RU2179061C1 - Способ и устройство для мембранной фильтрации (варианты) - Google Patents

Abstract

Технический результат: фильтрация без забивания мембран во времени, а следовательно без уменьшения их производительности и без изменения их характеристик, что обеспечит их широкое применение при холодной стерилизации напитков и лекарственных средств, осветлении соков, вин и пива, плазмаферезе, концентрировании клеток, обработке сточных вод, получении чистой воды и т.д. В предложенных вариантах способа фильтрация ведется из потока раствора, перпендикулярного направлению транспорта, на жестких полупроницаемых керамических мембранах высокой пористости. Отличительной особенностью этих способов является создание условий фильтрации, при которых предотвращается образование гелевого слоя на поверхности мембраны в течение всего процесса фильтрации, для этого предлагается проводить фильтрацию в сочетании знакопеременного трансмембранного давления (ТМД) с направленными потоками фильтруемой жидкости. При положительном ТМД фильтруемая жидкость движется вдоль поверхности мембраны, а фильтрат удаляется наружу: при отрицательном ТМД часть фильтрата (не более 20%) возвращается обратно через поры мембраны и обеспечивает их очистку от застрявших частиц, при этом последующий поток фильтруемой жидкости, когда вновь создается положительное ТМД, смешивается с этими частицами и фильтрация происходит вновь на чистых мембранах. Заявлены устройства, одно из которых состоит из фильтр-поршня, который совершает возвратно-поступательное перемещение в жестком корпусе, при этом, благодаря использованию трех клапанов однонаправленного потока, двух эластичных непроницаемых мембран, двух дистанционных колец и других конструктивных особенностей. Во втором устройстве мембранный фильтр выполнен в виде жесткой конструкции, неподвижно закрепленной в корпусе. Фильтр может состоять из одного пористого полупроницаемого цилиндра или кассеты из нескольких небольшого диаметра полупроницаемых трубок. Для создания пульсирующего ТМД используется поршень мембранного типа, который совершает возвратно-поступательное перемещение благодаря использованию соленоида. Соленоид также предлагается использовать для осуществления возвратно-поступательного перемещения фильтр-поршня. Кроме того, для создания необходимого рабочего зазора вдоль поверхности мембраны при использовании жестко закрепленного мембранного фильтра в конструкции предложено использовать плавающие или неподвижные мандрены. 4 с. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к способу, позволяющему проводить мембранное сепарирование частиц из жидкости, и устройствам, с помощью которых этот способ может быть применен на практике. Данный способ позволит проводить фильтрацию без уменьшения производительности во времени и найдет применение при холодной стерилизации напитков и лекарственных веществ, осветлении соков, вин и пива, плазмаферезе, концентрировании клеток, обработки сточных вод, получении чистой воды и др., а именно при проведении микрофильтрации из замкнутого объема.

С совершенствованием технологии получения полупроницаемых мембран на рынке появились мембраны с заданным размером пор и высокой пористостью (более 70%), что позволяет создавать высокоэффективные и малогабаритные изделия. Однако при проведении фильтрации с применением таких мембран в системах, даже в тех, в которых фильтрация ведется из потока, перпендикулярного направлению транспорта, у поверхности мембраны очень быстро происходит концентрационная поляризация, приводящая к забиванию мембран, вплоть до образования так называемого гелевого слоя, который существенно снижает фильтрационный процесс. Это снижение может достигать 99% и более. Помимо того, что существенно снижается производительность таких установок, имеет место изменение в структуре фильтрата, т.е. задерживаются частицы, которые должны были пройти в фильтрат. Это особенно нежелательно в процессах, когда конечным продуктом является фильтрат и изменение его свойств нежелательно, например, при проведении плазмафереза, осветлении соков, вина и пива, холодной стерилизации и др.

В настоящее время для предотвращения образования гелевого слоя используются ряд приемов, позволяющих снизить влияние поляризационной концентрации на забивание мембран: подготовка сырьевых растворов, изменение свойств мембран, увеличение коэффициентов массопереноса за счет роста скорости потока или использования мембран меньшей производительности, проведение периодической отмывки мембран и др. Однако все известные способы позволяют поддерживать условия фильтрации на уровне, который существенно ниже возможностей мембран.

Целью изобретения является создание способа и разработка устройств, позволяющих проводить мембранную фильтрацию без снижения производительности во времени.

Поставленная цель достигается тем, что в 1 варианте способа мембранной фильтрации из замкнутого объема растворов, содержащих частицы, размеры которых превышают размер пор мембраны, выполненной в виде фильтр-поршня, который герметично с помощью подвижного соединения, обеспечивающего возможность перемещения в осевом направлении, установлен внутри корпуса с рабочим зазором по цилиндрической поверхности с образованием двух полостей, внешней и внутренней, переменного объема, разделенных полупроницаемой мембраной, для фильтруемого раствора и фильтрата, согласно изобретению, внешняя полость - для фильтруемого раствора - является активной, а внутренняя полость - для фильтрата, - является пассивной, обладающей упругими свойствами за счет использования эластичных элементов, при этом в процессе фильтрации во внешней полости создают чередуемое знакопеременное трансмембранное давление (ТМД) путем возвратно-поступательного перемещения фильтр-поршня с обеспечением направленного потока раствора вдоль рабочего зазора от торца фильтр-поршня к его подвижному соединению посредством использования двух клапанов однонаправленного потока, а во внутренней полости создают основной направленный поток фильтрата от мембраны наружу при положительном ТМД за счет использования клапана однонаправленного потока, и частичный - в обратном направлении при отрицательном ТМД за счет упругих свойств полости.

Во втором варианте способа мембранной фильтрации из замкнутого объема растворов, содержащих частицы, размеры которых превышают размер пор полупроницаемой мембраны, установленной герметично внутри корпуса с образованием двух полостей, разделенных мембраной - внутренней и внешней для фильтруемого раствора и для фильтрата, согласно изобретению внутренняя полость, для фильтруемого раствора, выполнена активной, а внешняя, для фильтрата, выполнена пассивной, обладающей упругими свойствами за счет использования эластичных элементов. В процессе фильтрации во внутренней полости создают чередуемое знакопеременное трансмембранное давление (ТМД) путем возвратно-поступательного перемещения поршня, установленного в одном из торцев корпуса, с обеспечением направленного потока раствора вдоль рабочего слоя мембраны от этого торца к противоположному торцу корпуса за счет использования двух клапанов однонаправленного потока, а во внешней полости создают основной направленный поток фильтрата при положительном ТМД от мембраны наружу за счет использования клапана однонаправленного потока, и частичный - в обратном направлении при отрицательном ТМД за счет упругих свойств полости.

В одном из частных случаев способа по второму варианту у поверхности мембраны создают высокоскоростной поток раствора за счет использования внутри мембраны мандрены.

В другом частном случае способа по первому или второму вариантам при фильтрации растворов по мере увеличения плотности фильтруемой жидкости в замкнутом объеме увеличивают частоту перемещения фильтр-поршня.

Еще одни частный случай предусматривает то, что обратный поток фильтрата через мембрану, определяемый упругими свойствами внутренней полости, не превышает 20% от основного потока.

Устройство для мембранного разделения растворов по 1 варианту содержит герметичный пустотелый цилиндрический корпус с крышкой, коническим дном и двумя штуцерами, один из которых расположен в коническом дне и имеет клапан однонаправленного потока, обеспечивающий поток раствора только во внутрь, а другой - около крышки и имеет клапан однонаправленного потока, обеспечивающий поток раствора только наружу. Внутри корпуса расположен фильтр-поршень с мембраной, имеющий меньшую длину, чем корпус. Фильтр-поршень имеет коническое дно и торец, со стороны которого имеет герметичное подвижное соединение с крышкой корпуса и возможность перемещаться внутри корпуса с помощью тягового устройства. Внутренняя полость фильтр-поршня соединена со штуцером, имеющим клапан однонаправленного потока для отвода фильтрата от поверхности мембраны. Согласно изобретению мембрана выполнена в виде жесткого высокопористого цилиндра из керамики или металла, имеющего рабочий полупроницаемый слой на внешней цилиндрической поверхности, при этом герметичное подвижное соединение фильтр-поршня с крышкой корпуса выполнено в виде двух эластичных непроницаемых мембран и внутреннего и внешнего дистанционных колец, образующих совместно с упомянутыми эластичными мембранами кольцевую полость, причем штуцер для отвода фильтрата расположен на внешнем дистанционном кольце, а непроницаемая мембрана, расположенная со стороны торца, и сам торец фильтр-поршня имеют совмещенные сквозные каналы, соединяющие внутреннюю полость фильтр-поршня с кольцевой полостью между дистанционными кольцами; тяговое устройство выполнено в виде соленоида, размещенного в крышке корпуса.

В одном из частных случаев выполнения устройства по 1 варианту оно может быть снабжено фильтром грубой фильтрации, расположенным со стороны конического дна корпуса и герметично охватывает клапан однонаправленного потока, обеспечивающий поток раствора во внутрь корпуса фильтра.

Другой частный случай предусматривает наличие цилиндра охлаждения соленоида, расположенного снаружи крышки корпуса с установленным внутри соленоидом, при этом клапан однонаправленного потока для отвода фильтруемого раствора наружу из корпуса соединен трубкой с внутренней полостью цилиндра.

Еще один частный случай выполнения устройства предусматривает наличие перепускного клапана, установленного на трубке между клапаном однонаправленного потока для отвода фильтруемого раствора наружу из корпуса и цилиндром охлаждения соленоида, при этом перепускной клапан имеет три режима работы: обеспечения полного потока раствора в цилиндр охлаждения соленоида, обеспечения полного потока наружу и обеспечения одновременно потоков в цилиндр и наружу.

По второму варианту устройство для мембранного разделения растворов содержит герметичный пустотелый цилиндрический корпус с двумя крышками, имеющий три штуцера, два из которых расположены на цилиндрической поверхности, а третий - на одной из крышек, фильтр с мембраной, который расположен неподвижно и герметично внутри корпуса с образованием внешней и внутренней полости, разделенных этой мембраной. Согласно изобретению мембрана выполнена в виде жесткого высокопористого цилиндра из керамики или металла, имеющего рабочий полупроницаемый слой на внутренней цилиндрической поверхности, при этом внешняя полость для фильтрата образована двумя цилиндрическими поверхностями фильтра и корпуса, включая один из штуцеров, и двумя торцевыми прокладками, а штуцер снабжен элементом, обладающим упругими свойствами, и клапаном однонаправленного потока, обеспечивающим отвод фильтрата от поверхности мембраны наружу. Внутренняя полость для фильтруемого раствора образована внутренней поверхностью мембраны и двумя крышками, одна из которых снабжена поршнем, выполненным в виде эластичной непроницаемой мембраны, соединенной с помощью штока с соленоидом, расположенным в этой же крышке и обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение поршня. Второй штуцер на цилиндрической поверхности корпуса расположен со стороны поршня и снабжен клапаном однонаправленного потока, обеспечивающим подвод фильтруемого раствора в эту полость. Вторая крышка корпуса со штуцером снабжена клапаном однонаправленного потока, обеспечивающим удаление фильтруемого раствора из полости. Внутри цилиндрической поверхности мембраны установлена мандрена, создающая необходимый рабочий зазор.

В одном из частных случаев устройства по второму варианту мембрана выполнена в виде модуля, состоящего из нескольких жестких высокопористых трубок из керамики или металла, имеющих рабочий полупроницаемый слой на внутренней поверхности, и двух фланцев, герметично соединенных с этими трубками на торцах. Внутри каждой трубки установлены мандрены с одинаковым рабочим зазором.

В другом частном случае мадрены внутри мембран закреплены жестко или подвижно.

Предусмотрено, что мандрены имеют у торцев выступы на цилиндрических поверхностях, не менее трех с каждой стороны, при этом торцы выполнены коническими.

Сущность изобретения раскрыта на фиг. 1 - 7.

Фиг. 1 - вариант мембранного фильтра типа фильтр-поршня с подвижной мембраной.

Фиг. 2 - размещение фильтра в емкости замкнутого объема.

Фиг. 3 и 4 - вариант мембранного фильтра с неподвижной мембраной и подвижной мандреной.

Фиг. 5-7 - вариант мембранного фильтра с неподвижной мембраной и неподвижными мандренами.

Мембранный фильтр (фиг. 1) состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного в виде стакана с коническим дном, в котором расположены входной штуцер 2, выходной штуцер 3 и фланец 4 для крепления фильтра грубой фильтрации; в открытой части корпуса установлено дистанционное кольцо 5 со штуцером 6 для отвода фильтрата и крышка 7, внутри которой расположен соленоид 8 с длинным штоком 9. Внутри корпуса 1 с рабочим зазором 10 расположен фильтр-поршень, состоящий из жесткой цилиндрической полупроницаемой мембраны 11, конусного фланца 12, цилиндрического фланца 13, эластичной герметизирующей мембраны 14, дистанционного кольца 15, эластичной герметизирующей мембраны 16, шайбы 17 и гайки 18. Для уменьшения "мертвого" объема фильтрата используется цилиндр 19. Для обеспечения герметичности внутренних полостей кроме мембран 14 и 16 имеются эластичные кольца 20 и 21, расположенные соответственно во фланцах 12 и 13. Полупроницаемая мембрана может быть изготовлена асимметричной из керамики, например, из оксидов алюминия и циркония, или пористого металла с покрытием, при этом рабочий полупроницаемый слой должен располагаться со стороны зазора 10, т.е. снаружи. Постоянство зазора 10 по периметру обеспечивается эластичной мембраной 14 и специальными выступами 22, расположенными на фланце 12. Для осуществления однонаправленности потоков фильтруемой жидкости и фильтрата используются клапаны однонаправленного потока: 23 - для подвода фильтруемой жидкости, 24 - для отвода фильтруемой жидкости и 25 - для отвода фильтрата. Эти клапаны герметично расположены на соответствующих штуцерах.

Сборка фильтра производится в следующей последовательности: на шток соленоида 9 надеваются последовательно шайба 17, эластичная мембрана 16, дистанционное кольцо 15, эластичная мембрана 14, фланец 13 с эластичным кольцом 21, цилиндр 19, цилиндрическая полупроницаемая мембрана 11, фланец 12 с эластичным кольцом 20 и все это стягивается с помощью гайки 18. После этого между эластичными мембранами 14 и 16 устанавливается дистанционное кольцо 5 и все это помещается в корпус 1. С помощью болтов 27 стягиваются фланцы корпуса и крышки. К фланцу 4 жестко прикрепляется фильтр грубой фильтрации 28. Конструкция готова к работе. Разборка конструкции осуществляется в обратной последовательности.

Фильтр работает следующим образом. При подаче знакопеременного напряжения на соленоид по проводу 29 шток 9 будет совершать возвратно-поступательное перемещение; при перемещении штока вверх фильтруемая жидкость через клапан 23 будет поступать вовнутрь в полость под фланцем 12, а при перемещении штока вниз жидкость из этой полости под давлением будет проходить в зазоре 10 и выходить через клапан 24, при этом фильтрат, прошедший через полупроницаемую мембрану, пройдя через полость 30 и каналы 31 во фланце 13 и эластичной мембране 14, будет отводиться через клапан 25. При последующем ходе штока вверх в зазоре 10 возникает разряжение и часть фильтрата за счет упругости мембран 14 и 16 будет поступать в зазор, обеспечивая очистку пор и поверхность мембраны от уплотненного слоя, получающегося при фильтрации, и этот уплотненный слой последующим потоком будет удаляться через клапан 24, поскольку при ходе штока вниз давление нарастает постепенно и процесс фильтрации как бы сдвинут во времени. Данный фильтр погружного типа, т.е он опускается в емкость с фильтуемой жидкостью, поэтому охлаждение соленоида производится этой же жидкостью.

На фиг. 2 показан вариант размещения фильтра в емкости 32, при этом, для того чтобы свести к минимуму донный осадок и обеспечить нормальное тепловое функционирование соленоида, в верхней части фильтра устанавливается специальный цилиндр 33 для охлаждения соленоида, который полностью охватывает крышку 7 (фиг. 1) с соленоидом, и фильтруемая жидкость, пройдя через фильтр по трубке 34, перепускной клапан 35 и трубку 36, полностью или частично поступает в цилиндр 33. Таким образом, независимо от объема жидкости, находящейся в емкости 32, процесс фильтрации может осуществляться до требуемого min. Перепускной клапан 35 поддерживает необходимое трансмембранное давление ТМД в рабочей зоне фильтра (в зазоре 10) и обеспечивает требуемое направление потока фильтруемой жидкости. При использовании фильтра для очистки воды в быту, например, в условиях очистки воды из водоемов и колодцев, с помощью фильтра можно получать очищенную питьевую воду (фильтрат), поступающую по трубке 37, и техническую воду для полива и других целей, поступающую по трубке 38. С помощью блока управления 39 обеспечиваются оба режима работы, при этом, переключая перепускной клапан на режим частичного поступления фильтруемой жидкости в цилиндр 33 можно обеспечить одновременное получение питьевой и технической воды.

На фиг. 3 и 4 дан вариант исполнения фильтра, в котором полупроницаемая мембрана, так же как и на фиг. 1, выполнена в виде жесткого цилиндра 11 с тем отличием, что рабочий полупроницаемый слой расположен на внутренней поверхности цилиндра, а сам цилиндр закреплен неподвижно в корпусе 1. В нижней части корпуса на внутренней поверхности имеется фланец 40, на который опирается и одновременно центрируется цилиндр 11, в верхней части корпуса этот цилиндр центрируется в крышке 41. Для обеспечения герметичности этих соединений и разделения каналов фильтруемой жидкости и фильтрата используются эластичные прокладки 21 и 22. Верхняя крышка 41 прикрепляется к корпусу с помощью болтов 27 и имеет штуцер 3 для отвода фильтруемой жидкости. Корпус имеет два штуцера: 2 - для подвода фильтруемой жидкости и 6 - для отвода фильтрата. В нижней части корпуса герметично устанавливается крышка 7 с соленоидом 8, шток которого 9 жестко соединен с поршнем 42, имеющим эластичную непроницаемую мембрану, обеспечивающую подвижность поршня и герметичность между корпусом 1 и крышкой 7, которая прикрепляется к корпусу с помощью болтов 43. Кроме того, корпус 1 имеет фланец 4, к которому прикрепляется фильтр грубой фильтрации 28. На штуцеры 2 и 3 герметично навернуты соответственно клапаны однонаправленного потока 23 и 24. На штуцер 6 герметично крепится элемент 44, имеющий эластичную мембрану 45 и крышку 46, которые образуют замкнутую полость 47. В элементе 44 имеется штуцер 48, на который навернут клапан однонаправленного потока 25. Внутри полупроницаемой мембраны 11 располагается мандрена 49, имеющая с двух торцев специальные выступы 50 (не менее трех с каждого торца), с помощью которых обеспечивается необходимый рабочий зазор 10. Мандрена 49 для улучшения гидродинамических условий течения фильтруемой жидкости на торцах имеет конусы, при этом мандрена устанавливается свободно внутри мембраны 11 и может перемещаться под действием потока.

На фиг. 5 - 7 дан вариант мембранного фильтра, в котором, в отличии от предыдущего фильтра (фиг. 3 и 4), мембрана выполнена в виде модуля 51, состоящего из нескольких жестких полупроницаемых трубок (например, керамических) небольшого диаметра, имеющих рабочий полупроницаемый слой на внутренних поверхностях и скрепленных герметично с помощью двух фланцев 52 и 53. Внутри каждой трубки располагаются мандрены 49, обеспечивающие требуемый рабочий зазор 10. Мандрены внутри трубок могут располагаться свободно или неподвижно (в тех случаях, когда не требуется дополнительная очистка внутренней рабочей поверхности мембраны, например, при фильтрации воды). Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1 со штуцерами 2 для подвода фильтруемой жидкости и 6 - для отвода фильтрата. В верхней части корпуса установлена крышка 41 со штуцером 3 для отвода фильтруемой жидкости, а для обеспечения герметичности между корпусом и этой крышкой применено уплотнительное кольцо 21. В нижней части корпуса герметично устанавливается крышка 7 с соленоидом 8, шток которого 9 жестко соединен с поршнем 42, имеющим эластичную непроницаемую мембрану, обеспечивающую подвижность поршня и герметичность между корпусом 1 и крышкой 7, которая прикрепляется к корпусу с помощью болтов 43. На штуцеры 2 и 3 герметично навернуты соответственно клапаны однонаправленного потока 23 и 24. На штуцер 6 герметично крепится элемент 44, в котором имеется штуцер 48 с клапаном однонаправленного потока 25. Мандрены должны обеспечивать равный рабочий зазор по всему периметру мембраны, а в некоторых случаях, для обеспечения дополнительного перемешивания потока вдоль мембраны, мандрены могут иметь канавки-турбулизаторы потока 54. В нижней части корпуса имеется фланец 4, к которому прикрепляется фильтр грубой фильтрации 28.

Фильтры (фиг. 3 и 5) работают следующим образом. При подаче знакопеременного напряжения на соленоид 8 по проводу 29 шток 9 будет совершать возвратно-поступательное перемещение, при этом, при перемещении штока вниз фильтруемая жидкость через клапан 23 будет поступать в полость над поршнем 42, а при перемещении штока вверх жидкость из этой полости под давлением будет проходить в зазоре 10 (в тех случаях, когда мандрены установлены свободно, они будут увлекаться потоком) и выходить через клапан 24, при этом фильтрат, прошедший через полупроницаемую мембрану и каналы 30, будет отводиться через клапан 25. При последующем ходе штока вниз в зазоре 10 возникает разряжение и часть фильтрата за счет упругости полости 47 будет поступать в зазор, обеспечивая таким образом очистку пор и поверхности мембраны от уплотненного слоя, при этом, плавающая мандрена за счет разряжения над поршнем будут перемещаться вниз создавая дополнительные условия очистки мембраны. Данные фильтры, также как фильтр, приведенный на фиг. 1, погружного типа, его размещение в емкости и функционирование подобно описанному выше (фиг. 2) за исключением того, что он не требует установки специального цилиндра 33, т.к. соленоид располагается в нижней части фильтра.

Источник информации
Патент на изобретение RU 2153389 С1, В 01 D 63/00, 12/00.

Claims (15)

1. Способ мембранной фильтрации из замкнутого объема растворов, содержащих частицы, размеры которых превышают размер пор мембраны, выполненной в виде фильтр-поршня, который герметично с помощью подвижного соединения, обеспечивающего возможность перемещения в осевом направлении, установлен внутри корпуса с рабочим зазором по цилиндрической поверхности с образованием двух полостей, внешней и внутренней, переменного объема, разделенных полупроницаемой мембраной, - для фильтруемого раствора и для фильтрата, отличающийся тем, что внешняя полость для фильтруемого раствора является активной, а внутренняя полость - для фильтрата - является пассивной, обладающей упругими свойствами за счет использования эластичных элементов, при этом в процессе фильтрации во внешней полости создают чередуемое знакопеременное трансмембранное давление (ТМД) путем возвратно-поступательного перемещения фильтр-поршня с обеспечением направленного потока раствора вдоль рабочего зазора от торца фильтр-поршня к его подвижному соединению посредством использования двух клапанов однонаправленного потока, а во внутренней полости создают основной направленный поток фильтрата от мембраны наружу при положительном ТМД за счет использования клапана однонаправленного потока, и частичный в обратном направлении при отрицательном ТМД за счет упругих свойств полости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при фильтрации растворов по мере увеличения плотности фильтруемой жидкости в замкнутом объеме увеличивают частоту перемещения фильтр-поршня.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обратный поток фильтрата через мембрану, определяемый упругими свойствами внутренней полости, не превышает 20% от основного потока.

4. Способ мембранной фильтрации из замкнутого объема растворов, содержащих частицы, размеры которых превышают размер пор полупроницаемой мембраны, установленной герметично внутри корпуса с образованием двух полостей, разделенных мембраной, внутренней и внешней, для фильтруемого раствора и для фильтрата, отличающийся тем, что внутренняя полость - для фильтруемого раствора - выполнена активной, а внешняя - для фильтрата - выполнена пассивной, обладающей упругими свойствами за счет использования эластичных элементов, при этом в процессе фильтрации во внутренней полости создают чередуемое знакопеременное трансмембранное давление (ТМД) путем возвратно-поступательного перемещения поршня, установленного в одном из торцов корпуса с обеспечением направленного потока раствора вдоль рабочего слоя мембраны от этого торца к противоположному торцу корпуса за счет использования двух клапанов однонаправленного потока, а во внешней полости создают основной направленный поток фильтрата при положительном ТМД от мембраны наружу за счет использования клапана однонаправленного потока, и частичный - в обратном направлении при отрицательном ТМД за счет упругих свойств полости.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что у поверхности мембраны создают высокоскоростной поток раствора за счет использования внутри мембраны мандрены.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при фильтрации растворов по мере увеличения плотности фильтруемой жидкости в замкнутом объеме увеличивают частоту перемещения фильтр-поршня.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обратный поток фильтрата через мембрану, определяемый упругими свойствами внутренней полости, не превышает 20% от основного потока.

8. Устройство для мембранного разделения растворов, содержащее герметичный пустотелый цилиндрический корпус с крышкой, коническим дном и двумя штуцерами, один из которых расположен в коническом дне и имеет клапан однонаправленного потока, обеспечивающий поток раствора только вовнутрь, а другой - около крышки и имеет клапан однонаправленного потока, обеспечивающий поток раствора только наружу, фильтр-поршень с мембраной, имеющий меньшую длину, чем корпус, внутри которого он расположен, имеет коническое дно и торец, при этом фильтр-поршень со стороны торца имеет герметичное подвижное соединение с крышкой корпуса и может перемещаться внутри корпуса с помощью тягового устройства, внутренняя полость фильтр-поршня соединена со штуцером, имеющим клапан однонаправленного потока для отвода фильтрата от поверхности мембраны, отличающееся тем, что мембрана выполнена в виде жесткого высокопористого цилиндра из керамики или металла, имеющего рабочий полупроницаемый слой на внешней цилиндрической поверхности, при этом герметичное подвижное соединение фильтр-поршня с крышкой корпуса выполнено в виде двух эластичных непроницаемых мембран и внутреннего и внешнего дистанционных колец, образующих совместно с эластичными мембранами кольцевую полость, причем штуцер для отвода фильтрата расположен на внешнем дистанционном кольце, а непроницаемая мембрана, расположенная со стороны торца, и сам торец фильтр-поршня имеют совмещенные сквозные каналы, соединяющие внутреннюю полость фильтр-поршня с кольцевой полостью между дистанционными кольцами, при этом тяговое устройство выполнено в виде соленоида, размещенного в крышке корпуса.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что снабжено фильтром грубой фильтрации, расположенным со стороны конического дна корпуса, и герметично охватывает клапан однонаправленного потока, обеспечивающий поток раствора вовнутрь корпуса фильтра.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что снабжено цилиндром охлаждения соленоида, расположенным снаружи крышки корпуса с установленным внутри соленоидом, при этом клапан однонаправленного потока для отвода фильтруемого раствора наружу из корпуса соединен с трубкой с внутренней полостью цилиндра.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что снабжено перепускным клапаном, который установлен на трубке между клапаном однонаправленного потока для отвода фильтруемого раствора наружу из корпуса и цилиндром охлаждения соленоида, при этом перепускной клапан имеет три режима работы: обеспечения полного потока раствора в цилиндр охлаждения соленоида, обеспечения полного потока наружу и обеспечения одновременно потоков в цилиндр и наружу.

12. Устройство для мембранного разделения растворов, содержащее герметичный пустотелый цилиндрический корпус с двумя крышками, имеющий три штуцера, два из которых расположены на цилиндрической поверхности, а третий - на одной из крышек, фильтр с мембраной, который расположен неподвижно и герметично внутри корпуса, образуя внешнюю и внутреннюю полости, разделенные этой мембраной, отличающееся тем, что мембрана выполнена в виде жесткого высокопористого цилиндра из керамики или металла, имеющего рабочий полупроницаемый слой на внутренней цилиндрической поверхности, при этом внешняя полость для фильтрата образована двумя цилиндрическими поверхностями фильтра и корпуса, включая один из штуцеров, и двумя торцевыми прокладками, а штуцер снабжен элементом, обладающим упругими свойствами, и клапаном однонаправленного потока, обеспечивающим отвод фильтрата от поверхности мембраны наружу, причем внутренняя полость для фильтруемого раствора образована внутренней поверхностью мембраны и двумя крышками, одна из которых снабжена поршнем, выполненным в виде эластичной непроницаемой мембраны, соединенной с помощью штока с соленоидом, расположенным в этой же крышке и обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение поршня, при этом второй штуцер на цилиндрической поверхности корпуса расположен со стороны поршня и снабжен клапаном однонаправленного потока, обеспечивающим подвод фильтруемого раствора в эту полость, а вторая крышка корпуса со штуцером снабжена клапаном однонаправленного потока, обеспечивающим удаление фильтруемого раствора из полости, причем внутри цилиндрической поверхности мембраны установлена мандрена, создающая требуемый рабочий зазор.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что мембрана выполнена в виде модуля, состоящего из нескольких жестких высокопористых трубок из керамики или металла, имеющих рабочий полупроницаемый слой на внутренней поверхности, и двух фланцев, герметично соединенных с этими трубками на торцах, при этом внутри каждой трубки установлены мандрены с одинаковым рабочим зазором.

14. Устройство по п. 12 или 13, отличающееся тем, что мандрены внутри мембран закреплены жестко или подвижно.

15. Устройство по п. 12 или 13, отличающееся тем, что мандрены имеют у торцев выступы на цилиндрических поверхностях, не менее трех с каждой стороны, при этом торцы выполнены коническими.

Images