RU2700379C1 - Электробаромембранный аппарат рулонного типа - Google Patents

Электробаромембранный аппарат рулонного типа Download PDF

Info

Publication number
RU2700379C1
RU2700379C1 RU2019101766A RU2019101766A RU2700379C1 RU 2700379 C1 RU2700379 C1 RU 2700379C1 RU 2019101766 A RU2019101766 A RU 2019101766A RU 2019101766 A RU2019101766 A RU 2019101766A RU 2700379 C1 RU2700379 C1 RU 2700379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
cathode
holes
cooling water
gaskets
Prior art date
Application number
RU2019101766A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Иванович Лазарев
Сергей Владимирович Ковалев
Дмитрий Николаевич Коновалов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority to RU2019101766A priority Critical patent/RU2700379C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2700379C1 publication Critical patent/RU2700379C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа. Предлагается электробаромембранный аппарат рулонного типа, состоящий из корпуса, выполненного из диэлектрического материала, штуцеров для ввода и вывода охлаждающей воды, перфорированной трубки, пленок, имеющих насечки, углубленные в половину от ее толщины, сеток-турбулизаторов, подложек мембран, прикатодных и прианодных мембран, дренажных сеток, являющихся катодом и анодом, устройства для подвода электрического тока, электрических проводов, полимерных перфорированных перегородок с перфорацией в три ряда отверстиями в шахматном порядке по всей длине, штуцеров для отвода прикатодного и прианодного пермеата, штуцеров для отвода ретентата, вертикальной перегородки, коллекторов отвода прианодного и прикатодного пермеата, герметизирующей заливки, сеток-турбулизаторов охлаждающей воды, рулонного элемента, резиновой манжеты, уплотнительной прокладки, герметизирующей прокладки, штуцера подачи исходного раствора, посадочных прокладок, ответного прижимного фланца, торцевых прокладок, антителескопической решетки, втулки, внешних трубок, перегородок, внутренних трубок, клеевой композиции, эллиптических щелей, эллиптических проточек, отверстий, торцевых прокладок, крышки, фиксирующих прокладок, отверстий в фиксирующих прокладках, колец резиновых, внешних отводных трубок, при этом перфорированная трубка изготовлена с перфорацией в виде эллиптических проточек, по периметру которых расположены полуэллипсы, выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, а на внутренней поверхности имеется восемь полуокружностей-проточек, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами π/6, π/3, 2π/3, 5π/6, 7π/6, 4π/3, 5π/3, 11π/6 соответственно, отверстия в фиксирующей прокладке исполнены в виде двух полумесяцев с закругленными краями, на внутренней поверхности внутренней трубки имеется восемь полуокружностей-проточек, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами π/6, π/3, 2π/3, 5π/6, 7π/6, 4π/3, 5π/3, 11π/6 соответственно, внешняя и внутренняя трубки перфорированы эллиптическими щелями, по периметру которых расположены полуэллипсы, выполненные на расстоянии 5 мм и 10 мм друг от друга соответственно, в полимерной перфорированной перегородке имеются эллиптические отверстия, пленки, имеющие насечки, углубленные в половину от ее толщины, составляют по форме параллелограммы, штуцер для ввода охлаждающей воды смещен к разъемной торцевой поверхности корпуса аппарата на 25 мм, штуцер для вывода охлаждающей воды смещен к глухой торцевой поверхности корпуса аппарата на 25 мм. Технический результат - снижение гидравлического сопротивления в канале для отвода ретентата и прианодного, прикатодного пермеата, увеличение производительности и качества разделения растворов, увеличение площади прикатодных и прианодных мембран для разделения растворов, снижение эффекта концентрационной поляризации. 13 ил.

Description

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии: электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электромикрофильтрации и электрогиперфильтрации.
Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в работе Дытнерского Ю.И. «Баромембранные процессы. Теория и расчет». - М.: Химия. 1986 г., с 47. Аппарат рулонного типа, предназначенный для разделения растворов под действием градиента давления, состоит из корпуса, перфорированной раствороотводящей трубки с обернутыми вокруг нее несколькими многослойными листами мембран. Недостатком аппарата является низкая эффективность разделения растворов, в особенности при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при отделении электролитов от неэлектролитов. Эти недостатки частично устранены в прототипе.
Прототипом данной конструкции является электробаромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в патенте № RU 2671723 C1, 06.11.2018, СПК B01D 61/46, B01D 63/10. Прототип состоит из корпуса, выполненного из диэлектрического материала, штуцеров для ввода и вывода охлаждающей воды, перфорированной трубки, пленок, имеющих насечки углубленные в половину от ее толщины, сеток-турбулизаторов, подложек мембран, прикатодных и прианодных мембран, дренажных сеток являющихся катодом и анодом, устройства для подвода электрического тока, электрических проводов, полимерных перфорированных перегородок с перфорацией в три ряда отверстиями в шахматном порядке по всей длине, штуцеров для отвода прикатодного и прианодного пермеата, штуцеров для отвода ретентата, вертикальной перегородки, коллекторов отвода прианодного и прикатодного пермеата, герметизирующей заливки, сеток-турбулизаторов охлаждающей воды, рулонного элемента, резиновой манжеты, уплотнительной прокладки, герметизирующей прокладки, штуцера подачи исходного раствора, посадочных прокладок, ответного прижимного фланца, торцевых прокладок, антителескопической решетки, втулки, внешних трубок, перегородок, внутренних трубок, клеевой композиции, эллиптических щелей, эллиптических проточек, отверстий, торцевых прокладок, крышки, фиксирующих прокладок, отверстий в фиксирующих прокладках, колец резиновых, внешних отводных трубок.
Недостатками аппарата является большое гидравлическое сопротивление в канале для отвода ретентата и прианодного, прикатодного пермеата, низкая производительность и качество разделения растворов, малая площадь прикатодных и прианодных мембран для разделения растворов и высокая концентрационная поляризация.
Технический результат выражается - снижением гидравлического сопротивления в канале для отвода ретентата и прианодного, прикатодного пермеата, увеличением производительности и качества разделения растворов, увеличением площади прикатодных и прианодных мембран для разделения растворов, снижением эффекта концентрационной поляризации, за счет изменения конструкции аппарата: состоящей из корпуса, выполненного из диэлектрического материала, штуцеров для ввода и вывода охлаждающей воды, перфорированной трубки, пленок, имеющих насечки углубленные в половину от ее толщины, сеток-турбулизаторов, подложек мембран, прикатодных и прианодных мембран, дренажных сеток являющихся катодом и анодом, устройства для подвода электрического тока, электрических проводов, полимерных перфорированных перегородок с перфорацией в три ряда отверстиями в шахматном порядке по всей длине, штуцеров для отвода прикатодного и прианодного пермеата, штуцеров для отвода ретентата, вертикальной перегородки, коллекторов отвода прианодного и прикатодного пермеата, герметизирующей заливки, сеток-турбулизаторов охлаждающей воды, рулонного элемента, резиновой манжеты, уплотнительной прокладки, герметизирующей прокладки, штуцера подачи исходного раствора, посадочных прокладок, ответного прижимного фланца, торцевых прокладок, антителескопической решетки, втулки, внешних трубок, перегородок, внутренних трубок, клеевой композиции, эллиптических щелей, эллиптических проточек, отверстий, торцевых прокладок, крышки, фиксирующих прокладок, отверстий в фиксирующих прокладках, колец резиновых, внешних отводных трубок, отличающийся тем, что перфорированная трубка 14 изготовлена с перфорацией в виде эллиптических проточек 33, по периметру которых расположены полуэллипсы 52 выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, ее толщина уменьшена в два раза, а на внутренней поверхности имеется восемь полуокружностей-проточек 53, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
 соответственно, отверстия в фиксирующей прокладке 40 исполнены в виде двух полумесяцев с закругленными краями 41, на внутренней поверхности внутренней трубки 27 имеется восемь полуокружностей-проточек 54, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000009
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
 соответственно, внешняя и внутренняя трубки 25 и 27 перфорированы эллиптическими щелями 32 и 31, по периметру которых расположены полуэллипсы 52, 51, выполненные на расстоянии 5 мм и 10 мм друг от друга соответственно, в полимерной перфорированной перегородке 28 имеются эллиптические отверстия 34, толщина сетки-турбулизатора 20 увеличена в три раза за счет уменьшения в два раза толщины дренажных сеток, являющихся анодом и катодом 48, 23 соответственно, пленки 19, имеющие насечки, углубленные в половину от ее толщины, составляют по форме параллелограммы, штуцер для ввода охлаждающей воды 4 смещен к разъемной торцевой поверхности корпуса аппарата 1 на 25 мм, штуцер для вывода охлаждающей воды 13 смещен к глухой торцевой поверхности корпуса аппарата 1 на 25 мм, высота втулки 17 уменьшена на 15 мм, а ширина набора пленок 19, сетки-турбулизатора охлаждающей воды 47, сетки-турбулизатора 20, прианодных, прикатодных мембран 49, 22, подложек мембран 21, дренажных сеток являющихся анодом и катодом 48, 23 увеличена на 50 мм.
На фиг. 1 показан в разрезе электробаромембранный аппарат рулонного типа; на фиг. 2 - вид сверху; фиг. 3 - вид слева; фиг. 4 - вид Н; фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 1; фиг. 6 - вид Б увеличенный на фиг. 1; фиг. 7 - вид В увеличенный на фиг. 5, фиг. 8 - ступенчатый разрез Е-Е на фиг. 7; фиг. 9 - вид Г увеличенный на фиг. 5; фиг. 10 - вид К увеличенный на фиг. 9; фиг. 11 - вид Д увеличенный на фиг. 5; фиг. 12 - сечение Ж-Ж на фиг. 6; фиг. 13 - вид М выносной элемент на фиг. 1.
Электробаромембранный аппарат состоит из корпуса аппарата изготовленного в виде цилиндрической обечайки 1 одна из торцевых поверхностей которого глухая и с внутренней ее стороны в ней имеются несквозные проточки в центре под перфорированную трубку 14 и под расположенные от горизонтальной оси под углами
Figure 00000010
 и
Figure 00000011
 соответственно внешние трубки 25, а вторая выполнена разъемной являющаяся крышкой 39, имеющей уплотнение с корпусом аппарата в виде шипа-паза где расположена уплотнительная прокладка 8, при этом с внутренней ее стороны имеются сквозные проточки в центре под перфорированную трубку 14 и расположенные от горизонтальной оси под углами
Figure 00000010
 и
Figure 00000011
 соответственно внешние трубки 25, перфорированная трубку 14 изготовлена с перфорацией в виде эллиптических проточек 33 по периметру которых расположены полуэллипсы 52, выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, а с крышкой 39 уплотняется посадочной прокладкой 11, с внешней стороны крышки 39 вкручены на резьбе штуцер подачи исходного раствора 10, а также внешние отводные трубки 50, которые с торцевой поверхности герметично припаяны к штуцерам для отвода ретентата 38, таким образом, создавая коллекторы для отвода прианодного, прикатодного пермеата 44, 45, в которых расположены электрические провода 29, далее проходящие через отверстия 41 в фиксирующей прокладке 40 исполненные в виде двух полумесяцев с закругленными краями 41, затем между перегородкой 26, внешней и внутренней трубками 25, 27 перфорированными эллиптической щелью 32, 31, по периметру которых расположены полуэллипсы 52, 51, выполненные на расстоянии 5 мм и 10 мм друг от друга соответственно и соединенными через эллиптические отверстия 34 полимерной перфорированной перегородки 28 с дренажными сетками, являющимися анодом и катодом 48, 23 соответственно, а также соединенными через герметизирующую заливку 46 внешней отводной трубки 50 с устройством для подвода электрического тока 24, коллекторы для отвода прианодного и прикатодного пермеата 44, 45 в сечении ограничены внешней и внутренней трубкой 25, 27, а также перегородкой 26 и полимерными перфорированными перегородками 28, расположенными на всю длину внешней и внутренней трубок 25, 27 и расположенных соответственно от горизонтальной оси в сечении под углами 0,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
 и
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
 соответственно, а на всю длину эллиптической щели 32 на полимерные перфорированные перегородки 28 последовательно уложены дренажные сетки, являющиеся анодом и катодом 48, 23, подложки мембран 21, прианодные и прикатодные мембраны 49, 22 соответственно приклеенные у выделенного участка всего контура эллиптических щелей 31 без их пропуска, торцы внешней и внутренней трубок 25, 27 с перегородками 26 и полимерными перфорированными перегородками 28 с одной стороны упираются в фиксирующую прокладку 40, а с другой стороны в торцевую прокладку 35, причем коллекторы для отвода прианодного, прикатодного пермеата 44, 45, полость внутренней трубки 27 и полость перфорированной трубки 14, разделенной на две секции одинакового объема по всей длине вертикальной перегородкой 43, на расстоянии от края эллиптической щели 31 до торцевой и торцевой прокладки 35, 15 соответственно заполнены клеевой композицией 30 состоящей из эпоксидной смолы или влагостойкого клея, на каждой внешней отводной трубке 50 на расстоянии 15 мм от края ее торца вмонтированы на резьбе штуцера для отвода прикатодного, прианодного пермеата 36, 37 развернутые друг относительно друга на угол 180 градусов соответственно, пространство, образованное между корпусом аппарата 1 изготовленным в виде цилиндрической обечайки одна из торцевых поверхностей которого глухая, пленкой 19 имеющей насечки углубленные в половину от ее толщины составляющих по форме параллелограммы, внешних трубок 25, перфорированной трубки 14 и крышки 39 создают коллектор для протекания охлаждающей воды, между пленками 19 расположены сетки-турбулизаторы охлаждающей воды 47, а рулонный элемент 2 аппарата создан навивкой приклеенных к перфорированной трубке 14 по краю перфорации эллиптических проточек 33 по разные стороны от сетки-турбулизатора 20, прианодных, прикатодных мембран 49, 22, подложек мембран 21, дренажных сеток являющихся анодом и катодом 48, 23 и пленок 19 соответственно вокруг перфорированной трубки 14 и разделенной на две секции одинакового объема по всей длине вертикальной перегородкой 43, на концах навивки рулонного элемента 2 по всей ширине прианодные и прикатодные мембраны 49, 22 соответственно приклеены у выделенного участка всего контура эллиптических щелей 31 без их пропуска внутренней трубки 27, а пленки 19 приклеены у выделенного участка на всю длину эллиптической щели 32 внешней трубки 25, штуцер для отвода ретентата 38 уплотнен с внешней и внутренней трубкой 25, 27 при помощи фиксирующей прокладки 40 и кольца резинового 42, крышка 39 с корпусом аппарата 1 уплотнены при помощи ответного прижимного фланца 12 с помощью болтов, гаек и шайб 5, 6, 7 равномерно расположенных по контуру фланцевого соединения, штуцера для ввода и вывода охлаждающей воды 4, 13 расположены от горизонтальной оси в сечении под углами
Figure 00000017
 и
Figure 00000018
соответственно, а от торцевых поверхностей корпуса аппарата 1 глухой и разъемной на расстоянии 95 мм от края, торцевая поверхность последовательной навивки рулонного элемента 2 по разные стороны от сетки-турбулизатора 20, прианодных, прикатодных мембран 49, 22, подложек мембран 21, дренажных сеток являющихся анодом и катодом 48, 23 и пленок 19 соответственно вокруг перфорированной трубки 14 разделенной на две секции одинакового объема по всей длине вертикальной перегородкой 43 проклеена клеевой композицией 30 состоящей из эпоксидной смолы или влагостойкого клея, на внутренней поверхности трубки 14 имеется восемь полуокружностей-проточек 53, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
 соответственно, фиксация торцевой поверхности навивки рулонного элемента 2 обеспечена антителескопической решеткой 16 и втулкой 17 расположенных на перфорированной трубке 14, разделенной на две секции одинакового объема по всей длине вертикальной перегородкой 43, резиновая манжета 3 расположена на рулонном элементе 2 в месте упора на корпус аппарата 1, на штуцере для вывода охлаждающей воды 13 размещена гайка 18 для крепления к трубопроводу установки, а для герметизации крышки 39 с корпусом аппарата 1 также установлена герметизирующая прокладка 9.
Корпус аппарата, изготовленный в виде цилиндрической обечайки 1, штуцера для ввода и вывода охлаждающей воды 4, 13, штуцер подачи исходного раствора 10, ответный прижимной фланец 12, перфорированная трубка 14, антителескопическая решетка 16, втулка 17, внешняя и внутренняя трубка 25, 27, перегородка 26, полимерная перфорированная перегородка 28, штуцера для отвода прикатодного и прианодного пермеата 36, 37, штуцер для отвода ретентата 38, крышка 39, вертикальная перегородка 43, внешняя отводная трубка 50 могут быть изготовлены из капролона и углепластика. Подложки мембран 21 изготовлены из листа ватмана.
Пленки 19 могут быть изготовлены из полиэтилена и полиэтилена высокой плотности. Дренажные сетки, являющиеся анодом 48 и катодом 23, могут быть выполнены из графитовой ткани типа «Вискум» или плетеной сетки выполненной из титана.
Прикатодная и прианодная мембраны 22 и 49 могут быть изготовлены в виде ленты из мембран следующих типов в зависимости от прикладываемого градиента давления для обратного осмоса, ультрафильтрации, нанофильтрации и микрофильтрации: МГА-95, МГА-70П, МГА-80П, МГА-90П, МГА-95П-Н, МГА-95П-Т, МГА-100П, ОПМ-К, ESPA, 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.
Сетка-турбулизатор охлаждающей воды 47 и сетка-турбулизатор 20 могут быть изготовлены из пластмассы или углепластика обеспечивают необходимую турбулизацию разделяемого раствора и охлаждающей воды.
Клеевая композиция 30 может быть изготовлена из эпоксидной смолы или влагостойкого клея.
В качестве охлаждающей воды может использоваться водопроводная и дистиллированная вода с температурой от 278 до 288 К.
Аппарат работает следующим образом.
Исходный раствор под давлением превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, подается через штуцер подачи исходного раствора 10, фиг. 1, 2, 4, далее через сквозную проточку в центре крышки 39, фиг. 1 под перфорированную трубку 14 разделенную на две секции одинакового объема по всей длине вертикальной перегородкой 43 прокачивается в ней и через эллиптические проточки 33 по периметру которых расположены полуоэллипсы 52, выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, фиг. 1, 11 поступает в пространство, где расположена сетка-турбулизатор 20 по разные стороны от которой расположены прианодные и прикатодные мембраны 49, 22 образующие межмембранный канал по всей длине которого циркулирует раствор, поступающий по эллиптической щели 31, фиг. 2 во внутрь внутренней трубке 27, фиг. 7, 8 далее отводится по внутреннему пространству штуцера для отвода ретентата 38, фиг. 1.
В этот же момент времени к дренажным сеткам, являющимся катодом 23 и анодом 48, фиг. 7 включением устройства для подвода электрического тока 24, фиг. 1 через электрические провода 29 соединенными через герметизирующую заливку 46 внешней отводной трубки 50, которые проходят через коллекторы для отвода прианодного, прикатодного пермеата 44, 45, фиг. 7 далее проходящие через отверстия 41 в фиксирующей прокладке 40 исполненные в виде равносторонних треугольников, фиг. 6, 12 затем между перегородкой 26, фиг. 7, внешней и внутренней трубками 25, 27 соответственно и полимерными перфорированными перегородками 28 через эллиптические отверстия 34, фиг. 7, 8 к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока.
Раствор, двигаясь турбулизируется при помощи сетки-турбулизатора 20 фиг. 7, 9, 10, 11, установленной в межмембранном канале около поверхности прианодных и прикатодных мембран 49, 22 в зависимости от схемы подключения дренажных сеток, являющихся анодом 48 и катодом 23 в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус».
В межмембранном канале фиг. 9, 10, растворенное в исходном растворе вещество диссоциирует на ионы, - анионы и катионы и под действием электрического тока и градиента давления проникают совместно с растворителем сквозь поры прианодных и прикатодных мембран 49, 22 соответственно и подложки мембран 21 попадая в пространства, где расположены дренажные сетки, являющиеся анодом 48 и катодом 23 в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус» соответственно.
Полученный таким образом прианодный и прикатодный пермеат самотеком отводится через эллиптические отверстия 34, фиг. 8 в полимерной перфорированной перегородке 28, на которую уложены концы дренажных сеток, являющихся анодом 48 и катодом 23, фиг. 7 в зависимости от схемы подключения электродов «плюс» или «минус» попадая в коллекторы для отвода прианодного и прикатодного пермеата 44, 45 соответственно, далее отводятся через отверстия 41 в фиксирующей прокладке 40 исполненные в виде равносторонних треугольников фиг. 6, 12 по продолжающимся коллекторам для отвода прианодного и прикатодного пермеата 44, 45 и выводятся через штуцера для отвода прианодного и прикатодного пермеата 37, 36, фиг. 4 в виде кислот и оснований соответственно.
Одновременно с подачей исходного раствора, через штуцера для ввода и вывода охлаждающей воды 4, 13, фиг. 1, 3 расположенные от горизонтальной оси в сечении под углами
Figure 00000017
 и
Figure 00000018
соответственно, а от торцевых поверхностей корпуса аппарата 1, глухой и разъемной на расстоянии 95 мм от края, заполняется коллектор для протекания охлаждающей воды, образованный между корпусом аппарата 1 изготовленным в виде цилиндрической обечайки одна из торцевых поверхностей которого глухая, пленкой 19 имеющей насечки углубленные в половину от ее толщины, составляющих по форме параллелограммы, внешних трубок 25, перфорированной трубки 14 и крышки 39, фиг. 1, 5.
Исходный раствор, протекая по всему межмембранному каналу, где расположена сетка-турбулизатор 20, фиг. 7, 9, 10, 11, очищается от катионов и анионов, попадая через эллиптические щели 31, фиг. 7 внутрь внутренней трубки 27 и штуцера для отвода ретентата 38, фиг. 1. 6 и выводится в виде ретентата.
Снижение гидравлического сопротивления в канале для отвода ретентата и прианодного, прикатодного пермеата и увеличение производительности и качества разделения растворов, увеличение площади прикатодных и прианодных мембран для разделения растворов, снижение эффекта концентрационной поляризации при конструктивном исполнении электробаромембранного аппарата рулонного типа, фиг. 1, по сравнению с аппаратом прототипом достигается, за счет исполнения перфорированной трубки 14 с перфорацией в виде эллиптических проточек 33 по периметру которых расположены полуэллипсы 52, выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, толщина стенок трубки 14 уменьшена в два раза, на внутренней поверхности трубки 14 имеется восемь полуокружностей-проточек 53, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
 соответственно, отверстия 41 в фиксирующей прокладке 40 исполнены в виде двух полумесяцев с закругленными краями 41, фиг. 6, на внутренней поверхности внутренней трубки 27 имеется восемь полуокружностей-проточек 54, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
 соответственно, внешняя и внутренняя трубки 25, 27 перфорированы эллиптической щелью 31, 32 соответственно, по периметру которых расположены полуоэллипсы 52, 51, выполненные на расстоянии 5 мм и 10 мм друг от друга, фиг. 1 соответственно, пленки 19, фиг. 13, имеющие насечки углубленные в половину от ее толщины, составляют по форме параллелограммы, толщина сетки-турбулизатора 20, фиг. 9, 10 увеличена в три раза за счет уменьшения в два раза толщины дренажных сеток, являющимися анодом и катодом 48, 23 соответственно, штуцер для ввода охлаждающей воды 4, фиг. 1, 2 смещен к разъемной торцевой поверхности корпуса аппарата 1 на 25 мм, штуцер для вывода охлаждающей воды 13 смещен к глухой торцевой поверхности корпуса аппарата 1 на 25 мм, высота втулки 17 уменьшена на 15 мм, а ширина набора пленок 19, сетки-турбулизатора охлаждающей воды 47, сетки-турбулизатора 20, прианодных, прикатодных мембран 49, 22, подложек мембран 21, дренажных сеток являющихся анодом и катодом 48, 23 увеличена на 50 мм. За счет такого конструктивного исполнения и расположения элементов в аппарате происходит увеличение межмембранного канала в три раза на пути потока разделяемого раствора, что приводит к снижению гидравлического сопротивления в канале для отвода ретентата и прианодного, прикатодного пермеата и увеличению производительности и качества разделения растворов, а также приводит к увеличению общей площади мембран в аппарате и площади прикатодных и прианодных мембран для разделения растворов и снижается эффект концентрационной поляризации.
Результаты расчета площади разделения растворов в электробаромембранных аппаратах (представленный в данной работе и прототипа) представлены в таблице.
Параметры a, м b, м n - , шт. n + , шт. n, шт.
Figure 00000019
 , м 2
Figure 00000020
, м2
Figure 00000021
, м2
Аппарат рулонного типа (прототип): 0,6 0,4 2 2 4 0,48 0,48 0,96
Аппарат рулонного типа (представленный в данной работе): 0,6 0,45 2 2 4 0,54 0,54 1,08
где a - длина мембраны, м; b - ширина мембраны, м; n - - количество прикатодных мембран, шт.; n + - количество прианодных мембран, шт.; n - общее количество мембран, шт.;
Figure 00000019
 - общая площадь прикатодных мембран, м2;
Figure 00000020
 - общая площадь прианодных мембран, м2;
Figure 00000021
 - общая площадь разделения растворов, м2.
На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата рулонного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например, обратный осмос, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, микрофильтрацию.

Claims (1)

  1. Электробаромембранный аппарат рулонного типа, состоящий из корпуса, выполненного из диэлектрического материала, штуцеров для ввода и вывода охлаждающей воды, перфорированной трубки, пленок, имеющих насечки, углубленные в половину от ее толщины, сеток-турбулизаторов, подложек мембран, прикатодных и прианодных мембран, дренажных сеток, являющихся катодом и анодом, устройства для подвода электрического тока, электрических проводов, полимерных перфорированных перегородок с перфорацией в три ряда отверстиями в шахматном порядке по всей длине, штуцеров для отвода прикатодного и прианодного пермеата, штуцеров для отвода ретентата, вертикальной перегородки, коллекторов отвода прианодного и прикатодного пермеата, герметизирующей заливки, сеток-турбулизаторов охлаждающей воды, рулонного элемента, резиновой манжеты, уплотнительной прокладки, герметизирующей прокладки, штуцера подачи исходного раствора, посадочных прокладок, ответного прижимного фланца, торцевых прокладок, антителескопической решетки, втулки, внешних трубок, перегородок, внутренних трубок, клеевой композиции, эллиптических щелей, эллиптических проточек, отверстий, торцевых прокладок, крышки, фиксирующих прокладок, отверстий в фиксирующих прокладках, колец резиновых, внешних отводных трубок, отличающийся тем, что перфорированная трубка 14 изготовлена с перфорацией в виде эллиптических проточек 33, по периметру которых расположены полуэллипсы 52, выполненные на расстоянии 5 мм друг от друга, а на внутренней поверхности имеется восемь полуокружностей-проточек 53, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами π/6, π/3, 2π/3, 5π/6, 7π/6, 4π/3, 5π/3, 11π/6 соответственно, отверстия в фиксирующей прокладке 40 исполнены в виде двух полумесяцев с закругленными краями 41, на внутренней поверхности внутренней трубки 27 имеется восемь полуокружностей-проточек 54, проходящих по всей длине образующих и распределенных от горизонтальной оси под углами π/6, π/3, 2π/3, 5π/6, 7π/6, 4π/3, 5π/3, 11π/6 соответственно, внешняя и внутренняя трубки 25 и 27 перфорированы эллиптическими щелями 32 и 31, по периметру которых расположены полуэллипсы 52, 51, выполненные на расстоянии 5 мм и 10 мм друг от друга соответственно, в полимерной перфорированной перегородке 28 имеются эллиптические отверстия 34, пленки 19, имеющие насечки, углубленные в половину от ее толщины, составляют по форме параллелограммы, штуцер для ввода охлаждающей воды 4 смещен к разъемной торцевой поверхности корпуса аппарата 1 на 25 мм, штуцер для вывода охлаждающей воды 13 смещен к глухой торцевой поверхности корпуса аппарата 1 на 25 мм.
RU2019101766A 2019-01-23 2019-01-23 Электробаромембранный аппарат рулонного типа RU2700379C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101766A RU2700379C1 (ru) 2019-01-23 2019-01-23 Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101766A RU2700379C1 (ru) 2019-01-23 2019-01-23 Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700379C1 true RU2700379C1 (ru) 2019-09-16

Family

ID=67989738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019101766A RU2700379C1 (ru) 2019-01-23 2019-01-23 Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700379C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782940C1 (ru) * 2022-04-12 2022-11-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4948514A (en) * 1988-09-23 1990-08-14 Lion Capital, Ltd Method and apparatus for separating ions from liquids to produce separate diluted and concentrated effluents
EP0508646A1 (en) * 1991-04-12 1992-10-14 Amicon Inc. Filter element and spiral-wound membrane cartridge containing same
RU2487746C1 (ru) * 2012-06-01 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2634010C2 (ru) * 2016-03-16 2017-10-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4948514A (en) * 1988-09-23 1990-08-14 Lion Capital, Ltd Method and apparatus for separating ions from liquids to produce separate diluted and concentrated effluents
EP0508646A1 (en) * 1991-04-12 1992-10-14 Amicon Inc. Filter element and spiral-wound membrane cartridge containing same
RU2487746C1 (ru) * 2012-06-01 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2634010C2 (ru) * 2016-03-16 2017-10-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782940C1 (ru) * 2022-04-12 2022-11-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2788979C1 (ru) * 2022-08-03 2023-01-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2804768C1 (ru) * 2023-01-25 2023-10-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Электробаромембранный аппарат рулонного типа

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3695444A (en) Membrane support
RU2625669C1 (ru) Электробаромембранный аппарат трубчатого типа
US3616929A (en) Reverse osmosis module
RU2634010C2 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа
JP6235119B2 (ja) 浸透装置
JP2004202480A (ja) 膜分離装置及び膜分離方法
KR102074257B1 (ko) 원통형 역전기투석 발전장치
EP3317001B1 (de) Gewickeltes membranmodul und verfahren zur diffusionsdialyse mit gegenstrom-modus
RU2487746C1 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2553859C1 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2447930C1 (ru) Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа
US20170001146A1 (en) Disposable Membrane Stacks
RU2685091C1 (ru) Электробаромембранный аппарат трубчатого типа
RU2540363C1 (ru) Электробаромембранный аппарат трубчатого типа
RU2700379C1 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа
US3847818A (en) Apparatus for separating fluids into two fractions by means of semipermeable membranes
JP2006281125A (ja) スパイラル型膜モジュール
RU2622659C1 (ru) Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа
RU2671723C1 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа с низким гидравлическим сопротивлением
RU2804768C1 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа
RU2782940C1 (ru) Электробаромембранный аппарат рулонного типа
US3698559A (en) Reverse osmosis module suitable for food processing
JP2008183561A (ja) 膜分離装置及び膜分離方法
RU2689615C1 (ru) Электробаромембранный аппарат трубчатого типа
NO20191174A1 (en) Spiral wound bipolar electrodialysis cell

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210124