RU2540363C1

RU2540363C1 - Electric baromembrane device of tubular type

Info

Publication number: RU2540363C1
Application number: RU2013137956/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Ковалев; Сергей Иванович Лазарев; Владислав Львович Головашин; Анатолий Александрович Лавренченко; Дмитрий Олегович Абоносимов
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-02-10
Also published as: RU2013137956A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electric baromembrane device of tubular type comprises a cylindrical body with a tube for input of the separated liquid at its external surface and longitudinal channels at its inner surface, a power supply device, microporous substrates, which external surfaces serve as an electrode-anode, cathode membranes, anode membranes, in series separating chambers formed by concentric tubular filtering elements having different filter areas and diameters with overflow channels, the central pipe and end butt covers having tubes for output of anions and cations with permeate.

EFFECT: improving quality and efficiency of solutions separation.

6 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов трубчатого типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электроосмофильтрации.The invention relates to constructions of membrane apparatuses of a tubular type and can be used to carry out processes of membrane technology: electro ultrafiltration, electrofiltration, electrofiltration and electroosmofiltration.

Аналогом данной конструкции является мембранный аппарат, приведенный в авторском свидетельстве СССР № 799779, кл. В01D 13/00, 1979. Он состоит из цилиндрического корпуса с патрубком для подвода разделяемой жидкости; концентричных фильтрующих элементов; мембран; торцевых крышек, имеющих патрубки для вывода фильтрата; центральной трубы с отверстием и герметично установленным во внутренней поверхности патрубком, служащим для вывода продуктов разделения. Недостатком данного аппарата является низкая эффективность разделения. Этот недостаток частично устранен в прототипе.An analogue of this design is the membrane apparatus shown in the USSR copyright certificate No. 799779, class. B01D 13/00, 1979. It consists of a cylindrical body with a nozzle for supplying a shared liquid; concentric filtering elements; membranes; end caps having nozzles for discharging the filtrate; the central pipe with a hole and a pipe sealed in the inner surface, which serves to output the separation products. The disadvantage of this apparatus is the low separation efficiency. This disadvantage is partially eliminated in the prototype.

Прототипом данной конструкции является мембранный аппарат трубчатого типа, конструкция которого приведена в авторском свидетельстве СССР № 1681926 А1, кл. В01D 61/14, В01D 61/42, 1991. Прототип состоит из цилиндрического корпуса, выполненного из диэлектрического материала с расположенным на его внешней поверхности патрубком для ввода разделяемой жидкости и на внутренней поверхности продольных каналов; устройства для подвода электрического тока; микропористой подложки, служащей одновременно электродом-анодом; прианодной мембраны; последовательно соединенных камер разделения, образованных концентрическими фильтрующими элементами с переточными каналами; центральной трубы, выполненной из диэлектрического материала; внешней поверхности микропористой подложки, служащей электродом-катодом; прикатодной мембраны; торцевых крышек, имеющих патрубки для вывода анионов и катионов с пермеатом. Недостатками прототипа являются: невысокое качество и эффективность разделения растворов, связанные с высоким сопротивлением раствора в зазоре между фильтрующими элементами с мембранами при наложении на систему мембрана - раствор электрического тока, малой площадью разделения и невысокой турбулизацией потока раствора в камерах разделения.The prototype of this design is a tubular-type membrane apparatus, the design of which is given in the USSR copyright certificate No. 1681926 A1, class. B01D 61/14, B01D 61/42, 1991. The prototype consists of a cylindrical body made of dielectric material with a nozzle located on its outer surface for introducing a shared liquid and on the inner surface of the longitudinal channels; devices for supplying electric current; microporous substrate, serving simultaneously as an electrode-anode; an anode membrane; sequentially connected separation chambers formed by concentric filtering elements with transfer channels; a central pipe made of dielectric material; the outer surface of the microporous substrate serving as the cathode electrode; cathode membrane; end caps having nozzles for removing anions and cations with permeate. The disadvantages of the prototype are: the low quality and efficiency of the separation of solutions associated with high resistance of the solution in the gap between the filter elements with membranes when applied to the membrane-electric solution system, a small separation area and low turbulization of the solution flow in the separation chambers.

Технический результат выражается повышением качества и эффективности разделения растворов и уменьшением сопротивления раствора в зазоре между концентрическими трубчатыми фильтрующими элементами с мембранами, то есть в камере разделения при наложении на систему мембрана - раствор электрического тока, увеличенной площадью разделения и повышенной турбулизацией потока раствора в камерах разделения за счет изменения конструкции аппарата: трубчатые фильтрующие элементы выполнены в виде концентрических фильтрующих элементов различной площади поверхности фильтрации и различных диаметров, на которые уложены микропористые подложки и мембраны концентрически с имеющимися тремя выступами на микропористой подложке увеличенного диаметра прямоугольной формы в разрезе с такой периодичностью, что соседние элементы большего и меньшего концентрических трубчатых фильтрующих элементов с микропористыми подложками и мембранами такой же формы смещены друг относительно друга на ширину одного выступа, а расстояние между мембранами соседних концентрических трубчатых фильтрующих элементов с микропористыми подложками является минимальным от 3 до 5 мм, микропористая подложка электрод-анод, расположенная на цилиндрическом корпусе, выполненном из диэлектрического материала, имеет такую же форму, как и остальные микропористые подложки и мембраны концентрически с имеющимися выступами увеличенного диаметра с такой же периодичностью и смещенностью относительно следующего концентрического трубчатого фильтрующего элемента с микропористыми подложками и мембранами с внутренней и внешней стороны концентрических трубчатых фильтрующих элементов, камеры разделения в аппарате образованы соседними концентрическими трубчатыми фильтрующими элементами с микропористыми подложками и мембранами концентрически с имеющимися выступами увеличенного диаметра с такой же периодичностью и смещенностью относительно следующего концентрического трубчатого фильтрующего элемента с микропористыми подложками и мембраной и переточными каналами, расположенными на нечетных и четных концентрических трубчатых фильтрующих элементах с микропористыми подложками и мембранами с правой и левой стороны аппарата, расположенного во фронтальной плоскости, начиная с центральной трубы, выполненной из диэлектрического материала, и отступающих от края внутренней поверхности торцевых крышек на расстояние 45 мм, переточные каналы на ширину 5 мм залиты герметизирующей композицией, предотвращающей смешивание разделяемых компонентов раствора в местах, уложенных на концентрические трубчатые фильтрующие элементы с обеих их сторон микропористых подложек и мембран, внутренняя поверхность центральной трубы не имеет микропористой подложки и мембраны, внутренние поверхности торцевых крышек имеют кольцевые пазы различного диаметра, на которых приклеены паронитовые или резиновые прокладки, совпадающие с трубчатыми концентрическими фильтрующими элементами различной площади поверхности фильтрации и различных диаметров по их торцевой поверхности вместе с микропористыми подложками, мембранами и уплотняющими их, а ширина камеры разделения между соседними элементами в месте уплотнения трубчатых концентрических фильтрующих элементов различной площади поверхности фильтрации и различных диаметров с микропористыми подложками и мембранами задана кольцевыми выступами на торцевой крышке, в которой имеются каналы, соединенные с продольными каналами трубчатых концентрических фильтрующих элементов, с внешней стороны торцевой поверхности центральной трубы, с правой ее стороны имеется кольцевой элемент с прямоугольным выступом, расположенным под углом (π/2) и через отверстие соединенным с микропористой подложкой, служащей электродом-катодом с устройством для подвода электрического тока, этот кольцевой элемент уплотняет паронитовая или резиновая прокладка, приклеенная на внутреннюю поверхность торцевой крышки, в которой имеется кольцевой паз, а с внешней стороны торцевой поверхности центральной трубы, с левой ее стороны также расположена прокладка ,приклеенная на внутреннюю поверхность торцевой крышки, в которой имеется кольцевой паз.The technical result is expressed by improving the quality and efficiency of the separation of solutions and reducing the resistance of the solution in the gap between the concentric tubular filtering elements with membranes, that is, in the separation chamber when the membrane is applied to the system - a solution of electric current, an increased separation area and increased turbulization of the solution flow in the separation chambers beyond due to changes in the design of the apparatus: tubular filter elements are made in the form of concentric filter elements of various filtration surface areas and various diameters on which microporous substrates and membranes are laid concentrically with three protrusions on a microporous substrate of an increased rectangular shape in a section with such a frequency that adjacent elements of larger and smaller concentric tubular filter elements with microporous substrates and membranes of the same shape offset from each other by the width of one protrusion, and the distance between the membranes of adjacent concentric tubular filtering elements with microporous substrates is a minimum of 3 to 5 mm, a microporous electrode-anode substrate located on a cylindrical body made of dielectric material has the same shape as the rest of the microporous substrates and membranes concentrically with existing protrusions of increased diameter with the same frequency and offset relative to the next concentric tubular filter element with microporous substrates and membranes on the inside and outside of the concentric pipes of these filter elements, the separation chambers in the apparatus are formed by adjacent concentric tubular filter elements with microporous substrates and membranes concentrically with existing protrusions of increased diameter with the same frequency and offset relative to the next concentric tubular filter element with microporous substrates and a membrane and transfer channels located on odd and even concentric tubular filter elements with microporous substrates and membranes On the right and left sides of the apparatus located in the frontal plane, starting from the central pipe made of dielectric material and extending 45 mm from the ends of the inner surfaces of the end caps, transfer channels 5 mm wide are filled with a sealing composition that prevents mixing of the components to be separated solution in places laid on concentric tubular filtering elements on both sides of microporous substrates and membranes, the inner surface of the central pipe does not have of a porous substrate and membrane, the inner surfaces of the end caps have annular grooves of various diameters, on which paronite or rubber gaskets are glued, coinciding with tubular concentric filtering elements of different filtering surface areas and various diameters along their end surfaces together with microporous substrates, membranes and sealing them, and the width of the separation chamber between adjacent elements at the seal of the tubular concentric filter elements of various sizes filter surfaces and various diameters with microporous substrates and membranes are defined by annular protrusions on the end cap, in which there are channels connected to the longitudinal channels of the tubular concentric filter elements, on the outside of the end surface of the central pipe, on its right side there is an annular element with a rectangular protrusion, located at an angle (π / 2) and through an opening connected to a microporous substrate serving as an electrode-cathode with a device for supplying electric current, this from the ring element, a paronite or rubber gasket is glued, glued to the inner surface of the end cap, in which there is an annular groove, and on the outside of the end surface of the central pipe, a gasket glued to the inner surface of the end cap, in which there is an annular groove.

На фиг. 1 показан в разрезе электробаромембранный аппарат трубчатого типа; фиг. 2 - вид сверху; фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; фиг. 5 - вид I, увеличенный на фиг. 1.In FIG. 1 is a cross-sectional view of a tubular type electro-baromembrane apparatus; FIG. 2 - top view; FIG. 3 is a section AA in FIG. one; FIG. 4 is a section BB in FIG. one; FIG. 5 is a view I enlarged in FIG. one.

Электробаромембранный аппарат трубчатого типа состоит из цилиндрического корпуса 1, который выполнен из диэлектрического материала с расположенным на его внешней поверхности патрубком 2 для ввода разделяемой жидкости (раствора) и на внутренней поверхности продольных каналов 4, устройства (клеммы устройства) для подвода электрического тока 3, микропористой подложки, служащей одновременно электродом-анодом 5, прианодной мембраны 6, переточных каналов 9, расположенных на нечетных и четных концентрических трубчатых фильтрующих элементах 8 с микропористыми подложками - катод и анод 14 и 5 соответственно и прикатодными, прианодными мембранами 15, 6 с правой и левой стороны аппарата, расположенного во фронтальной плоскости, начиная с центральной трубы 11, выполненной из диэлектрического материала, и отступающих от края внутренней поверхности торцевых крышек 16, имеющих патрубки 17 и 18 для вывода анионов и катионов с пермеатом, на расстояние 45 мм, переточные каналы 9 на ширину 5 мм залиты герметизирующей композицией 7, последовательно соединенных камер разделения 10 через переточные каналы 9, кольцевого элемента 19 с прямоугольным выступом, расположенным под углом (π/2), герметично установленного во внутренней поверхности центральной трубы 11 патрубка 13, который служит для вывода продуктов разделения, каналов 12 в торцевых крышках 16, соединенных с продольными каналами 4 трубчатых концентрических фильтрующих элементов 8, центральной трубы 11 и цилиндрического корпуса 1 через кольцевые полости 26, накидных фланцев 20, кольцевых прокладок 21 и 22, комплекта шпилек 23, шайб 24 и гаек 25.The tubular type electro-baromembrane apparatus consists of a cylindrical body 1, which is made of dielectric material with a nozzle 2 located on its outer surface for introducing a shared liquid (solution) and on the inner surface of the longitudinal channels 4, of a device (device terminal) for supplying an electric current 3, microporous a substrate serving simultaneously as an anode electrode 5, an anode membrane 6, transfer channels 9 located on odd and even concentric tubular filter elements 8 microporous substrates — cathode and anode 14 and 5, respectively, and near-cathode, anode membranes 15, 6 on the right and left sides of the apparatus located in the frontal plane, starting from the central pipe 11 made of dielectric material and retreating from the edge of the inner surface of the end caps 16 having nozzles 17 and 18 for outputting anions and cations with permeate to a distance of 45 mm, transfer channels 9 to a width of 5 mm are filled with a sealing composition 7, sequentially connected separation chambers 10 through transfer channels Ala 9, an annular element 19 with a rectangular protrusion located at an angle (π / 2), hermetically installed in the inner surface of the Central pipe 11 of the pipe 13, which serves to output the separation products, channels 12 in the end caps 16 connected to the longitudinal channels 4 of the tubular concentric filtering elements 8, the Central pipe 11 and the cylindrical body 1 through the annular cavity 26, the flange 20, ring gaskets 21 and 22, a set of pins 23, washers 24 and nuts 25.

Цилиндрический корпус 1, центральная труба 11, торцевые крышки 16 выполнены из диэлектрического материала - капролона, текстолита, стеклотекстолита.The cylindrical housing 1, the central pipe 11, the end caps 16 are made of dielectric material - caprolon, textolite, fiberglass.

Трубчатые концентрические фильтрующие элементы 8 представляют собой трубки с продольными каналами на внешней и внутренней стороне, которые могут быть изготовлены из материала марок Х18Н9Т, Х18Н10Т.The tubular concentric filtering elements 8 are tubes with longitudinal channels on the outer and inner sides, which can be made of material grades X18H9T, X18H10T.

Кольцевой элемент 19 с прямоугольным выступом, расположенным под углом (π/2), может быть изготовлен из проката марок Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Х18Н9Т, Х18Н10Т.The annular element 19 with a rectangular protrusion located at an angle (π / 2), can be made of rolled grades X18H15-PM, X18H15-MP, X18H9T, X18H10T.

Внешняя поверхность микропористой подложки 14 служит электродом-катодом, а внутренняя поверхность микропористой подложки 5 служит одновременно электродом-анодом, которые могут быть изготовлены из микропористого проката марок Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Х18Н9Т, Х18Н10Т с порозностью 20-45%.The outer surface of the microporous substrate 14 serves as the cathode electrode, and the inner surface of the microporous substrate 5 serves simultaneously as the anode electrode, which can be made of microporous rolled grades X18H15-PM, X18H15-MP, X18H9T, X18H10T with a porosity of 20-45%.

Патрубок 13, который служит для вывода продуктов разделения, патрубок 2 для ввода разделяемой жидкости и патрубки 17, 18 для вывода анионов и катионов с пермеатом могут быть изготовлены из материала марок Х18Н9Т, Х18Н10Т или из капролона, текстолита, стеклотекстолита.The pipe 13, which serves to output the separation products, the pipe 2 for the input of the liquid to be separated, and the pipe 17, 18 for the output of anions and cations with permeate can be made of material grades X18H9T, X18H10T or caprolon, textolite, fiberglass.

В качестве прикатодных и прианодных мембран 15 и 6 могут применяться изготовленные в виде ленты мембраны следующих типов: МГА-95, МГА-70П, МГА-80П, МГА-90П, МГА-95П-Н, МГА-95П-Т, МГА-100П, ОПМ-К, ESPA1, ESNA, УАМ-150П, УАМ-300П, УАМ-500П, УАМ-1000П, УПМ-200, УПМ-П, УПМ-ПП, УФМ-100, УФМ-П, УФМ-ПТ, ОПМН-К, ОПМН (ОФМН)-П, МФФК-0, МФФК-3.The following types of membranes made in the form of tape can be used as cathode and anode membranes 15 and 6: MGA-95, MGA-70P, MGA-80P, MGA-90P, MGA-95P-N, MGA-95P-T, MGA-100P , OPM-K, ESPA1, ESNA, UAM-150P, UAM-300P, UAM-500P, UAM-1000P, UPM-200, UPM-P, UPM-PP, UFM-100, UFM-P, UFM-PT, OPMN -K, OPMN (OFMN) -P, MFK-0, MFK-3.

Кольцевые прокладки 21 и 22 могут быть изготовлены из паронита или резины.O-rings 21 and 22 can be made of paronite or rubber.

Герметизирующая композиция 7 может быть выполнена из герметика, клея или эпоксидных смол.The sealing composition 7 may be made of sealant, glue or epoxy resins.

Накидные фланцы 20 могут быть изготовлены из материала: стали 3, стали 15, стали 25, стали 30, стали 45.The flange 20 can be made of material: steel 3, steel 15, steel 25, steel 30, steel 45.

Электробаромембранный аппарат трубчатого типа, показанный на фиг.1, работает следующим образом. Разделяемый раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через патрубок 2 для ввода разделяемой жидкости поступает в ближайшую к цилиндрическому корпусу 1 камеру разделения 10.The tubular-type electrobaromembrane apparatus shown in FIG. 1 operates as follows. The separable solution under pressure exceeding the osmotic pressure of the substances dissolved in it, through the pipe 2 for input of the separable liquid enters the separation chamber 10 closest to the cylindrical body 1.

После заполнения аппарата раствором на устройство для подвода электрического тока 3 (клеммы устройства) подводится внешнее постоянное электрическое поле, вызывающее определенную плотность тока в растворе. В камере разделения 10, фиг. 1, 5, под действием электрического тока вещество, растворенное в растворе, распадается на ионы, при этом анионы стремятся через прианодную мембрану 6 к внутренней поверхности микропористой подложки 5, служащей электродом-анодом и расположенной на цилиндрическом корпусе 1, а катионы через прикатодную мембрану 15 стремятся к ближайшей внешней поверхности микропористой подложки 14, служащей электродом-катодом и расположенной на трубчатом концентрическом фильтрующем элементе 8, являющемся биполярным электродом.After filling the apparatus with a solution, an external constant electric field is applied to the device for supplying electric current 3 (device terminals), causing a certain current density in the solution. In the separation chamber 10, FIG. 1, 5, under the action of an electric current, a substance dissolved in a solution decomposes into ions, while the anions tend through the anode membrane 6 to the inner surface of the microporous substrate 5, which serves as the anode electrode and is located on the cylindrical body 1, and the cations through the cathode membrane 15 tend to the nearest outer surface of the microporous substrate 14, which serves as the cathode electrode and located on the tubular concentric filter element 8, which is a bipolar electrode.

В это же время под действием рабочего давления пермеат протекает через прианодную и прикатодную мембраны 6, 15, фиг. 1, 5, и выдавливает анионы, катионы и газ, образующиеся на электродах в результате электрохимических реакций, через внутреннюю поверхность микропористой подложки 5 и внешнюю поверхность микропористой подложки 14 трубчатого концентрического фильтрующего элемента 8, являющегося биполярным электродом, по соответствующим продольным каналам 4 через кольцевые полости 26 и каналы 12 в торцевых крышках 16 через патрубки 17 и 18 для вывода анионов и катионов с пермеатом из аппарата. Далее разделяемый раствор через переточный канал 9 трубчатого концентрического фильтрующего элемента 8, являющегося биполярным электродом с внешней и внутренней микропористыми подложками - катодом, анодом 14, 5 соответственно и прикатодными, прианодными мембранами 15, 6, поступает в следующую камеру разделения 10, расположенную ближе к центру аппарата, где происходят аналогичные описанным процессы.At the same time, under the action of working pressure, the permeate flows through the anode and cathode membranes 6, 15, FIG. 1, 5, and squeezes out the anions, cations and gas formed on the electrodes as a result of electrochemical reactions through the inner surface of the microporous substrate 5 and the outer surface of the microporous substrate 14 of the tubular concentric filter element 8, which is a bipolar electrode, through the corresponding longitudinal channels 4 through the annular cavities 26 and channels 12 in the end caps 16 through the nozzles 17 and 18 for the withdrawal of anions and cations with permeate from the apparatus. Then, the solution to be separated through the transfer channel 9 of the tubular concentric filtering element 8, which is a bipolar electrode with external and internal microporous substrates - the cathode, anode 14, 5, respectively, and the cathode, anode membranes 15, 6, enters the next separation chamber 10, located closer to the center apparatus where processes similar to those described occur.

Таким образом, из раствора, последовательно протекающего по всем камерам разделения 10, фиг. 1, всего аппарата в виде анионов и катионов, удаляются растворенные вещества, а обедненный раствор после разделения отводится через переточный канал 9 в центральной трубе 11, на поверхность которого последовательно уложены внешняя поверхность микропористой подложки 14 и прикатодная мембрана 15, через герметично установленный во внутренней поверхности патрубок 13, фиг. 1, 2, служащий для вывода продуктов разделения.Thus, from a solution sequentially flowing through all separation chambers 10, FIG. 1, of the entire apparatus in the form of anions and cations, dissolved substances are removed, and the depleted solution after separation is discharged through a transfer channel 9 in the central pipe 11, on the surface of which the outer surface of the microporous substrate 14 and the cathode membrane 15 are successively laid, through a hermetically seated in the inner surface pipe 13, FIG. 1, 2, used to output separation products.

Схематичный элемент мембраны концентрической формы с выступами с одной стороны трубчатого концентрического фильтрующего элемента (фиг. 6):A schematic element of a concentric membrane with protrusions on one side of the tubular concentric filter element (Fig. 6):

R₁ - радиус большой окружности мембраны с выступами,R ₁ is the radius of the large circle of the membrane with protrusions,

R₂ - радиус малой окружности мембраны,R ₂ is the radius of the small circumference of the membrane,

L - длина трубчатого концентрического фильтрующего элемента,L is the length of the tubular concentric filter element,

b - ширина выступа мембраны,b is the width of the protrusion of the membrane,

n - количество выступов на элементе мембраны.n is the number of protrusions on the membrane element.

Общая площадь мембраны концентрической формы без выступов находится по формуле:The total area of the concentric membrane without protrusions is found by the formula:

S=2π·R₂·L.S = 2π · R ₂ · L.

Общая площадь мембраны концентрической формы с выступами находится по формуле:The total area of the concentric membrane with protrusions is found by the formula:

..

Приращение площади мембраны концентрической формы за счет выступов рассчитывается по формуле:The increment of the concentric shape of the membrane due to the protrusions is calculated by the formula:

Увеличение площади мембраны концентрической формы с выступами в отличие от площади мембраны концентрической формы без выступов составляет 1,2 раза.The increase in the area of a concentric membrane with protrusions, in contrast to the area of a concentric membrane without protrusions, is 1.2 times.

Трубчатые концентрические фильтрующие элементы 8, фиг. 1, 3, 4, 5, представляют собой трубки, являющиеся биполярными электродами с продольными каналами 4, на внешней и внутренней поверхности которых расположены внешняя поверхность микропористой подложки 14, служащая электродом-катодом, и внутренняя поверхность микропористой подложки 5, служащая одновременно электродом-анодом. На всей внешней и внутренней поверхности микропористых подложек 14 и 5 расположены мембраны, соответственно на электроде-катоде биполярного электрода, являющегося трубчатым концентрическим фильтрующим элементом 8, располагается прикатодная мембрана 15, а на аноде - прианодная мембрана 6.Tubular concentric filtering elements 8, FIG. 1, 3, 4, 5, are tubes that are bipolar electrodes with longitudinal channels 4, on the outer and inner surface of which are the outer surface of the microporous substrate 14, which serves as the cathode electrode, and the inner surface of the microporous substrate 5, which simultaneously serves as the anode electrode . Membranes are located on the entire outer and inner surface of the microporous substrates 14 and 5, respectively, a cathode membrane 15 is located on the cathode electrode of the bipolar electrode, which is a tubular concentric filtering element 8, and an anode membrane 6 is located on the anode.

Под повышением качества и эффективности разделения растворов и уменьшением сопротивления раствора в зазоре между концентрическими трубчатыми фильтрующими элементами 8, фиг. 1, с микропористыми подложками электродами - катодом и анодом 14, 5 и прикатодными, прианодными мембранами 15, 6, цилиндрическим корпусом 1, центральной трубой 11, в камере разделения 10 при наложении на систему мембрана - раствор электрического тока, при увеличенной площади разделения и повышенной турбулизации потока раствора в камерах разделения 10 понимается увеличение эффективной площади разделения в единице объема аппарата из-за дополнения прикатодных, прианодных мембран 15, 6 концентрической формы с имеющимися тремя выступами на микропористой подложке увеличенного диаметра прямоугольной формы в разрезе, электрода - катода и анода 14, 5 с такой периодичностью, что соседние элементы большего и меньшего диаметров концентрических трубчатых фильтрующих элементов 8 с микропористыми подложками 14, 5 и мембранами прикатодными, прианодными 15, 6 такой же формы смещены друг относительно друга на ширину одного выступа, а расстояние между мембранами прикатодными, прианодными 15, 6 соседних концентрических трубчатых фильтрующих элементов 8 с микропористыми подложками 14, 5 является минимальным от 3 до 5 мм. Таким образом, использование в камере разделения 10, фиг. 1, прикатодных, прианодных мембран 15, 6 с тремя выступами на микропористой подложке 14, 5 увеличенного диаметра прямоугольной формы в разрезе и минимального расстояния между этими мембранами позволит уменьшить сопротивление раствора при прохождении через пего электрического тока с определенной плотностью и дополнительно повысить турбулизацию потока раствора в камерах разделения 10, что позволит снизить концентрационную поляризацию без использования инертных сеток-турбулизаторов раствора.Under the improvement of the quality and efficiency of the separation of solutions and the decrease in the resistance of the solution in the gap between the concentric tubular filtering elements 8, FIG. 1, with microporous substrates with electrodes — the cathode and anode 14, 5 and near-cathode, anode membranes 15, 6, a cylindrical body 1, a central tube 11, in the separation chamber 10 when the membrane - electric current solution is applied to the system, with an increased separation area and increased turbulization of the solution flow in the separation chambers 10 means an increase in the effective separation area per unit volume of the apparatus due to the addition of cathode, anode membranes 15, 6 of a concentric shape with three protrusions per microporis the same substrate with an enlarged rectangular cross-sectional diameter of the electrode — the cathode and anode 14, 5 with such a frequency that adjacent elements of larger and smaller diameters of concentric tubular filter elements 8 with microporous substrates 14, 5 and cathode membranes anodic 15, 6 of the same shape offset relative to each other by the width of one protrusion, and the distance between the membranes near the cathode, anode 15, 6 of the adjacent concentric tubular filter elements 8 with microporous substrates 14, 5 is minimal from 3 to 5 mm. Thus, use in the separation chamber 10, FIG. 1, near-cathode, anode membranes 15, 6 with three protrusions on a microporous substrate 14, 5 of an enlarged rectangular diameter in the section and the minimum distance between these membranes will reduce the resistance of the solution when an electric current with a certain density passes through it and further increase the turbulization of the solution flow in separation chambers 10, which will reduce concentration polarization without the use of inert grid-turbulators of the solution.

На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата трубчатого типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например ультрафильтрацию, нанофильтрацию, микрофильтрацию и обратный осмос.On the developed design of a tubular type electro-baromembrane apparatus without applying an electric field, baromembrane processes can be carried out, for example, ultrafiltration, nanofiltration, microfiltration and reverse osmosis.

Claims

The tubular-type electrobaromembrane apparatus, consisting of: a cylindrical body made of dielectric material with a nozzle located on its outer surface for introducing a shared liquid and on the inner surface of the longitudinal channels, a device for supplying electric current; microporous substrates, the outer surface of which serves as the electrode-cathode, and the inner surface of which serves as the electrode-anode, cathode membrane, anode membrane, sequentially connected separation chambers formed by concentric filtering elements, with transfer channels; a central pipe made of dielectric material, end caps having nozzles for withdrawing anions and cations with permeate, characterized in that the tubular filter elements are made in the form of concentric filter elements of different filtration surface areas and various diameters, on which microporous substrates and membranes are laid concentrically with three protrusions on a microporous substrate of increased rectangular diameter in the section with such a frequency that adjacent elements are larger smaller and smaller concentric tubular filtering elements with microporous substrates and membranes of the same shape are offset from each other by the width of one protrusion, and the distance between the membranes of adjacent concentric tubular filtering elements with microporous substrates is minimal from 3 to 5 mm, microporous electrode-anode substrate, located on a cylindrical body made of dielectric material, has the same shape as other microporous substrates and membranes laid centrically with existing protrusions of increased diameter with the same periodicity and offset relative to the next concentric tubular filter element with microporous substrates and membranes on the inside and outside of the concentric tubular filter elements, the separation chambers in the apparatus are formed by adjacent concentric tubular filter elements with microporous substrates and membranes with existing protrusions of increased diameter with the same periodicity and offset the next concentric tubular filter element with microporous substrates and a membrane and transfer channels located on the odd and even concentric tubular filter elements with microporous substrates and membranes on the right and left sides of the apparatus located in the frontal plane, starting from the central pipe made of dielectric material, and retreating from the edge of the inner surface of the end caps to a distance of 45 mm, transfer channels to a width of 5 mm are sealed a composition that prevents mixing of the separated components of the solution in places laid on concentric tubular filtering elements on both sides of the microporous substrates and membranes, the inner surface of the central tube has no microporous substrate and membrane, the inner surfaces of the end caps have annular grooves of various diameters on which are glued paronite or rubber gaskets matching tubular concentric filtering elements of different filtration surface areas and p different diameters along their end surface together with microporous substrates, membranes and sealing them, and the width of the separation chamber between adjacent elements at the seal of tubular concentric filter elements of different filtering surface areas and various diameters with microporous substrates and membranes is set by annular protrusions on the end cover, which has channels connected to the longitudinal channels of the tubular concentric filter elements on the outside of the end surface of the central tube, on its right side there is an annular element with a rectangular protrusion located at an angle (π / 2) and through an opening connected to a microporous substrate serving as an electrode-cathode, with a device for supplying electric current, this annular element seals a paronite or rubber gasket glued to the inner surface of the end cap, in which there is an annular groove, and on the outside of the end surface of the central pipe, a gasket glued on the inside is also located nyuyu surface of the end cap, in which there is an annular groove.