RU2194566C1

RU2194566C1 - Membrane filter module

Info

Publication number: RU2194566C1
Application number: RU2001133754A
Authority: RU
Inventors: М.И. Ильин; Ю.А. Федотов; Ю.И. Яманов; А.В. Тарасов
Original assignee: ООО НПП "Технофильтр"
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2002-12-20

Abstract

FIELD: devices for such membrane processes as micro-, ultra- and nano-filtration. SUBSTANCE: proposed membrane module includes sealing members, membranes and bearing plates with collector openings for inlet of starting mixture, discharge of concentrate and permeant; they are provided with curvilinear passages in form of concentric circles on their surface with two overflow passages located diametrically. EFFECT: enhanced efficiency due to improved hydrodynamic conditions of liquid flow. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения таких мембранных процессов, как микро-, ультра- и нанофильтрация и может быть использовано для разделения растворов в химической, микробиологической, электронной, пищевой и др. отраслях промышленности. The invention relates to devices for conducting such membrane processes as micro-, ultra- and nanofiltration and can be used to separate solutions in the chemical, microbiological, electronic, food and other industries.

Известен модуль типа фильтр-пресс [1], содержащий набор плоских фильтрующих элементов, состоящих из двух мембран, уложенных по обе стороны плоского пористого материала - дренажа. Known module type filter press [1], containing a set of flat filter elements, consisting of two membranes, laid on both sides of a flat porous material - drainage.

Недостатком этого модуля является небольшая удельная поверхность фильтрации и низкая скорость движения жидкости. Для создания высоких скоростей в элементах модуля требуется применение мощных насосов для циркуляции жидкости, что резко увеличивает энергетические, эксплуатационные и капитальные затраты. The disadvantage of this module is its small specific filtration surface and low fluid velocity. To create high speeds in the module elements, the use of powerful pumps for circulating the fluid is required, which dramatically increases energy, operating and capital costs.

Известен мембранный аппарат типа фильтр-пресса [2], включающий стягивающие плиты, мембраны, герметизирующие оребренные шайбы и опорные пластины овальной формы с заглубленными в них криволинейными каналами и двумя круглыми переточными отверстиями, оси переточных отверстий смещены относительно продольной оси пластины, ширина каналов постоянна, а сами каналы выполнены S-образной формы. A known membrane apparatus of the type of filter press [2], including tightening plates, membranes, sealing finned washers and oval-shaped support plates with curved channels buried in them and two round flow holes, the axis of the transfer holes are offset relative to the longitudinal axis of the plate, the channel width is constant, and the channels themselves are made S-shaped.

Недостатком этого аппарата является то, что гидродинамическая структура потока мало отличается от структуры потока в аппаратах с линейными каналами ввиду плавного изменения направления движения жидкости в S-образных каналах. The disadvantage of this apparatus is that the hydrodynamic structure of the flow differs little from the structure of the flow in devices with linear channels due to the smooth change in the direction of movement of the liquid in the S-shaped channels.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности работы элемента, сущность которого заключается в следующем. Мембранный фильтрующий модуль содержит сжимающие плиты, опорные пластины с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата, полупроницаемые мембраны между пластинами, герметизирующие элементы. На опорные пластины нанесены криволинейные каналы в виде концентрических окружностей с двумя переточными каналами, расположенными диаметрально. При такой конструкции фильтрующего модуля поток жидкости, движущийся над мембраной, совершает тангенциальное движение (по окружности) с многократным изменением направления движения, причем поток в одном переточном канале делится на два потока, а в следующем два потока соединяются в один. The present invention is aimed at improving the efficiency of the element, the essence of which is as follows. The membrane filter module contains compression plates, support plates with holes for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate, semi-permeable membranes between the plates, and sealing elements. Curved channels in the form of concentric circles with two transfer channels located diametrically are applied to the support plates. With this design of the filter module, the fluid flow moving over the membrane makes a tangential movement (around the circle) with a multiple change in the direction of movement, moreover, the flow in one transfer channel is divided into two flows, and in the next two flows are connected into one.

Изобретение иллюстрируется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема движения потоков. In FIG. 1 shows a flow pattern.

На фиг. 2, 3 - конструкции мембранного фильтрующего модуля. In FIG. 2, 3 - design of the membrane filter module.

Такая организация движения жидкости над мембраной, как это представлено на фиг. 1, где 1 - точка ввода исходного раствора и 2 - точка вывода концентрата, делает поток гидродинамически неустановившимся, что обеспечивает максимальную массоотдачу целевых компонентов (проницаемость) и минимальное отложение осадка на поверхности мембраны. Основным преимуществом такой организации потока жидкости является возможность создания высоких скоростей движения жидкости при малых (расчетных) ее расходах. Модуль (фиг. 2) состоит из опорных пластин в виде тарелок 3, между которыми зажаты мембраны 4. Количество каналов в одной тарелке, их площадь сечения и число тарелок зависит от заданной производительности модуля и являются расчетными. Форма сечения каналов может быть разнообразной (прямоугольная, треугольная и т.д.). Such organization of fluid movement above the membrane, as shown in FIG. 1, where 1 is the entry point of the initial solution and 2 is the outlet point of the concentrate, makes the flow hydrodynamically unsteady, which ensures maximum mass transfer of the target components (permeability) and minimal deposition of sediment on the membrane surface. The main advantage of this organization of the fluid flow is the ability to create high fluid velocities at low (calculated) flow rates. The module (Fig. 2) consists of support plates in the form of plates 3, between which the membranes are clamped 4. The number of channels in one plate, their cross-sectional area and the number of plates depends on the given module performance and are calculated. The shape of the cross section of the channels can be varied (rectangular, triangular, etc.).

Модуль (фиг. 3) состоит из сжимающих плит 5 и набора тарелок 3. Между тарелками зажата мембрана 4, (мембрана с подложкой, мембрана с кольцевым уплотнением или мембрана с подложкой и кольцевым уплотнением). Коллекторы для разделяемого раствора, концентрата и фильтрата образованы соответственно отверстиями 6, 7, 8, выполненными в тарелках и мембране. Нижняя плита 5 снабжена штуцером 9 для ввода раствора, штуцером 10 и 11 для вывода концентрата и фильтрата соответственно. The module (Fig. 3) consists of compression plates 5 and a set of plates 3. Between the plates a membrane 4 is clamped (a membrane with a substrate, a membrane with an O-ring or a membrane with a substrate and an O-ring). The collectors for the separated solution, concentrate and filtrate are formed respectively by holes 6, 7, 8, made in the plates and membrane. The bottom plate 5 is equipped with a nozzle 9 for introducing the solution, a nozzle 10 and 11 for the output of the concentrate and filtrate, respectively.

Модуль работает следующим образом. The module works as follows.

Разделяемый раствор через штуцер 9 вводят в коллектор 6, из которого раствор по переточным каналам 12 попадает в первый концентрический канал 13, пройдя который по переточному каналу 14 попадает во второй концентрический канал 15 и т.д. Окончательно концентрат попадает в центральный коллектор и выводится через штуцер 10. Фильтрат выводят через штуцер 11. The separated solution through the nozzle 9 is introduced into the collector 6, from which the solution flows through the transfer channels 12 into the first concentric channel 13, passing through which passes through the transfer channel 14 into the second concentric channel 15, etc. Finally, the concentrate enters the central manifold and is discharged through the nozzle 10. The filtrate is discharged through the nozzle 11.

Пример. Example.

Испытывали мембранный модуль, состоящий из 30-ти тарелок. Диаметр ультрафильтрационных мембран марки УПМ-50М составляет 220 мм. Общая площадь фильтрации 0,95 м². Форма сечения канала - треугольник с основанием 6 мм. В качестве разделяемой жидкости использовали водопроводную воду.A membrane module consisting of 30 plates was tested. The diameter of the ultrafiltration membranes of the UPM-50M brand is 220 mm. The total filtration area is 0.95 m ² . The sectional shape of the channel is a triangle with a base of 6 mm. As a shared liquid used tap water.

Объемный расход составлял 0,35 м³/ч. Линейная скорость на входе в модуль 1,1 м/с. Давление на входе 0,35 МПа. Производительность по фильтрату равнялась 0,130 м³/ч. Содержание общего железа в исходной воде 0,5 мг/л; в фильтрате - 0,043 мг/л.The volumetric flow rate was 0.35 m ³ / h. The linear velocity at the entrance to the module is 1.1 m / s. Inlet pressure 0.35 MPa. The filtrate capacity was 0.130 m ³ / h. The content of total iron in the source water is 0.5 mg / l; in the filtrate - 0.043 mg / l.

Таким образом, предлагаемая конструкция мембранного фильтрующего модуля, в частности выполнение тарелок с каналами указанной формы, позволяет улучшить гидродинамические условия течения жидкости и интенсифицировать процесс мембранного разделения. Thus, the proposed design of the membrane filter module, in particular the implementation of the plates with channels of the specified shape, allows to improve the hydrodynamic conditions of the fluid flow and to intensify the process of membrane separation.

Источники информации
1. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. - М.: Химия.Sources of information
1. Dytnersky Yu.I. Baromembrane processes. - M .: Chemistry.

2. Авт. св. СССР 1699559. 2. Auth. St. USSR 1699559.

Claims

A membrane filter module containing compression plates, base plates with collector holes for introducing the initial mixture and output of concentrate and permeate and curvilinear channels made on their surface connecting these holes, semipermeable membranes between them, characterized in that the curvilinear channels on the surface of the base plates are made in the form of concentric circles with two transfer channels located diametrically.