RU2689615C1

RU2689615C1 - Tubular electrically-barometric unit

Info

Publication number: RU2689615C1
Application number: RU2018135805A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Лазарев; Сергей Владимирович Ковалев; Дмитрий Николаевич Коновалов; Сергей Владимирович Мищенко; Ирина Владимировна Хорохорина; Ольга Александровна Ковалева; Павел Анатольевич Хохлов
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2019-05-28

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to design of tubular-type membrane apparatuses. Device design consists of case with end and mating flanges, tube grids, unipolar electrodes – anode and cathode, cathode and anode membranes, anode and cathode permeate collectors, terminals of the device for supplying electric current, nozzles of input of initial solution and withdrawal of retentate, anode and cathode permeate, gaskets, bolts, nuts and washers, annular gaskets, turbulence promoter grid, tubes, wherein end flanges are made in form of flat round covers, on the outer side of which in the centre there are through holes with a thread, into which terminals of the device for supplying electric current are screwed, concerning monopolar electrodes – anode and cathode, pressure grids are sealed along circumference edge through sealing gaskets along landing surface of "tenon-slot" type with tube grids, between tube grids and pressure grids there is a gap with width of 7 mm, which forms collectors of anode and cathode permeate, connected to channels of anode and cathode permeate, located in section of apparatus at angles 3π/2 to horizontal axis and coinciding with holes in outlets of anode and cathode-ray permeate, threaded into pressure grates, cylindrical housing with mating flanges is connected through a spacer with a tube grid on the landing. Surface of "tenon-slot" type, in tube sheets there are through and non-through holes for pipes with out-of-parallel near-anode and cathode membranes, sealing of tubes with tube grids is made through annular gaskets, tubes with anode and cathode membranes from one and the other end extend through the thickness of tube grates to their edge and middle and to their centre and edge, respectively, unions of inlet of initial solution and withdrawal of retentate in apparatus section are located at angles 3π/2 and π/2 to horizontal axis, respectively, and along the lengths of the cylindrical housing forming the unions are located at distance of 50 mm from the landing surface of the "tenon-slot" type through the gasket with the tube grid, turbulence promoter grid is made in the form of a set of rectangular elements of a woven mesh, connected to each other at angle of 90 degrees so that in free space in the section of this connection there formed are rectangles, in the centre of which there pass tubes with anode and cathode membranes, sealing of tube plates through sealing gaskets and gaskets with pressure grids and cylindrical housing is performed by means of tightening end flanges and mating flanges by means of bolts, washers and nuts, which are located on end flanges in their section at angles to horizontal axis 0, π/3, 2π/3, π, 4π/3 and 5π/3 and are located from end of end flanges at distance of 15 mm, is characterized by that on end flanges in their section at angles to horizontal axis 2π/3, π/2, from outer side, also there are through holes with thread, into which are screwed-in connecting the inlet of initial solution 21 and retentate discharge union 22 respectively, which are located from edge of end flanges at distance of 45 mm, channels for inlet of initial solution and retentate outlet are also formed in space between end flanges, dielectric bushings 33 and gaskets 4, wherein gaskets 4 are equipped with eighty eight holes, as in tube plates 3 and pressure grates 5, 6, which are monopolar electrodes – anode and cathode respectively, all holes of gaskets 4 coaxially coincide with holes of tubes 26, inside which there are anode and cathode membranes 28, 30, and outside anode, cathode drain grids 32, 31, which in staggered order, only with one of end surfaces, are connected to pressure grates 5, 6 respectively and fixed in them by means of annular gaskets 19.EFFECT: increased area of separation of solutions, increased efficiency and quality of separation of solutions, reduced material consumption per unit volume of apparatus.1 cl, 7 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 the construction of tubular-type membrane apparatus and can be used to implement the processes of membrane technology: electro-ultrafiltration, electro-filtering, electromicro-filtration and electro-filtering.

Аналогом данной конструкции является мембранный аппарат, конструкция которого приведена в работе Дубяги В.П., Перепечкина Л.П., Каталевского Е.Е Полимерные мембраны. М.: Химия, 1981.- С.166-167. Аппарат изготовлен из корпуса, разделительных элементов состоящих из трубки и мембраны, штуцеров ввода разделяемого раствора и вывода ретентата, штуцеров вывода пермеата. Недостатками аппарата является: невозможность выделения анионов и катионов растворенных веществ из промышленных растворов и стоков, низкая скорость отвода пермеата, образование застойных зон на пути вывода пермеата. Эти недостатки частично устранены в прототипе.The analogue of this design is the membrane apparatus, the design of which is given in the work of Dubyagi V.P., Perepechkina L.P., Katalevsky E.E. Polymer membranes. M .: Chemistry, 1981.- P.166-167. The device is made of a casing, separating elements consisting of a tube and a membrane, fittings for introducing a split solution and withdrawal of retentate, fittings for permeate extraction. The drawbacks of the apparatus are: the impossibility of isolating anions and cations of dissolved substances from industrial solutions and effluents, a low rate of permeate withdrawal, the formation of stagnant zones in the way of permeate withdrawal. These disadvantages are partially eliminated in the prototype.

Прототипом данной конструкции является электробаромембранный аппарат трубчатого типа, устройство которого приведено в патенте RU 2625669 С1, 18.07.2017 Бюл. №20. Прототип состоит из корпуса с торцевыми и ответными фланцами, трубных решеток, монополярных электродов - анода и катода, прикатодных и прианодных мембран, сборников прианодного и прикатодного пермеата, клемм устройства для подвода электрического тока, штуцеров ввода исходного раствора и вывода ретентата, прианодного и прикатодного пермеата, прокладок, болтов, гаек и шайб, кольцевых прокладок, сетки-турбулизатора, трубок, причем торцевые фланцы выполнены в виде плоских круглых крышек, с внешней стороны которых в центре имеются сквозные отверстия с резьбой, в которую вкручены клеммы устройства для подвода электрического тока, касающиеся монополярных электродов - анода и катода, прижимные решетки уплотнены по краю окружности через уплотнительные прокладки по посадочной поверхности типа «шип-паз» с трубными решетками, между трубными решетками и прижимными решетками имеется зазор шириной 7 мм, образующий сборники прианодного и прикатодного пермеата, соединенные с каналами прианодного и прикатодного пермеата, расположенными в сечении аппарата под углами 3π/2 к горизонтальной оси и совпадающими с отверстиями в штуцерах вывода прианодного и прикатодного пермеата, вкрученных на резьбе в прижимные решетки, цилиндрический корпус с ответными фланцами соединен через прокладку с трубной решеткой по посадочной поверхности типа «шип-паз», в трубных решетках имеются сквозные и несквозные отверстия под трубки с расположенными снаружи прианодными и прикатодными мембранами, уплотнение трубок с трубными решетками произведено через кольцевые прокладки, трубки с прианодными и прикатодными мембранами с одного и другого конца доходят по толщине трубных решеток до их края и середины и до их середины и края, соответственно, штуцеры ввода исходного раствора и вывода ретентата в сечении аппарата расположены под углами 3π/2 и π/2 к горизонтальной оси, соответственно, а по длине образующих цилиндрического корпуса штуцеры расположены на расстоянии 50 мм от посадочной поверхности типа «шип-паз» через прокладку с трубной решеткой, сетка-турбулизатор выполнена в виде набора прямоугольных элементов плетеной сетки, соединенных между собой под углом 90 градусов так, что в свободном пространстве в сечении данного соединения образованы прямоугольники, в центре которых проходят трубки с прианодными и прикатодными мембранами, уплотнение трубных решеток через уплотнительные прокладки и прокладки с прижимными решетками и цилиндрическим корпусом осуществлено при помощи затяжки торцевых фланцев и ответных фланцев при помощи болтов, шайб и гаек, которые расположены на торцевых фланцах в их сечении под углами к горизонтальной оси 0, π/3, 2π/3, π, 4π/3 и 5π/3 и расположены от края торцевых фланцев на расстоянии 15 мм.The prototype of this design is a tubular-type electro-membrane device, the device of which is given in RU 2625669 C1, 07/18/2017 Bull. №20. The prototype consists of a housing with end and counter flanges, tube sheets, monopolar electrodes - anode and cathode, cathode and anode membranes, collections of anode and cathode permeate, terminals for supplying electric current, fittings for introducing the initial solution and withdrawal of retentate, anode and primatode permeate , gaskets, bolts, nuts and washers, ring gaskets, mesh-turbulizer, tubes, and the end flanges are made in the form of flat round caps, from the outer side of which in the center there are through A threaded version in which the terminals of the device for supplying electric current concerning the monopolar electrodes — the anode and cathode — are screwed in; the pressure grids are sealed along the edge of the circle through sealing gaskets along the seating surface of the “thorn-groove” type with tube sheets, between the pipe grids and pressure grids There is a gap of 7 mm in width forming the collections of the near-anode and near-cathode permeate, connected to the channels of the near-anode and near-cathode permeate located in the cross-section of the apparatus at angles of 3π / 2 to the horizontal axis and coinciding with the holes in the fittings of the output of the anode and cathode permeate, screwed to the thread in the pressure grids, the cylindrical body with mating flanges is connected through the gasket with the tube grid to the mounting surface of the “thorn-groove” type, there are through and non-through holes in the tube grids under tubes with outside anode and cathode membranes located; sealing of tubes with tube sheets produced through annular gaskets, tubes with anode and cathode membranes with one and the other of the end reach the thickness of the tube sheets to their edge and middle and to their middle and edge, respectively, fittings for introducing the initial solution and withdrawing the retentate in the cross section of the apparatus are located at angles 3π / 2 and π / 2 to the horizontal axis, respectively, and along the length of the cylindrical body fittings are located at a distance of 50 mm from the mounting surface of the “thorn-groove” type through a gasket with a tube sheet; the turbulent mesh is made in the form of a set of rectangular woven mesh elements interconnected at an angle of 90 degrees so that rectangles are formed in the free space in the cross section of this joint, in the center of which tubes with near-anode and near-cathode membranes pass; sealing of tube sheets through sealing gaskets and gaskets with clamping grids and cylindrical body is accomplished by tightening the end flanges and counter flanges with bolts, washers and nuts that are located on the end flanges in their cross section at angles to the horizontal axis 0, π / 3, 2π / 3, π, 4π / 3 and 5π / 3 and located from the edge of the end flanges at a distance of 15 mm.

Недостатками прототипа являются: низкая площадь разделения растворов, низкая производительность и качество разделения растворов, большая материалоемкость на единицу объема аппарата.The disadvantages of the prototype are: low area separation solutions, low productivity and quality separation solutions, high consumption of materials per unit volume of the apparatus.

Технический результат выражается увеличением площади разделения растворов, увеличением производительности и качества разделения растворов, снижением материалоемкости на единицу объема аппарата, за счет изменения конструкции аппарата, состоящей из корпуса с торцевыми и ответными фланцами, трубных решеток, монополярных электродов - анода и катода, прикатодных и прианодных мембран, сборников прианодного и прикатодного пермеата, клемм устройства для подвода электрического тока, штуцеров ввода исходного раствора и вывода ретентата, прианодного и прикатодного пермеата, прокладок, болтов, гаек и шайб, кольцевых прокладок, сетки-турбулизатора, трубок, причем торцевые фланцы выполнены в виде плоских круглых крышек, с внешней стороны которых в центре имеются сквозные отверстия с резьбой, в которую вкручены клеммы устройства для подвода электрического тока, касающиеся монополярных электродов - анода и катода, прижимные решетки уплотнены по краю окружности через уплотнительные прокладки по посадочной поверхности типа «шип-паз» с трубными решетками, между трубными решетками и прижимными решетками имеется зазор шириной 7 мм, образующий сборники прианодного и прикатодного пермеата, соединенные с каналами прианодного и прикатодного пермеата, расположенными в сечении аппарата под углами 3π/2 к горизонтальной оси и совпадающими с отверстиями в штуцерах вывода прианодного и прикатодного пермеата, вкрученных на резьбе в прижимные решетки, цилиндрический корпус с ответными фланцами соединен через прокладку с трубной решеткой по посадочной поверхности типа «шип-паз», в трубных решетках имеются сквозные и несквозные отверстия под трубки с расположенными снаружи прианодными и прикатодными мембранами, уплотнение трубок с трубными решетками произведено через кольцевые прокладки, трубки с прианодными и прикатодными мембранами с одного и другого конца доходят по толщине трубных решеток до их края и середины и до их середины и края, соответственно, штуцеры ввода исходного раствора и вывода ретентата в сечении аппарата расположены под углами 3π/2 и π/2 к горизонтальной оси, соответственно, а по длине образующих цилиндрического корпуса штуцеры расположены на расстоянии 50 мм от посадочной поверхности типа «шип-паз» через прокладку с трубной решеткой, сетка-турбулизатор выполнена в виде набора прямоугольных элементов плетеной сетки, соединенных между собой под углом 90 градусов так, что в свободном пространстве в сечении данного соединения образованы прямоугольники, в центре которых проходят трубки с прианодными и прикатодными мембранами, уплотнение трубных решеток через уплотнительные прокладки и прокладки с прижимными решетками и цилиндрическим корпусом осуществлено при помощи затяжки торцевых фланцев и ответных фланцев при помощи болтов, шайб и гаек, которые расположены на торцевых фланцах в их сечении под углами к горизонтальной оси 0, π/3, 2π/3, π, 4π/3 и 5π/3 и расположены от края торцевых фланцев на расстоянии 15 мм, отличающийся тем, что на торцевых фланцах в их сечении под углами к горизонтальной оси 2π/3, π/2, с внешней стороны, также имеются сквозные отверстия с резьбой, в которую вкручены штуцер ввода исходного раствора 21 и штуцер вывода ретентата 22 соответственно, которые расположены от края торцевых фланцев на расстоянии 45 мм, каналы для ввода исходного раствора и вывода ретентата также образованы в пространстве между торцевыми фланцами, диэлектрическими втулками 33 и прокладками 4, причем прокладки 4 снабжены восемьдесятью восемью отверстиями, как и в трубных решетках 3 и прижимных решетках 5, 6, являющихся монополярными электродами - анодом и катодом соответственно, все отверстия прокладок 4 соосно совпадают с отверстиями трубок 26, внутри которых размещены прианодная и прикатодная мембраны 28, 30, а снаружи прианодная, прикатодная дренажные сетки 32, 31, которые в шахматном порядке, только с одной из торцевых поверхностей, соединены с прижимными решетках 5, 6 соответственно и зафиксированы в них при помощи кольцевых прокладок 19.The technical result is expressed by an increase in the separation area of the solutions, an increase in the productivity and quality of the separation of the solutions, a decrease in the material intensity per unit volume of the apparatus, due to a change in the design of the apparatus consisting of a body with end and counter flanges, tube sheets, monopolar electrodes — anode and cathode, near-cathode and anode membranes, collections of anode and cathode permeate, terminals of the device for supplying electric current, fittings for introducing the initial solution and withdrawal of retentate, nodal and prikatodnogo permeat, gaskets, bolts, nuts and washers, ring gaskets, mesh-turbulizer, tubes, and the end flanges are made in the form of flat round caps, on the outer side of which there are through holes in the center, in which the terminals of the device are screwed supplying electric current concerning the monopolar electrodes - the anode and the cathode, the pressure grids are sealed along the edge of the circle through sealing gaskets along the mounting surface of the “thorn-groove” type with tube sheets, between the pipe grids and The clamping grids have a gap of 7 mm wide, forming collectors of the anode and near-cathode permeate, connected to the channels of the near-anode and near-cathode permeate, located in the cross section of the apparatus at 3π / 2 angles to the horizontal axis and coinciding with the holes in the output ports of the near-anode and near-cathode permeate, twisted on the thread in clamping grids, a cylindrical body with counter flanges is connected through a gasket with a tube grid along a thorn-groove seating surface, in tube grids there are through and non-through openings for tubes with outside anode and cathode membranes located; sealing of tubes with tube grids through annular gaskets; tubes with anode and cathode membranes from one and the other end reach the edges and middle and their midpoints and edges, respectively , the fittings for introducing the initial solution and withdrawing the retentate in the cross section of the apparatus are located at angles 3π / 2 and π / 2 to the horizontal axis, respectively, and along the length of the cylindrical body forming the fittings at a distance of 50 mm from the thorn-groove landing surface through a gasket with a tube sheet, the turbulent mesh is made as a set of rectangular woven mesh elements interconnected at a 90 degree angle so that rectangles are formed in the free space in cross section of this joint in the center of which tubes with anode and near-cathode membranes pass, the sealing of tube sheets through sealing gaskets and gaskets with pressure grids and a cylindrical body is carried out with the help of puffs end flanges and counter flanges with bolts, washers and nuts, which are located on the end flanges in their cross section at angles to the horizontal axis 0, π / 3, 2π / 3, π, 4π / 3 and 5π / 3 and are located from the edge of the end flanges at a distance of 15 mm, characterized in that on the end flanges in their cross section at angles to the horizontal axis 2π / 3, π / 2, from the outside, there are also through holes with a thread into which the inlet solution 21 inlet and fitting are screwed in output retentate 22, respectively, which are located from the edge of the end flanges at a distance 45 mm, channels for introducing the initial solution and withdrawing the retentate are also formed in the space between the end flanges, dielectric bushings 33 and gaskets 4, and gaskets 4 are equipped with eighty-eight holes, as in tube sheets 3 and pressure grids 5, 6, which are monopolar electrodes - the anode and cathode, respectively, all the holes of the gaskets 4 coaxially coincide with the holes of the tubes 26, inside which are located the anode and cathode membranes 28, 30, and outside the anode, cathode drainage grids 32, 31, which in a staggered manner, with only one of the end surfaces, are connected to clamping grids 5, 6, respectively, and fixed in them by means of annular gaskets 19.

На фиг.1 показана часть вида и разреза электробаромембранного аппарата трубчатого типа; фиг.2 – вид сверху; фиг.3 – вид слева; фиг.4 – сечение А-А на фиг.1; фиг.5 – вид Б увеличенный на фиг.4; фиг.6 – вид В увеличенный на фиг.1; фиг.7 – вид Г увеличенный на фиг.1.Figure 1 shows a part of the form and section of an electrobarmembrane apparatus of the tubular type; figure 2 is a top view; figure 3 is a left side view; Fig.4 - section aa in Fig.1; 5 is a view B increased in figure 4; 6 is an enlarged view of FIG. 1 in FIG. FIG. 7 is an enlarged view of FIG. 1. FIG.

Электробаромембранный аппарат трубчатого типа состоит из корпуса с торцевыми и ответными фланцами 2, 1, трубных решеток 3, прижимных решеток 5, 6, являющихся монополярными электродами - анодом и катодом, прианодных и прикатодных мембран 27, 28 и 29, 30 соответственно, сборников прианодного и прикатодного пермеата 7, 8, клемм устройства для подвода электрического тока 9, штуцеров ввода исходного раствора 10, 21 и вывода ретентата 11, 22, прианодного и прикатодного пермеата 12, 13 соответственно, прокладок 14, болтов, гаек и шайб 16, 17, 18, кольцевых прокладок 19, сетки-турбулизатора 20, трубок 25, 26, причем торцевые фланцы 2 выполнены в виде плоских круглых крышек, с внешней стороны которых в центре имеются сквозные отверстия с резьбой, в которую вкручены клеммы устройства для подвода электрического тока 9, касающиеся прижимных решеток 5, 6 являющихся монополярными электродами - анодом и катодом, которые уплотнены по краю окружности через уплотнительные прокладки 15 по посадочной поверхности типа «шип-паз» с трубными решетками 3, между трубными решетками 3 и прижимными решетками 5, 6 имеется зазор шириной 7 мм, образующий сборники прианодного и прикатодного пермеата 7, 8, соединенные с каналами прианодного и прикатодного пермеата 23, 24, расположенными в сечении аппарата под углами 3π/2 к горизонтальной оси и совпадающими с отверстиями в штуцерах вывода прианодного и прикатодного пермеата 12, 13, вкрученных на резьбе в прижимные решетки 5, 6 соответственно, цилиндрический корпус с ответными фланцами 1 соединен через прокладку 14 с трубной решеткой по посадочной поверхности типа «шип-паз», в трубных решетках 3 имеются сквозные и несквозные отверстия под трубки 25 с расположенными снаружи прианодными и прикатодными мембранами 27, 29, уплотнение трубок 25 с трубными решетками 3 произведено через кольцевые прокладки 19, трубки 25 с прианодными и прикатодными мембранами 27, 29 соответственно с одного и другого конца доходят по толщине трубных решеток 3 до их края и середины и до их середины и края, соответственно, штуцеры ввода исходного раствора 10 и вывода ретентата 11 в сечении аппарата расположены под углами 3π/2 и π/2 к горизонтальной оси, соответственно, а по длине образующих цилиндрического корпуса штуцеры расположены на расстоянии 50 мм от посадочной поверхности типа «шип-паз» через прокладку 14 с трубной решеткой 3, сетка-турбулизатор 20 выполнена в виде набора прямоугольных элементов плетеной сетки, соединенных между собой под углом 90 градусов так, что в свободном пространстве в сечении данного соединения образованы прямоугольники, в центре которых проходят трубки 25 с прианодными и прикатодными мембранами 27, 29, уплотнение трубных решеток 3 через уплотнительные прокладки 15 и прокладки 14 с прижимными решетками 5, 6 и цилиндрическим корпусом с ответными фланцами 1 осуществлено при помощи затяжки торцевых фланцев 2 и цилиндрического корпуса с ответными фланцами 1 и при помощи болтов, гаек и шайб 16, 17, 18, которые расположены на торцевых фланцах 2 в их сечении под углами к горизонтальной оси 0, π/3, 2π/3, π, 4π/3 и 5π/3 соответственно и расположены от края торцевых фланцев на расстоянии 15 мм, на торцевых фланцах 2 в их сечении под углами к горизонтальной оси 2π/3, π/2, с внешней стороны, также имеются сквозные отверстия с резьбой, в которую вкручены штуцер ввода исходного раствора 21 и штуцер вывода ретентата 22 соответственно, которые расположены от края торцевых фланцев 2 на расстоянии 45 мм, каналы для ввода исходного раствора и вывода ретентата также образованы в пространстве между торцевыми фланцами 2, диэлектрическими втулками 33 и прокладками 4, причем прокладки 4 снабжены восемьдесятью восемью отверстиями, как и в трубных решетках 3 и прижимных решетках 5, 6, являющихся монополярными электродами - анодом и катодом соответственно, все отверстия прокладок 4 соосно совпадают с отверстиями трубок 26, внутри которых размещены прианодная и прикатодная мембраны 28, 30, а снаружи прианодная, прикатодная дренажные сетки 32, 31, которые в шахматном порядке, только с одной из торцевых поверхностей, соединены с прижимными решетках 5, 6 соответственно и зафиксированы в них при помощи кольцевых прокладок 19.The tubular type electro baromembrane apparatus consists of a body with end and counter flanges 2, 1, tube sheets 3, pressure plates 5, 6, which are monopolar electrodes — an anode and cathode, anode and near-cathode membranes 27, 28 and 29, 30, respectively, collections of anode and cathode permeate 7, 8, terminals of the device for supplying electric current 9, fittings for introducing initial solution 10, 21 and withdrawal of retentate 11, 22, near-anode and cathode permeate 12, 13, respectively, gaskets 14, bolts, nuts and washers 16, 17, 18 , O-rings 19, CE weave-turbulizer 20, tubes 25, 26, and the end flanges 2 are made in the form of flat round lids, on the outer side of which there are threaded through holes in the center, into which the terminals of the device for supplying electrical current 9 are screwed on the clamping grids 5, 6 which are monopolar electrodes — the anode and cathode, which are sealed along the edge of the circumference through sealing gaskets 15 along the seating surface of the “thorn-groove” type with tube sheets 3, between tube sheets 3 and pressure bars 5, 6 there is a gap of width 7 m, forming the collections of the anode and cathode permeate 7, 8, connected to the channels of the anode and cathode permeate 23, 24, located in the cross-section of the apparatus at angles of 3π / 2 to the horizontal axis and coinciding with the holes in the outlet nozzles of the anode and cathode permeate 12, 13, screwed on the thread in the clamping grill 5, 6, respectively, a cylindrical body with mating flanges 1 is connected through a gasket 14 to a tube sheet along a “thorn-groove” seating surface; in tube grids 3 there are through and non-through holes through The tubes 25 with the outside anode and near-cathode membranes 27, 29 are located, the sealing of the tubes 25 with tube sheets 3 is made through the annular gaskets 19, the tubes 25 with the near-anode and near-cathodes membranes 27, 29 respectively from one and the other end reach through the thickness of the pipe grids 3 their edges and midpoints and up to their midpoints and edges, respectively, the fittings of the input of the initial solution 10 and the output of retentate 11 in the apparatus section are located at angles 3π / 2 and π / 2 to the horizontal axis, respectively, and along the length forming a cylindrical body fittings are located at a distance of 50 mm from the “thorn-groove” seating surface through a gasket 14 with a tube sheet 3, the grid-turbulator 20 is made as a set of rectangular braided mesh elements interconnected at an angle of 90 degrees so that in free space In the cross section of this compound, rectangles are formed, in the center of which tubes 25 with anode and near-cathode membranes 27, 29 pass, sealing tube grids 3 through sealing gaskets 15 and gaskets 14 with clamping grids 5, 6 and cylindrical boxes. The joint with counter flanges 1 is made by tightening the end flanges 2 and the cylindrical body with counter flanges 1 and using bolts, nuts and washers 16, 17, 18, which are located on the end flanges 2 in their cross section at angles to the horizontal axis 0, π / 3, 2π / 3, π, 4π / 3 and 5π / 3, respectively, and are located from the edge of the end flanges at a distance of 15 mm, on the end flanges 2 in their cross section at angles to the horizontal axis 2π / 3, π / 2, with the outer sides, there are also threaded through holes, into which the fittings for introducing the initial solution 21 and the fitting are screwed in output retentate 22, respectively, which are located from the edge of the end flanges 2 at a distance of 45 mm, the channels for entering the initial solution and output retentate are also formed in the space between the end flanges 2, dielectric bushings 33 and gaskets 4, and the gaskets 4 are provided with eighty-eight holes and in tube sheets 3 and pressure plates 5, 6, which are monopolar electrodes — the anode and cathode, respectively, all the holes of the gaskets 4 coincide coaxially with the holes of the tubes 26, inside of which are placed at nodnaya near the cathode and the membrane 28, 30, and outside the anode, near the cathode drainage mesh 32, 31, which are staggered, with only one of the end faces are connected with clamping grids 5, 6, respectively, and fixed therein by means of annular gaskets 19.

Цилиндрический корпус с ответными фланцами 1, торцевые фланцы 2, трубная решетка 3, штуцера ввода исходного раствора и вывода ретентата 10, 21 и 11, 22 соответственно, штуцера вывода прианодного и прикатодного пермеата 12, 13, выполнены из диэлектрического материала – капролона или стеклотекстолита.The cylindrical body with counter flanges 1, end flanges 2, tube rack 3, fittings for introducing the initial solution and withdrawing retentate 10, 21 and 11, 22, respectively, for connecting the pin of the anode and cathode permeate 12, 13, are made of a dielectric material - caprolon or fiberglass.

Трубки 25, 26 могут быть изготовлены из пористого фторопласта, а кольцевые прокладки 19 из резины.The tubes 25, 26 may be made of porous fluoroplastic, and the annular gaskets 19 of rubber.

Прижимные решетки 5, 6, являющиеся монополярными электродами - анодом и катодом соответственно и прианодная, прикатодная дренажные сетки 32, 31, а также клеммы устройства для подвода электрического тока 9 могут быть изготовлены из материала марок Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП.Clamping grids 5, 6, which are monopolar electrodes - anode and cathode, respectively, and anode, cathode drainage grids 32, 31, as well as terminals of the device for supplying electric current 9 can be made of material grades Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП.

Сетка-турбулизатор 20 может быть выполнена из материала капролон, пластмасса, стеклотекстолит.The grid-turbulizer 20 can be made of material caprolon, plastic, glass fiber.

В качестве прианодных и прикатодных мембран 27, 28 и 29, 30 могут применяться мембраны следующих типов МГА-95, МГА-70П, МГА-80П, МГА-90П, МГА-95П-Н, МГА-95П-Т, МГА-100П, УАМ-150П, УАМ-300П, УАМ-500П, УАМ-1000П, ОПМН-П, ОФМН-П, ОПМ-К, ESPA, ESNA, мембраны «Таммел».The membranes of the following types MGA-95, MGA-70P, MGA-80P, MGA-90P, MGA-95P-N, MGA-95P-T, MGA-100P can be used as the anode and prikatodny membranes 27, 28 and 29, 30, UAM-150P, UAM-300P, UAM-500P, UAM-1000P, OPMN-P, OFMN-P, OPM-K, ESPA, ESNA, Tammel membranes.

Уплотнительные прокладки 15, прокладки 4 и 14 могут быть изготовлены из паронита. Кольцевые прокладки 19 могут изготавливаться из паронита, резины.Sealing gaskets 15, gaskets 4 and 14 can be made of paronite. O-rings 19 can be made of paronite, rubber.

Диэлектрическая втулка 33 может изготавливаться из материала капролон.The dielectric sleeve 33 can be made of material caprolon.

Электробаромембранный аппарат трубчатого типа работает следующим образом. Исходный раствор первого контура под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, фиг.1, 2, через штуцер ввода исходного раствора 10 подается во внутреннее пространство цилиндрического корпуса с ответными фланцами 1, где постепенно заполняет весь объем.Electrobarmembrane apparatus of the tubular type works as follows. The initial solution of the first circuit under pressure greater than the osmotic pressure of the substances dissolved in it, Fig.1, 2, through the fitting input of the initial solution 10 is fed into the inner space of the cylindrical body with mating flanges 1, where it gradually fills the entire volume.

В этот же момент времени к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле вызывающее определенную плотность тока в растворе путем подключения клемм устройства для подвода электрического тока 9, фиг.1, 2, 3 через прижимные решетки 5, 6, являющиеся монополярными электродами - анодом и катодом, фиг.1 и соединенных в шахматном порядке только с одной из торцевых поверхностей прианодных, прикатодных дренажных сеток 32, 31 соответственно.At the same time, an external constant electric field is applied to the device causing a certain current density in solution by connecting the terminals of the device for supplying electric current 9, Figs. 1, 2, 3 through pressure grids 5, 6, which are monopolar electrodes - anode and cathode, figure 1 and connected in staggered order with only one of the end surfaces of the anode, cathode drainage grids 32, 31, respectively.

Раствор, протекает в межмембранном пространстве, фиг.1, между цилиндрическим корпусом с ответными фланцами 1, трубными решетками 3 и прианодными и прикатодными мембранами 27, 29, расположенными на трубках 25, двигаясь перемешивается при помощи сетки-турбулизатора 20.The solution flows in the intermembrane space, figure 1, between the cylindrical body with mating flanges 1, tube sheets 3 and the near-anode and cathode membranes 27, 29, located on the tubes 25, moving mixed using a grid-turbulizer 20.

В межмембранном пространстве, фиг.1, 4, 5, вещество, растворенное в жидкости диссоциирует на ионы, под действием электрического тока анионы и катионы проникают через прианодные и прикатодные мембраны 27, 29 соответственно, в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус», далее сквозь трубки 25 и попадают в зазор между внутренней поверхностью трубки 25 и внешней поверхностью трубки 26, фиг.6, 7 где размещены прианодные, прикатодные дренажные сетки 32, 31 соответственно, а затем самотеком выдавливаются с прианодным и прикатодным пермеатами и газами, образующимися на прианодных, прикатодных дренажных сетках 32, 31 в результате электрохимических реакций в сборники прианодного и прикатодного пермеата 7, 8, фиг.1, 6, 7 образованные между трубными решетками 3 и прижимными решетками 5, 6, обеспечивающие минимальный зазор в 7 мм. Далее прианодный и прикатодный пермеат отводится через каналы прианодного и прикатодного пермеата 23, 24, расположенными в сечении аппарата от горизонтальной оси под углами 3π/2 совпадающими с отверстиями в штуцерах вывода прианодного и прикатодного пермеата 12, 13 вкрученных на резьбе в прижимные решетки 5, 6 соответственно в виде кислот и оснований и растворенных газов в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус».In the intermembrane space, Fig.1, 4, 5, a substance dissolved in a liquid dissociates into ions, under the action of electric current anions and cations penetrate through the anode and cathode membranes 27, 29, respectively, depending on the wiring diagram of the electrodes "plus" or " minus ", then through the tube 25 and fall into the gap between the inner surface of the tube 25 and the outer surface of the tube 26, 6, 7 where the anode, near-drain drainage grids 32, 31 are located, respectively, and then squeezed out by anode and near-cathode by gravity Atami and gases formed on the anode, prikatodny drainage grids 32, 31 as a result of electrochemical reactions in collections of anode and prikhodnogo permeate 7, 8, 1, 6, 7 formed between the tube sheets 3 and clamping grids 5, 6, providing a minimum clearance in 7 mm. Next, the anode and cathode permeate is discharged through the channels of the anode and cathode permeate 23, 24 located in the cross section of the apparatus from the horizontal axis at 3π / 2 angles coinciding with the holes in the outlet couplings of the anode and cathode permeate 12, 13 screwed on the thread into the clamping grids 5, 6 respectively in the form of acids and bases and dissolved gases, depending on the wiring diagram of the electrodes "plus" or "minus".

Таким образом, из раствора последовательно протекающего по всему межмембранному пространству электробаромембранного аппарата трубчатого типа, фиг.1, образованного между цилиндрическим корпусом с ответными фланцами 1, трубными решетками 3 и прианодными и прикатодными мембранами 27, 29, в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус», в котором расположена сетка-турбулизатор 20, в виде анионов и катионов удаляются растворенные вещества.Thus, from a solution of a tubular type electrobaromembrane apparatus successively flowing through the entire intermembrane space, FIG. 1, formed between a cylindrical body with counter flanges 1, tube sheets 3 and anode and cathode membranes 27, 29, depending on the plus circuit of the electrodes or "minus", in which the grid-turbulator 20 is located, dissolved substances are removed as anions and cations.

Исходный раствор второго контура подается под давлением, превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, одновременно с подачей исходного раствора первого контура, фиг.1, 2 через штуцер ввода исходного раствора 21, расположенного в сквозном отверстии с резьбой с внешней стороны торцевого фланца 2, в его сечении под углом к горизонтальной оси 2π/3 и попадает в канал для ввода исходного раствора, образованного между торцевым фланцем 2, диэлектрической втулкой 33 и прокладкой 4 с одной стороны аппарата. Далее исходный раствор распределяется из канала для ввода исходного раствора по восемьдесять восьми отверстиям прокладки 4, фиг.1, соосно совпадающим с внутренними отверстиями трубок 26 с прианодными и прикатодными мембранами 28, 30 перекачивается по всей длине образующих трубок 26 с прианодными и прикатодными мембранами 28, 30 через восемьдесять восемь отверстий в прокладке 4 и собирается в канал для вывода ретентата, который образован между торцевым фланцем 2, диэлектрической втулкой 33 и прокладкой 4, с другой стороны аппарата, и выводится из него в виде ретентата через штуцер вывода ретентата 21, расположенного в сквозном отверстии с резьбой с внешней стороны торцевого фланца 2, в его сечении под углом к горизонтальной оси π/2. При действии избыточного давления и электрического тока, наложенных на систему «мембрана-раствор» по всей длине образующих трубок 26, фиг.1, 4, 5, 6, 7 с прианодными и прикатодными мембранами 28, 30 осуществляется отвод анионов и катионов диссоциированных на ионы веществ, которые проникают через прианодные и прикатодные мембраны 28, 30 соответственно, в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус», далее сквозь трубки 26 и попадают в зазор между внутренней поверхностью трубки 25 и внешней поверхностью трубки 26, фиг.6, 7 где размещены прианодные, прикатодные дренажные сетки 32, 31 соответственно, а затем самотеком выдавливаются с прианодным и прикатодным пермеатами и газами, образующимися на прианодных, прикатодных дренажных сетках 32, 31 в результате электрохимических реакций в сборники прианодного и прикатодного пермеата 7, 8, фиг.1, 6, 7 образованные между трубными решетками 3 и прижимными решетками 5, 6, обеспечивающие минимальный зазор в 7 мм. Далее прианодный и прикатодный пермеат отводится через каналы прианодного и прикатодного пермеата 23, 24, расположенными в сечении аппарата от горизонтальной оси под углами 3π/2 совпадающими с отверстиями в штуцерах вывода прианодного и прикатодного пермеата 12, 13 вкрученных на резьбе в прижимные решетки 5, 6 соответственно в виде кислот и оснований и растворенных газов, в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус».The initial solution of the second circuit is supplied under pressure exceeding the osmotic pressure of the substances dissolved in it, simultaneously with the supply of the initial solution of the first circuit, Fig.1, 2 through the fitting of the input of the initial solution 21 located in the through-hole with a thread on the outside of the end flange 2, its cross-section at an angle to the horizontal axis 2π / 3 and enters the channel to enter the initial solution formed between the end flange 2, the dielectric sleeve 33 and the gasket 4 on one side of the apparatus. Next, the initial solution is distributed from the channel for introducing the initial solution through eighty eight orifices of the gasket 4, figure 1, coaxially coinciding with the internal holes of the tubes 26 with the anode and cathode membranes 28, 30 are pumped over the entire length of the forming tubes 26 with the anode and cathode membranes 28, 30 through eighty eight holes in the gasket 4 and assembled into the channel for withdrawing the retentate, which is formed between the end flange 2, the dielectric sleeve 33 and the gasket 4, on the other side of the apparatus, and is removed from it is in the form of a retentate through a nozzle of the retentate 21 located in a through-hole with a thread on the outer side of the end flange 2, in its cross section at an angle to the horizontal axis π / 2. Under the action of overpressure and electric current superimposed on the “membrane-solution” system along the entire length of the forming tubes 26, FIGS. 1, 4, 5, 6, 7, anions and cations dissociated into ions are removed with the near-anode and near-cathode membranes 28, 30 substances that penetrate the near-anode and near-cathode membranes 28, 30, respectively, depending on the wiring diagram of the plus or minus electrodes, then through the tubes 26 and enter the gap between the inner surface of the tube 25 and the outer surface of the tube 26, FIG. 7 where are placed anode, cathode drainage grids 32, 31, respectively, and then squeezed out by gravity from the anode and cathode permeates and gases generated on the anode, cathode drainage grids 32, 31 as a result of electrochemical reactions to collections of the anode and cathode permeate 7, 8, figure 1, 6, 7 formed between tube sheets 3 and clamping grids 5, 6, providing a minimum gap of 7 mm. Next, the anode and cathode permeate is discharged through the channels of the anode and cathode permeate 23, 24 located in the cross section of the apparatus from the horizontal axis at 3π / 2 angles coinciding with the holes in the outlet couplings of the anode and cathode permeate 12, 13 screwed on the thread into the clamping grids 5, 6 respectively in the form of acids and bases and dissolved gases, depending on the connection scheme of the electrodes "plus" or "minus".

Таким образом, из раствора последовательно протекающего по всему внутреннему пространству трубок 26 с прианодными и прикатодными мембранами 28, 30 и перекачиваемому по всей длине образующих трубок 26 с прианодными и прикатодными мембранами 28, 30 из электробаромембранного аппарата трубчатого типа, фиг.1, в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус», в виде анионов и катионов удаляются растворенные вещества.Thus, from a solution of tubes 26 with anode and near-cathode membranes 28, 30 and pumped along the whole length of the forming tubes 26 with anode and near-cathode membranes 28, 30 sequentially flowing through the entire internal space of the tubular type, figure 1, depending on wiring diagrams for the “plus” or “minus” electrodes; dissolved substances are removed in the form of anions and cations.

Торцевые концы трубок 25, фиг.1, 6, 7, с прианодными и прикатодными мембранами 27, 29 закреплены в трубных решетках 3 при помощи кольцевых прокладок 19 вставленных в посадочную поверхность на внутренней стороне трубных решеток 3, которые охватывают концы трубок 25 с внешней стороны вместе с прианодными и прикатодными мембранами 27, 29 и препятствуют протеканию разделяемого раствора в сборники прианодного и прикатодного пермеата 7 и 8 соответственно.The end ends of the tubes 25, 1, 6, 7, with the anode and cathode membranes 27, 29 are fixed in tube sheets 3 using ring pads 19 inserted into the seating surface on the inside of the tube plates 3, which surround the ends of the tubes 25 on the outside together with the anode and cathode membranes 27, 29 and prevent the flow of a separable solution in the collections of the anode and cathode permeate 7 and 8, respectively.

Торцевые концы трубок 26, фиг.1, 6, 7, с прианодными и прикатодными мембранами 28, 30 закреплены в трубных решетках 3 при помощи кольцевых прокладок 19 вставленных в посадочную поверхность на внутренней стороне трубных решеток 3, которые охватывают с внешней стороны трубки 26, а также трубки 26 и трубки 26 с прианодными, прикатодными дренажными сетках 32, 31 вставленных в посадочную поверхность на внутренней стороне прижимных решеткок 5, 6.The end ends of the tubes 26, 1, 6, 7, with the anode and cathode membranes 28, 30 are fixed in tube sheets 3 using ring pads 19 inserted into the seating surface on the inside of the tube plates 3, which surround the outside of the tube 26, as well as tubes 26 and tubes 26 with anode, prikatodny drainage grids 32, 31 inserted into the seating surface on the inner side of the pressure grids 5, 6.

Увеличение площади разделения растворов достигается за счет того, что прианодные и прикатодные мембраны размещенные на трубках 25 дополнительно размещены и на трубках 26 соответственно, что, как следствие, увеличивает производительность и качество разделения растворов по сравнению с аппаратом прототипом.The increase in the separation area of the solutions is achieved due to the fact that the anode and cathode membranes placed on the tubes 25 are additionally placed on the tubes 26, respectively, which, consequently, increases the productivity and quality of the separation of solutions compared to the prototype apparatus.

Снижение материалоемкости на единицу объема аппарата по сравнению с аппаратом прототипом достигается за счет того, что вместо щупов правых и левых цилиндрических, выполненных из целиковых прутков, прианодные и прикатодные дренажные сетки 32, 31 выполнены мешьшей массой.The decrease in material consumption per unit volume of the apparatus as compared with the prototype apparatus is achieved due to the fact that instead of the right and left cylindrical probes made of one-piece rods, the anode and cathode drainage nets 32, 31 are made with a dead mass.

На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата трубчатого типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос при разделении растворов химических, машиностроительных и пищевых производств.Baromembrane processes such as microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis can be carried out on the developed design of a tubular-type electro-membrane-type apparatus without applying an electric field to separate solutions of chemical, engineering and food industries.

Claims

Electrobaromembrane tubular type apparatus consisting of a body with end and counter flanges, tube sheets, monopolar electrodes - anode and cathode, cathode and anode membranes, collections of anode and cathode permeate, terminals of the device for supplying electric current, fittings for inputting the starting solution and withdrawing retentate, anode and primate permeate, gaskets, bolts, nuts and washers, ring gaskets, mesh-turbulizer, tubes, with the end flanges made in the form of flat round caps, with an external one In the center there are threaded through holes in which the terminals of the device for supplying electric current concerning the monopolar electrodes — the anode and the cathode — are screwed in, the pressure grids are sealed along the edge of the circle through sealing gaskets along the mounting surface of the “thorn-groove” type with tube grids, between tube sheets and clamping grids there is a gap of 7 mm wide, forming collections of near-anode and near-cathode permeate, connected to channels of the near-anode and near-cathode permeate located in the section the apparatus at angles of 3π / 2 to the horizontal axis and coinciding with the holes in the unions of the anode and near-cathode permeate, screwed on the thread into the pressure grids, the cylindrical body with mating flanges is connected through a gasket to the tongue-and-groove type through the gasket, in tube sheets there are through and non-through holes for tubes with outside anode and near-cathode membranes, tubes with tube sheets are sealed through annular gaskets, tubes with anode and p Ricothode membranes from one and the other end through the thickness of the tube sheets to their edge and middle and to their middle and edge, respectively, fittings for introducing the initial solution and withdrawing retentate in the cross section of the apparatus are located at angles 3π / 2 and π / 2 to the horizontal axis, respectively, and along the length of the cylindrical body forming fittings are located at a distance of 50 mm from the mounting surface of the “thorn-groove” type through the gasket with the tube sheet, the grid-turbulator is made in the form of a set of rectangular elements of a woven grid connected x between them at an angle of 90 degrees so that rectangles are formed in the free space in the cross section of this connection, in the center of which tubes with anode and near-cathode membranes pass, sealing of tube grids through sealing gaskets and gaskets with clamping grids and cylindrical body is accomplished by tightening the end faces flanges and counter flanges with bolts, washers and nuts, which are located on the end flanges in their cross section at angles to the horizontal axis 0, π / 3, 2π / 3, π, 4π / 3 and 5π / 3 and are located from to Butt flange at a distance of 15 mm, characterized in that the end flanges in their cross section at angles to the horizontal axis 2π / 3, π / 2, on the outer side, also have through holes with a thread, in which the fitting of the input solution 21 is screwed and fitting retentate 22, respectively, which are located from the edge of the end flanges at a distance of 45 mm, channels for introducing the initial solution and retentate output are also formed in the space between the end flanges, dielectric bushings 33 and gaskets 4, and gaskets 4 are provided as well as in tube grids 3 and clamping grids 5, 6, which are monopolar electrodes — the anode and cathode, respectively, all the holes of the gaskets 4 coincide coaxially with the holes of the tubes 26, inside which are located the anode and near-cathode membranes 28, 30, and outside anode, prikatodnaya drainage grids 32, 31, which are staggered, only with one of the end surfaces, are connected to clamping grids 5, 6, respectively, and fixed in them by means of annular gaskets 19.