RU2658410C1 - Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электроосмофильтрации. Предлагается электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, состоящий из чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной”, соответственно имеющих прямоугольные переточные окна, в которых уложены на всю их длину и ширину в виде непрерывного полотна сверху и снизу с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую последовательно дренажные сетки, монополярно-пористые пластины, электрод-катод и электрод-анод, пористые подложки из ватмана, прикатодные и прианодные мембраны соответственно до внешнего периметра прокладок, за исключением тех мест пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, где расположены прямоугольные пластины вставки толщиной 2 мм соединяющие монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, в пространстве прямоугольного переточного окна чередующихся диэлектрических камер корпуcа с “выступом” и с “впадиной” образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой и от прокладки до прокладки с одной стороны чередующихся диэлектрических камер курпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую залит полимерной заливкой, межмембранный канал также образован в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами, электродом-катодом, пористыми подложками из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие для подвода электрического провода от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодного пермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, расположены каналы для отвода прикатодного и прианодного пермеата и отверстия для подвода электрических проводов, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, болты, шайбы и гайки, штуцера ввода и вывода разделяемого раствора, каналы ввода и вывода разделяемого раствора соответственно, отличающийся тем, что штуцера ввода и вывода разделяемого раствора вместе с каналами ввода и вывода разделяемого раствора расположены на первой и последней диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” спереди и сзади соответственно относительно расположения аппарата, каналы ввода и вывода разделяемого раствора совпадают с отверстиями первой и последней диэлектрических втулок такой же длины и ширины, как прокладки, между которыми они зажаты в межмембранном канале, на промежуточных диэлектрических втулках также зажатых в межмембранном канале такие отверстия отсутствуют, по внутреннему периметру диэлектрических втулок расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру диэлектрических втулок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой набор из переплетенных под углом 90 градусов в одной плоскости нарезок катионообменных и анионообменных мембран, имеющих центрированные прямоугольные вырезки величиной 2 мм по длине и шире и 1 мм по толщине между соседними переплетениями, направленными в сторону прикатодных и прианодных мембран соответственно, сетка-турбулизатор в межмембранном канале повернута на угол 45 градусов. Технический результат - снижение гидравлического сопротивления в аппарате, увеличение интенсивности турбулизации разделяемого раствора, повышение эффективности разделения раствора. 8 ил.

Description

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электроосмофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.

Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат, приведенный в работе Дытнерского Ю.И. «Обратный осмос и ультрафильтрация». М.: Химия, 1978 стр. 111, 197-200. Он представляет собой однокамерный аппарат, состоящий из пористого анода и катода, прианодной и прикатодной мембран. Недостатками являются малая площадь разделения при высоких энергозатратах на процесс разделения. Эти недостатки частично устранены в прототипе.

Прототипом данной конструкции является аппарат плоскокамерного типа, конструкция которого приведена в патенте RU 2622659 C1, 19.06.2017 Бюл. №17. Известный аппарат состоит из чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной” соответственно, имеющих прямоугольные переточные окна, в которых уложены на всю их длину и ширину в виде непрерывного полотна сверху и снизу с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую последовательно дренажные сетки, монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, пористые подложки из ватмана, прикатодные и прианодные мембраны соответственно до внешнего периметра прокладок, за исключением тех мест пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, где расположены прямоугольные пластины вставки толщиной 2 мм, соединяющие монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, по внутреннему периметру прокладок расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру прокладок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран, в пространстве прямоугольного переточного окна чередующихся диэлектрических камер корпуcа с “выступом” и с “впадиной” образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой и от прокладки до прокладки с одной стороны чередующихся диэлектрических камер курпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую залит полимерной заливкой, межмембранный канал также образован в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами, электродом-катодом, пористыми подложками из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие для подвода электрического провода от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодного пермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, расположены каналы для отвода прикатодного и прианодного пермеата и отверстия для подвода электрических проводов, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, болты, шайбы и гайки, штуцера ввода и вывода разделяемого раствора, каналы ввода и вывода разделяемого раствора соответственно. Недостатками являются высокое гидравлическое сопротивление в аппарате, низкая интенсивность турбулизации разделяемого раствора, низкое качество и эффективность разделения раствора, сложность изготовления аппарата.

Технический результат выражается снижением гидравлического сопротивления в аппарате, увеличением интенсивности турбулизации разделяемого раствора, повышением качества и эффективности разделения раствора, снижением сложности изготовления аппарата за счет изменения конструкции аппарата: состоящей из чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной” соответственно имеющих прямоугольные переточные окна, в которых уложены на всю их длину и ширину в виде непрерывного полотна сверху и снизу с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую последовательно дренажные сетки, монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, пористые подложки из ватмана, прикатодные и прианодные мембраны соответственно до внешнего периметра прокладок, за исключением тех мест пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, где расположены прямоугольные пластины вставки толщиной 2 мм, соединяющие монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, в пространстве прямоугольного переточного окна чередующихся диэлектрических камер корпуcа с “выступом” и с “впадиной” образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой и от прокладки до прокладки с одной стороны чередующихся диэлектрических камер курпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую залит полимерной заливкой, межмембранный канал также образован в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами электродом-катодом, пористые подложки из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие для подвода электрического провода от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодного пермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, расположены каналы для отвода прикатодного и прианодного пермеата и отверстия для подвода электрических проводов, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, болты, шайбы и гайки, штуцера ввода и вывода разделяемого раствора, каналы ввода и вывода разделяемого раствора соответственно, отличающийся тем, что штуцера ввода и вывода разделяемого раствора вместе с каналами ввода и вывода разделяемого раствора расположены на первой и последней диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” спереди и сзади соответственно относительно расположения аппарата, каналы ввода и вывода разделяемого раствора совпадают с отверстиями первой и последней диэлектрических втулок такой же длины и ширины как прокладки, между которыми они зажаты в межмембранном канале, на промежуточных диэлектрических втулках также зажатых в межмембранном канале такие отверстия отсутствуют, по внутреннему периметру диэлектрических втулок расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру диэлектрических втулок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран имеющих центрированные прямоугольные вырезки величиной 2 мм по длине и шире и 1 мм по толщине между соседними переплетениями, направленными в сторону прикатодных и прианодных мембран соответственно, сетка-турбулизатор в межмембранном канале повернута на угол 45 градусов.

На фиг. 1 изображен электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, продольный разрез; фиг. 2 - вид сверху; фиг. 3 - вид слева; фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 1; фиг. 6 - сечение В - В на фиг. 1; фиг. 7 - вид Г (2:1) увеличенный, схема разделения в межмембранном канале на фиг. 1; фиг. 8 - вид Д (2:1) повернутый, пространственная модель межмембранного канала на фиг. 7.

Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа состоит из чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 соответственно, имеющих прямоугольные переточные окна 19, в которых уложены на всю их длину и ширину в виде непрерывного полотна сверху и снизу с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 по другую последовательно дренажные сетки 17 и 25, монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод 14 и 30, пористые подложки из ватмана 16 и 31, прикатодные и прианодные мембраны 15 и 27 соответственно до внешнего периметра прокладок 5, за исключением тех мест пористых подложек из ватмана 16, 31, прикатодных и прианодных мембран 15, 27, где расположены прямоугольные пластины вставки 35 толщиной 2 мм, соединяющие монополярно-пористые пластины электрод-катод 14 и электрод-анод 30, в пространстве прямоугольного переточного окна 19 чередующихся диэлектрических камер корпуcа с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой 5 и от прокладки 5 до прокладки 5 с одной стороны чередующихся диэлектрических камер курпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 по другую залит полимерной заливкой 20, межмембранный канал также образован в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор 13, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса 3 снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками 17, монополярно-пористыми пластинами электродом-катодом 14, пористыми подложками из ватмана 16, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 имеются двусторонние отверстия 24 для подвода электрических проводов 26 залитых полимерным компаундом 21 от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока 6 соединенные с дренажными сетками 17 и 25, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса 3 имеется отверстие 24 для подвода электрического провода 26 от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока 6 к дренажной сетке 17 и канал для отвода прикатодного пермеата 34 с диэлектрической сеткой 22 по всей площади, расположенные в тех же местах что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1, расположены каналы для отвода прикатодного и прианодного пермеата 34 и 23 и отверстия 24 для подвода электрических проводов 26, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата 7 и 29 в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, штуцера ввода и вывода разделяемого раствора 11, 12 вместе с каналами ввода и вывода разделяемого раствора 32, 33, расположеными на первой и последней диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” 1 спереди и сзади соответственно относительно расположения аппарата, каналы ввода и вывода разделяемого раствора 32, 33, совпадающие с отверстиями первой и последней диэлектрических втулок 28 такой же длины и ширины, как прокладки 5, между которыми они зажаты в межмембранном канале, на промежуточных диэлектрических втулках 28 также зажатых в межмембранном канале такие отверстия отсутствуют, по внутреннему периметру диэлектрических втулок 28 расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру диэлектрических втулок 28 вставлены концы сеток-турбулизаторов 13, представляющих собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран, имеющих центрированные прямоугольные вырезки 36 величиной 2 мм по длине и шире и 1 мм по толщине между соседними переплетениями и направленными в сторону прикатодных и прианодных мембран 15, 27 соответственно, сетка-турбулизатор 13 в межмембранном канале повернута на угол 45 градусов, металлических пластин 4, отверстий 18 под болты 8, шайбы 9 и гайки 10.

Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1, диэлектрические фланцы корпуса 3, штуцера ввода и вывода разделяемого раствора 11, 12, диэлектрическая сетка 22, диэлектрические втулки 28, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата 7, 29 в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс” могут быть изготовлены из капролона.

Монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод 14 и 30 соответственно могут быть изготовлены из 20-45 процентного пористого проката типа Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Н-МП, ЛНПИТ, ЛПН-ПМ, как и прямоугольные пластины вставки 35.

Сетки-турбулизаторы 13, представляющие собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран, имеющих центрированные прямоугольные вырезки 36 величиной 2 мм по длине и шире и 1 мм по толщине между соседними переплетениями, могут изготавливаться из нарезок катионообменных и анионообменных мембран марок МК-40, МА-40, МК-40Л, МА-41И, МА-ИЛ, МБ-1, МБ-2.

Полимерная заливка 20, полимерный компаунд 21 изготавливаются из диэлектрических герметизирующих эпоксидных смол, пластмассы или клея холодная сварка.

Дренажные сетки 17 и 25, находящиеся под монополярно-пористыми пластинами, электродом-катодом и электродом-анодом 14 и 30 соответственно, могут быть изготовлены из материала Х18Н9Т, Х18Н10Т, 20Х23Н18, 10Х17Н13М2Т, 08Х18Т1.

Прокладка 5 может быть выполнена из паронита или прокладочной резины.

Металлические пластины 4 могут быть изготовлены из стали 3, стали 15, стали 25, стали 30, стали 45.

В КАЧЕСТВЕ ПРИКАТОДНЫХ И ПРИАНОДНЫХ МЕМБРАН 15, 27 СООТВЕТСТВЕННО МОГУТ ПРИМЕНЯТЬСЯ ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ВИДЕ ЛЕНТЫ, ПОЛОТНА МЕМБРАНЫ СЛЕДУЮЩИХ ТИПОВ МГА-95, МГА-95П-Н, МГА-95П-Т, МГА-100П, ОПМ-К, ESPA, ESNA, УАМ-150П, УПМ-П, УПМ-ПП, УПМ-50, УПМ-50М, УФМ-100, УФМ-50, УФМ-П, УФМ-ПТ, ОПМН-К, ОПМН (ОФМН)-П, МФФК-0, МФФК-3, ММК, ММПА⁺, МПС, МФФК-Г, ММФ4, ММТ.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, подается через штуцер ввода разделяемого раствора 11, расположенный на первой диэлектрической камере корпуса с “впадиной” 1 спереди относительно расположения аппарата, фиг. 2, минуя канал ввода разделяемого раствора 32, совпадающий с отверстием первой диэлектрической втулки 28, фиг. 4, в первую камеру разделения, образованную прикатодной мембраной 15, фиг. 1, прокладками 5, между которыми зажата в межмембранном канале диэлектрическая втулка 28, фиг. 7, по внутреннему периметру которой расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру диэлектрических втулок 28 вставлены концы сеток-турбулизаторов 13, фиг. 7, 8, представляющих собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран соответственно, и прианодной мембраны 27, образуя, таким образом, межмембранный канал в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор 13 и где она отсутствует в прямоугольном переточном окне 19, которые имеют центрированные прямоугольные вырезки 36, фиг. 8 величиной 2 мм по длине и шире и 1 мм по толщине между соседними переплетениями, и направленными в сторону прикатодных и прианодных мембран 15, 27 соответственно, а сетка-турбулизатор 13 в межмембранном канале повернута на угол 45 градусов.

В этот же момент времени к чередующимся диэлектрическим камерам корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1, и диэлектрическим фланцам корпуса 3, фиг. 1, 6, включением устройства для подвода постоянного электрического тока 6 через электрические провода 26, проходящие в отверстиях 24, которые залиты полимерным компаундом 21 и соединенных с дренажными сетками 17 и 25, к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока.

Раствор, двигаясь, перемешивается при помощи сетки-турбулизатора 13, фиг. 1, 7, 8, и поступает к прикатодной и прианодной мембранам 15 и 27 соответственно в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”.

Из образовавшейся между прикатодными, прианодными мембранами 15, 27, расположенными на диэлектрическом фланце корпуса 3 и диэлектрической камере корпуса с “впадиной” 1 и прокладками 5, между которыми зажата в межмембранном канале диэлектрическая втулка 28 камеры разделения, фиг. 1, катионы и анионы, проникающие через прикатодную и прианодную мембраны 15 и 27, пористые подложки из ватмана 16 и 31, монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод 14 и 30, дренажные сетки 17 и 25, уложенные последовательно друг на друге, проходят в пространстве между диэлектрическим фланцем корпуса 3 и монополярно-пористой пластине электрод-катод 14 и диэлектрической камеры корпуса с “впадиной” 1 и монополярно-пористой пластине электрод-анод 30 и по каналам для отвода прикатодного и прианодного пермеата 34 и 23 отводятся через штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата 7 и 29 в виде оснований и кислот и газа в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”.

Оставшиеся в камере разделения анионы и катионы, движущиеся в ядре потока сетки-турбулизатора 13, фиг. 1, переходят через прямоугольное переточное окно 19, фиг. 1 межмембранного канала в диэлектрической камере корпуса с “впадиной” 1, в следующую (вторую) камеру разделения, образованную соединенными между собой диэлектрическими камерами корпуса с “впадиной” и с “выступом” 1 и 2, фиг. 1, с последовательно уложенными на них и друг на друга дренажными сетками 25 и 17, монополярно-пористыми пластинами электродом-анодом и электродом-катодом 30 и 14, пористыми подложками из ватмана 31 и 16, прианодными и прикатодными мембранами 27 и 15, при этом в пространстве прямоугольного переточного окна 19 чередующихся диэлектрических камер корпуcа с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой 5 и от прокладки 5 до прокладки 5 с одной стороны чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1 по другую залит полимерной заливкой 20, фиг. 5.

Раствор переходит из первой камеры разделения во вторую камеру разделения и далее по всем камерам разделения через прямоугольные переточные окна 19 в чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” и с “выступом” 2 и 1 всего аппарата фиг. 1, где происходит аналогичное разделение, катионы и анионы отводятся с пермеатом через прикатодные и прианодные мембраны 15 и 27 и по каналам для отвода прикатодного и прианодного пермеата 34 и 23, отводятся через штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата 7 и 29 в виде оснований и кислот в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, а ретентат выводится через штуцер вывода разделяемого раствора 12, расположенный на первой диэлектрической камере корпуса с “впадиной” 1 сзади относительно расположения аппарата, фиг. 2, 3 минуя канал вывода разделяемого раствора 33, фиг. 1, совпадающий с отверстием в последней диэлектрической втулке 28.

Исходный раствор, протекая по всем камерам разделения последовательно через весь межмембранный канал от одного диэлектрического фланца корпуса 3 до второго диэлектрического фланца корпуса 3, фиг. 1, очищается от катионов и анионов в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, причем в прикатодном и прианодном пермеате содержатся различные растворенные газы, выделившиеся на монополярно-пористых пластинах электроде-катоде и электроде-аноде 14 и 30 соответственно, в результате электрохимических реакций.

Под снижением гидравлического сопротивления в аппарате, увеличением интенсивности турбулизации разделяемого раствора понимается более свободное прохождение разделяемого раствора на входном и выходном участке в межмембранном канале, где установлены сетка-турбулизатор 13, фиг. 7, 8, представляющая собой переплетенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран соответственно, которые имеют центрированные прямоугольные вырезки 36, фиг. 8 величиной 2 мм по длине и ширине и 1 мм по толщине между соседними переплетениями, и направленными в сторону прикатодных и прианодных мембран 15, 27 соответственно и сетка-турбулизатор 13 в межмембранном канале повернута на угол 45 градусов.

Повышение качества и эффективности разделения растворов достигается за счет того, что отсутствует необходимость работы мембран в предтупиковом режиме, за счет снижения гидравлического сопротивления в аппарате и увеличения интенсивности турбулизации разделяемого раствора, а также за счет того, что происходит небольшой прирост площади разделения в аппарате за счет учета ее на полотне мембраны, расположенной на двух диэлектрических фланцах корпуса 3, фиг. 1, составляющая $$S_{диэл{.}_{}фланц.корп}=2\cdot a_{длин{а}_{}}\cdot b_{высота}{}_{}$$

в отличие от прототипа $$S_{диэл{.}_{}фланц.корп}=2\cdot {(a_{длин{а}_{}}\cdot b_{высота}-\pi r^2)}_{}$$

.

Снижение сложности изготовления аппарата достигается за счет того, что отпадает необходимость выполнения отверстий площадью $$\pi r^2$$

в двойных элементах, которые последовательно уложены на двух диэлектрических фланцах корпуса 3, фиг. 1, дренажные сетки 17, монополярно-пористые пластины электрод-катод 14, пористых подложек из ватмана 16, прикатодных мембран 15, а также необходимость их герметизации для предотвращения попадания разделяемого раствора в пермеат.

На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например обратный осмос, нанофильтрацию, ультрафильтрацию и микрофильтрацию.

Claims (1)

1. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, состоящий из чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной” соответственно, имеющих прямоугольные переточные окна, в которых уложены на всю их длину и ширину в виде непрерывного полотна сверху и снизу с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую последовательно дренажные сетки, монополярно-пористые пластины, электрод-катод и электрод-анод, пористые подложки из ватмана, прикатодные и прианодные мембраны соответственно до внешнего периметра прокладок, за исключением тех мест пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, где расположены прямоугольные пластины вставки толщиной 2 мм, соединяющие монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод, в пространстве прямоугольного переточного окна чередующихся диэлектрических камер корпуcа с “выступом” и с “впадиной” образован межмембранный канал, который на всю ширину и высоту под прокладкой и от прокладки до прокладки с одной стороны чередующихся диэлектрических камер курпуса с “выступом” и с “впадиной” по другую залит полимерной заливкой, межмембранный канал также образован в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами, электродом-катодом, пористыми подложками из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие для подвода электрического провода от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодного пермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, расположены каналы для отвода прикатодного и прианодного пермеата и отверстия для подвода электрических проводов, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, болты, шайбы и гайки, штуцера ввода и вывода разделяемого раствора, каналы ввода и вывода разделяемого раствора соответственно, отличающийся тем, что штуцера ввода и вывода разделяемого раствора вместе с каналами ввода и вывода разделяемого раствора расположены на первой и последней диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” спереди и сзади соответственно относительно расположения аппарата, каналы ввода и вывода разделяемого раствора совпадают с отверстиями первой и последней диэлектрических втулок такой же длины и ширины как прокладки, между которыми они зажаты в межмембранном канале, на промежуточных диэлектрических втулках, также зажатых в межмембранном канале, такие отверстия отсутствуют, по внутреннему периметру диэлектрических втулок расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру диэлектрических втулок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой набор из переплетенных под углом 90 градусов в одной плоскости нарезок катионообменных и анионообменных мембран, имеющих центрированные прямоугольные вырезки величиной 2 мм по длине и шире и 1 мм по толщине между соседними переплетениями, направленными в сторону прикатодных и прианодных мембран соответственно, сетка-турбулизатор в межмембранном канале повернута на угол 45 градусов.

Images