mainly in terms of folding operations of the membrane module from the membrane tape, placing separation elements between the folded parts of the membrane and laying the membrane module in a permeable shell. Special devices are required that hold the moldable module until it is placed in the said shell.
Кроме того, тонкая очистка жидкостей и газов требует сочетания нескольких уровней разделения с различными физико-химическими механизмами, например, мембранным, сорбционным, ионообменным, экстракционным и т.п. Как правило, эти процессы разделения осуществляют в различных аппаратах. В частности, в известном устройстве осуществляется только мембранное разделение, поэтому другие виды очистки требуют дополнительных аппаратов, подсоединяемых к нему. In addition, the fine purification of liquids and gases requires a combination of several separation levels with various physicochemical mechanisms, for example, membrane, sorption, ion exchange, extraction, etc. Typically, these separation processes are carried out in various apparatuses. In particular, in the known device, only membrane separation is carried out, so other types of cleaning require additional devices connected to it.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка высоко технологичной в изготовлении конструкции мембранного устройства, сочетающего в себе механизмы мембранного и сорбционного разделения. The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the development of a high-tech in the manufacture of the design of the membrane device, combining the mechanisms of membrane and sorption separation.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что известное мембранное устройство, содержащее корпус, образующий проточную камеру и имеющий в противоположных боковых стенках с внутренней стороны полости подвода и сбора концентрата, а с внешней стороны - патрубки ввода и вывода концентрата, сообщающиеся с упомянутыми полостями подвода и сбора концентрата соответственно, крышку, герметично соединяемую с корпусом посредством фланцев и имеющую с внутренней стороны полость отбора фильтрата, а с внешней стороны - патрубок отвода фильтрата, сообщающийся с полостью отбора фильтрата, мембранный модуль, выполненный в виде зигзагообразно сложенной плоской мембраны, боковые кромки которой попарно и герметично соединены между собой с образованием пакета параллельных плоских карманов для фильтрата и проточных каналов между ними для концентрата, при этом упомянутые карманы и проточные каналы разделены сепарационными элементами, предназначенными также для распределения концентрата по поверхности мембраны и сбора фильтрата с обратной поверхности мембраны, а мембранный модуль установлен в корпус таким образом, что соединенные боковые кромки мембраны ориентированы к полостям подвода и сбора концентрата, отличающееся тем, что дополнительно содержит сборочный фланец, выполненный из проницаемого для фильтрата материала, например, сетки, и герметично соединенный по периметру с мембранным модулем с одной из сторон перегиба мембраны, причем указанное соединение выполнено путем соединения со сборочным фланцем продольных оконечных кромок мембраны и участков перегиба мембраны, примыкающих к ее боковым кромкам, и полотно сорбирующего материала, сложенное с мембраной со стороны, образующей упомянутые карманы, а сепарационные элементы в проточных каналах выполнены в виде рельефных элементов на поверхности мембраны со стороны, образующей упомянутые проточные каналы, при этом в собранном состоянии устройства края сборочного фланца размещены между фланцами корпуса и крышки и пропитаны герметизирующим веществом. The essence of the claimed invention lies in the fact that the known membrane device containing a housing forming a flow chamber and having in opposite side walls on the inner side of the cavity for supplying and collecting concentrate, and on the outside there are nozzles for input and output of concentrate in communication with the said supply cavities and concentrate collection, respectively, a cover hermetically connected to the housing by means of flanges and having a filtrate extraction cavity on the inside, and a filter discharge pipe on the outside the mouth, which communicates with the filtrate extraction cavity, a membrane module made in the form of a zigzag folded flat membrane, the lateral edges of which are pairwise and hermetically connected to each other with the formation of a packet of parallel flat pockets for the filtrate and flow channels between them for the concentrate, while the said pockets and flow the channels are separated by separation elements, which are also designed to distribute the concentrate over the surface of the membrane and collect the filtrate from the reverse surface of the membrane, and the membrane can ul is installed in the housing in such a way that the connected lateral edges of the membrane are oriented to the supply and collection cavities of the concentrate, characterized in that it further comprises an assembly flange made of a material permeable to the filtrate, for example, a mesh, and sealed perimeter with a membrane module with one from the sides of the inflection of the membrane, and the specified connection is made by connecting with the assembly flange of the longitudinal terminal edges of the membrane and sections of the inflection of the membrane adjacent to its side edges, and a web of sorbent material folded with the membrane from the side forming the said pockets, and the separation elements in the flow channels are made in the form of relief elements on the surface of the membrane from the side forming the said flow channels, while in the assembled state of the device the edges of the assembly flange are placed between the flanges of the housing and covers and are impregnated with a sealant.
Благодаря сборочному фланцу мембранный модуль для заявляемого устройства может быть изготовлен путем последовательного соединения, например, путем склейки или сварки, участков перегиба мембраны с упомянутым сборочным фланцем. При этом первой и последней операциями указанного соединения выполняются соединения со сборочным фланцем продольных оконечных кромок мембраны. В данном случае не требуется каких-либо дополнительных приспособлений для изготовления мембранного модуля, поскольку сборочный фланец как конструктивный элемент мембранного устройства одновременно может служить и сборочным приспособлением. В отличие от известной, данная конструкция не требует дополнительных мер по разделению потоков концентрата и фильтрата в корпусе. После установки мембранного модуля в корпусе и герметичного соединения корпуса с крышкой потоки концентрата и фильтрата внутри корпуса надежно разделены карманообразным пакетом, состоящим из ленточной мембраны и полотна сорбирующего материала. Due to the assembly flange, the membrane module for the inventive device can be manufactured by series connection, for example, by gluing or welding, sections of the membrane bend with said assembly flange. In this case, the first and last operations of the specified connection are made connections with the Assembly flange of the longitudinal terminal edges of the membrane. In this case, no additional devices are required for the manufacture of the membrane module, since the assembly flange as a structural element of the membrane device can simultaneously serve as an assembly device. In contrast to the known, this design does not require additional measures to separate the flows of concentrate and filtrate in the body. After installing the membrane module in the housing and tightly connecting the housing to the lid, the concentrate and filtrate flows inside the housing are reliably separated by a pocket-shaped package consisting of a tape membrane and a cloth of sorbent material.
Замена вкладываемых между боковыми поверхностями зигзагообразно сложенной мембраны полосок турбулизатора и листов дренажа на рельефные элементы, скрепленные с мембраной со стороны, образующей проточные каналы мембранного модуля, позволяет также упростить изготовление устройства. Эти рельефные элементы могут быть изготовлены заранее на мембранной ленте до ее складывания в мембранный модуль. The replacement of the strips of the turbulator and the drainage sheets inserted between the side surfaces of the zigzag folded membrane with relief elements fastened to the membrane from the side forming the flow channels of the membrane module also makes it possible to simplify the manufacturing of the device. These embossed elements can be made in advance on the membrane tape before folding it into the membrane module.
Полотно сорбирующего материала, сложенное с мембраной со стороны, образующей карманы мембранного модуля, позволяет совместить в устройстве два механизма разделения - мембранный и сорбционный, осуществляемые последовательно по мере прохождения фильтрата через мембрану и сорбирующий материал. При этом размещение полотна сорбционного материала не требует сколько-нибудь заметных затрат при изготовлении устройства, так как данная конструкция предполагает изготовление мембранного модуля из сложенных вместе ленты мембраны и полотна сорбирующего материала. The sorbent material web, folded with the membrane on the side that forms the pockets of the membrane module, allows the device to combine two separation mechanisms - the membrane and sorption, carried out sequentially as the filtrate passes through the membrane and the sorbent material. In this case, the placement of the web of sorption material does not require any noticeable costs in the manufacture of the device, since this design involves the manufacture of the membrane module from the tape membrane and the web of sorbent material folded together.
Дополнительно, для того, чтобы снизить гидродинамическое сопротивление потоку концентрата на участках между полостями подвода (отвода) концентрата и проточных каналов для концентрата, упомянутое соединение боковых кромок мембраны может быть выполнено сужающимся в направлении полостей подвода и сбора концентрата. Additionally, in order to reduce the hydrodynamic resistance to the flow of the concentrate in the areas between the inlet (outlet) cavities of the concentrate and the flow channels for the concentrate, said connection of the lateral edges of the membrane can be made tapering in the direction of the inlet and outlet cavities of the concentrate.
Важной характеристикой для данных устройств является возможность удержания на сорбирующем материале широкого спектра веществ, что не всегда возможно осуществить на материале одного вида. Например, для очистки плазмы крови от различных токсинов часто оказывается недостаточным традиционно применяемого углеродного сорбента. Для более тонкой очистки дополнительно применяют ионообменные сорбенты на базе ионообменных смол, например, катиониты, аниониты, полиамфолиты, комплексообразующие иониты. Чтобы расширить функциональные возможности заявляемого устройства в части удаления из фильтруемой среды широкого спектра веществ, полотно используемого для его изготовления сорбирующего материала может быть многослойным, при этом слои сорбирующего материала должны иметь различные сорбционные характеристики по отношению к фильтрату. An important characteristic for these devices is the ability to retain on a sorbent material a wide range of substances, which is not always possible to implement on a single material type. For example, to purify blood plasma from various toxins, the traditionally used carbon sorbent is often insufficient. For finer purification, ion-exchange sorbents based on ion-exchange resins, for example, cation exchangers, anion exchangers, polyampholytes, and complex-forming ion exchangers, are additionally used. To expand the functionality of the claimed device in terms of removing a wide range of substances from the medium to be filtered, the fabric used for its production of the sorbent material can be multilayered, while the layers of the sorbent material must have different sorption characteristics with respect to the filtrate.
Наличие сорбирующего материала, который обеспечивает жесткость конструкции и через который достаточно свободно проходит фильтрат, принципиально позволяет обойтись без сепарационных элементов в карманах мембранного модуля. В то же время, в ряде случаев для повышения производительности устройства целесообразно на поверхности полотна сорбирующего материала со стороны, образующей карманы мембранного модуля, выполнить сепарационные элементы в виде рельефных элементов. The presence of sorbent material, which provides structural rigidity and through which the filtrate passes quite freely, fundamentally allows you to do without separation elements in the pockets of the membrane module. At the same time, in some cases, to increase the productivity of the device, it is advisable to perform separation elements in the form of relief elements on the surface of the sorbent material web from the side forming the pockets of the membrane module.
Чтобы исключить попадание частичек сорбирующего материала в фильтрат, выводимый из мембранного устройства, полотно сорбирующего материала со стороны, образующей карманы мембранного модуля, целесообразно покрыть защитной сеткой, проницаемой для фильтрата. В этом случае рельефные элементы со стороны карманов мембранного модуля выполняются на внешней поверхности защитной сетки. To prevent particles of sorbent material from entering the filtrate discharged from the membrane device, it is advisable to cover the sorbent material web from the side forming the pockets of the membrane module with a protective mesh permeable to the filtrate. In this case, the relief elements from the side of the pockets of the membrane module are made on the outer surface of the protective mesh.
Можно упростить изготовление мембранного модуля с защитной сеткой, предварительно упаковав полотно сорбирующего материала в сетку, изготовленную в виде рукава. Также в этом случае на внешней поверхности защитной сетки со стороны карманов мембранного модуля могут быть выполнены рельефные элементы. It is possible to simplify the manufacture of a membrane module with a protective mesh by pre-packing a web of sorbent material in a mesh made in the form of a sleeve. Also in this case, relief elements can be made on the outer surface of the protective mesh from the side of the pockets of the membrane module.
Наиболее простым и одновременно обеспечивающим равномерное распределение концентрата по поверхности мембраны, а также сбор фильтрата с поверхности полотна сорбирующего материала является выполнение упомянутых рельефных элементов в виде чередующихся полос, ориентированных наклонно к боковой кромке плоской мембраны, полотна сорбирующего материала или защитной сетки, в зависимости от того, на чем эти рельефные элементы выполнены. В этом случае в мембранном модуле между смежными поверхностями проточных каналов и карманов образуется равномерная двухуровневая сетка распределения и сбора потоков концентрата и фильтрата соответственно. The simplest and at the same time ensuring uniform distribution of the concentrate over the membrane surface, as well as collecting the filtrate from the surface of the sorbent material web, is to make the above-mentioned relief elements in the form of alternating strips oriented obliquely to the lateral edge of a flat membrane, sorbent material web or protective net, depending on on which these relief elements are made. In this case, a uniform two-level grid of distribution and collection of concentrate and filtrate flows, respectively, is formed in the membrane module between adjacent surfaces of the flow channels and pockets.
Оптимальным является вариант, когда угол наклона полос рельефных элементов к упомянутым боковым кромкам составляет 45o. В этом случае рельефные элементы на смежных поверхностях мембраны пересекаются под углом 90o, что обеспечивает наилучшие условия распределения концентрата по поверхности мембраны и сбора фильтрата со стороны карманов.The best option is when the angle of inclination of the strips of relief elements to the said lateral edges is 45 o . In this case, the relief elements on adjacent surfaces of the membrane intersect at an angle of 90 ° , which provides the best conditions for distributing the concentrate over the surface of the membrane and collecting the filtrate from the pockets.
Дополнительно, для придания большей жесткости конструкции мембранного модуля рельефные элементы на смежных поверхностях проточных каналов и/или карманов могут быть соединены между собой в точках их соприкосновения. Additionally, to give greater rigidity to the design of the membrane module, the relief elements on the adjacent surfaces of the flow channels and / or pockets can be connected to each other at points of contact.
Дополнительно на параллельных проточным каналам боковых внутренних поверхностях корпуса могут быть выполнены рельефные элементы в виде чередующихся полос наклонно к боковой кромке плоской мембраны. Эти рельефные элементы ориентируют таким образом, чтобы в собранном состоянии устройства они располагались поперек рельефных элементов, выполненных на соответствующей смежной поверхности мембраны. При этом между упомянутыми боковыми внутренними поверхностями корпуса и мембранным модулем образуются дополнительные проточные каналы, такие же, как проточные каналы мембранного модуля. Additionally, relief elements in the form of alternating strips obliquely to the lateral edge of the flat membrane can be made on the parallel internal flowing channels of the lateral internal surfaces of the housing. These relief elements are oriented so that in the assembled state of the device they are located across the relief elements made on the corresponding adjacent surface of the membrane. In this case, additional flow channels are formed between the said lateral internal surfaces of the housing and the membrane module, such as the flow channels of the membrane module.
Также в этом случае оптимальными будут углы наклона полос рельефных элементов на поверхности мембраны и полос рельефных элементов на боковых внутренних поверхностях корпуса, составляющие 45o.Also in this case, the optimal will be the angles of inclination of the strips of relief elements on the surface of the membrane and the strips of relief elements on the lateral internal surfaces of the housing, comprising 45 o .
Для придания жесткости конструкции в целом рельефные элементы на обращенных друг к другу поверхностях мембраны и корпуса могут быть соединены между собой в точках их соприкосновения. To impart rigidity to the structure as a whole, the relief elements on the membrane and housing surfaces facing each other can be interconnected at their points of contact.
Сущность заявляемого мембранного устройства поясняется графическими материалами, на которых изображено:
фиг. 1 - конструкция мембранного устройства;
фиг. 2 - 5 - примеры выполнения мембранного модуля.The essence of the claimed membrane device is illustrated by graphic materials, which depict:
FIG. 1 - the design of the membrane device;
FIG. 2 - 5 - examples of the implementation of the membrane module.
Заявляемое устройство (фиг. 1) содержит корпус 1 с фланцем 2, патрубками 3 и 4 для ввода и вывода концентрата. Внутри корпуса 1 выполнены полость 5 подвода и полость 6 сбора концентрата, сообщающиеся с патрубками 3 ввода и 4 вывода концентрата соответственно. Устройство также содержит крышку 7 с фланцем 8, патрубком 9 для отвода фильтрата и внутренней полостью 10 отбора фильтрата, сообщающейся с патрубком 9. The inventive device (Fig. 1) contains a housing 1 with a flange 2, pipes 3 and 4 for input and output of the concentrate. Inside the housing 1, a supply cavity 5 and a concentrate collection cavity 6 are made, communicating with the inlet and outlet ports 3 of the concentrate, respectively. The device also includes a cover 7 with a flange 8, a pipe 9 for discharging the filtrate and the internal cavity 10 of the selection of the filtrate in communication with the pipe 9.
Мембранный модуль 11, устанавливаемый в корпус 1, выполнен в виде зигзагообразно сложенного пакета, состоящего из ленточной мембраны 12 и полотна сорбирующего материала 13. Боковые кромки 14 мембраны 12 попарно герметично соединены между собой с образованием пакета параллельных плоских карманов 15 и проточных каналов 16 между ними. На поверхности мембраны 12 со стороны проточных каналов 16 выполнены рельефные элементы 17 в виде полос, ориентированных наклонно, например, под углом 45o к боковой кромке мембраны 12. Рельефные элементы 17 обеспечивают требуемый зазор между смежными поверхностями мембраны 12 и выполняют функции распределения концентрата по поверхности мембраны 12. Такие же рельефные элементы 18 могут быть выполнены на внутренних боковых поверхностях корпуса 1. В этом случае между соответствующей поверхностью корпуса 1 и смежной поверхностью мембраны 12 образуется такой же проточный канал, как и канал 16 мембранного модуля 11.The membrane module 11, which is installed in the housing 1, is made in the form of a zigzag folded package consisting of a
Рельефные элементы 17 и 18 могут быть выполнены известными способами, например, описанным в [5], который заключается в выполнении рисунка рельефа на мембране в виде изолированных участков проводников, на которых осуществляется коагуляция латекса. Также могут быть использованы известные полиграфические способы.
В состав устройства входит также сборочный фланец 19, выполненный из проницаемого для фильтрата материала, например, сетки. По периметру фланец 19 герметично соединен с продольными кромками 20 и 21 сложенных мембраны 12 и полотна сорбирующего материала 13, а также с участками 22 перегиба мембраны 12. Поверхность соединения 23 показана на фиг. 1 штриховкой (см. вид "А-А"). Края сборочного фланца 19 пропитаны герметизирующим веществом и в собранном виде размещены между фланцем 2 корпуса 1 и фланцем 8 крышки 7, а указанные элементы конструкции герметично соединены между собой. The device also includes an assembly flange 19, made of permeable to filtrate material, for example, mesh. Around the perimeter, the flange 19 is hermetically connected to the longitudinal edges 20 and 21 of the folded
Все упомянутые герметичные соединения могут быть выполнены путем склейки с помощью клея-расплава, предварительно нанесенного на соединяемые участки, с последующим нагревом и механическим сдавливанием этих участков, или с помощью сварки, например, ультразвуковой. В качестве герметизирующего вещества может быть также использован упомянутый клей-расплав. All of these sealed joints can be made by gluing with hot melt glue, previously applied to the joined sections, followed by heating and mechanical compression of these sections, or by welding, for example, ultrasonic. Said hot melt adhesive can also be used as a sealing substance.
Детально примеры выполнения мембранного модуля 11 представлены на фиг. 2 - 5. На фиг. 2 показан пример с однослойным сорбирующим материалом 13, сложенным с мембраной 12, а на фиг. 3 - пример с многослойным сорбирующим материалом, в частности, имеющим два слоя 24 и 25. На фиг. 4 и 5 показаны примеры с сорбирующим материалом 13, упакованным в защитную сетку 26, при этом на фиг. 5 показан пример с рельефными элементами 27, выполненными на поверхности защитной сетки 26. Detailed examples of the implementation of the membrane module 11 are presented in FIG. 2 to 5. In FIG. 2 shows an example with a single-
Устройство (см. фиг. 1) работает следующим образом. Разделяемая среда - концентрат под давлением подается через патрубок 3 и попадает в полость 5 подвода концентрата, из которой равномерно распределяется по входам каналов 16 мембранного блока 11. Внутри каналов 16 концентрат благодаря рельефным элементам 17 равномерно распределяется по поверхности мембраны 12. На выходе из каналов 16 концентрат собирается в полости 6 сбора концентрата и через патрубок 4 выводится из устройства. Во время прохождения концентрата по каналам 16 фильтрат проникает через поры мембраны 12 и полотно сорбирующего материала 13 в карманы 14, проходит через проницаемый для него сборочный фланец 19, собирается в полости 10 отбора фильтрата и выводится из устройства через патрубок 9. The device (see Fig. 1) works as follows. The medium to be separated is the concentrate under pressure is supplied through the pipe 3 and enters the cavity 5 for supplying the concentrate, from which it is evenly distributed over the inputs of the channels 16 of the membrane unit 11. Inside the channels 16, the concentrate is uniformly distributed over the surface of the
Источники информации
1. Патент РФ 2021823, МПК 6 A 61 M 1/04, опубл. 1994.Sources of information
1. RF patent 2021823, IPC 6 A 61 M 1/04, publ. 1994.
2. Патент РФ 2047332, МПК 6 B 01 D 63/14, опубл. 1995. 2. RF patent 2047332, IPC 6 B 01 D 63/14, publ. 1995.
3. Патент РФ 2047333, МПК 6 B 01 D 63/14, опубл. 1995. 3. RF patent 2047333, IPC 6 B 01 D 63/14, publ. 1995.
4. А.С. СССР 1790985, МПК 5 B 01 D 63/08, опубл. 1995 - прототип. 4. A.S. USSR 1790985, IPC 5 B 01 D 63/08, publ. 1995 - prototype.
5. А.С. СССР 1747086, МПК 5 A 61 M 1/16, опубл. 1992. 5. A.S. USSR 1747086, IPC 5 A 61 M 1/16, publ. 1992.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99122728A RU2171133C2 (en) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | Diaphragm unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99122728A RU2171133C2 (en) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | Diaphragm unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2171133C2 true RU2171133C2 (en) | 2001-07-27 |
| RU99122728A RU99122728A (en) | 2001-08-20 |
Family
ID=20226337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99122728A RU2171133C2 (en) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | Diaphragm unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2171133C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475296C2 (en) * | 2008-06-04 | 2013-02-20 | Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн | Hollow-fiber membrane module with coated external periphery of membrane |
-
1999
- 1999-10-25 RU RU99122728A patent/RU2171133C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475296C2 (en) * | 2008-06-04 | 2013-02-20 | Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн | Hollow-fiber membrane module with coated external periphery of membrane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2231300B1 (en) | Filter device | |
| US4219422A (en) | Apparatus for mass transfer between fluids, provided with an interposed selectively permeable diaphragm unit | |
| JP2007530279A (en) | Cross-flow fluid treatment element with pleats | |
| JPH0211157A (en) | Consolidator for specified biological purification of liquid containing cellular element | |
| JPS60171506U (en) | Flat filtration unit for filtering fluids | |
| CA1163929A (en) | Mass transfer apparatus with collapsed semipermeable membrane | |
| JPS6240044B2 (en) | ||
| US4451370A (en) | Membrane separation element | |
| US4790935A (en) | Filter leaf assembly with bonded spacer and sealer | |
| WO2015046224A1 (en) | Artificial lung with integrated filter and method for producing same | |
| WO1981002681A1 (en) | A device for the diffusion of substances between two fluids via semipermeable membranes | |
| US4318813A (en) | Membrane plasmapheresis module | |
| WO2003024573A1 (en) | Fluid path control element for fluid processing module | |
| RU2171133C2 (en) | Diaphragm unit | |
| US4304669A (en) | Device for the mass transfer between fluids | |
| US4919805A (en) | Vertical leaf filter flush | |
| RU2171134C2 (en) | Diaphragm unit | |
| JPH0254104B2 (en) | ||
| JP2000517240A (en) | Filtration unit with pleated filter element | |
| JPH0365189B2 (en) | ||
| JPH06190249A (en) | Membrane module and preparation thereof | |
| RU2174433C2 (en) | Membrane unit and methods of its manufacture | |
| US20100219139A1 (en) | Fluid treatment arrangements with fluid treatment elements and methods for making and using them | |
| JP6171376B2 (en) | Hollow fiber membrane oxygenator with built-in filter | |
| GB2086762A (en) | Device for mass transfer between fluids |