SU1681926A1

SU1681926A1 - Membrane apparatus

Info

Publication number: SU1681926A1
Application number: SU894696715A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Лазарев; Виктор Борисович Коробов; Виктор Иванович Коновалов
Original assignee: Тамбовский институт химического машиностроения
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1991-10-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам, предназначенным дл очистки сточных вод, дифференциального разделени ионов и получени особо чистых веществ методами электроосмофильтрации, электроультра- фильтрации, электромикрофильтрации, и может найти применение в химической, текстильной , микробиологической и других отрасл х промышленности. Цель изобретени - повышение производительности. Мембранный аппарат с трубчатыми фильтрующими элементами снабжают устройством дл подвода электрического тока, а его корпус, фильтрующие элементы и центральную трубку выполн ют из диэлектрического материала с продольными каналами и покрывают микропористой подложкой, служащей электродом и дренажом дл отвода анионов и катионов с пермеатом и мембранами, расположенными на внутренней поверхности корпуса, по всей поверхности фильтрующих элементов и на внешней стороне центральной трубки.2 ил. ел сThe invention relates to devices for sewage treatment, differential separation of ions and the production of highly pure substances by electro-filtration, electro-ultrafiltration, electromicro-filtration, and can be used in the chemical, textile, microbiological and other industries. The purpose of the invention is to increase productivity. The membrane apparatus with tubular filter elements is provided with a device for supplying electric current, and its housing, filter elements and the central tube are made of dielectric material with longitudinal channels and coated with a microporous substrate serving as an electrode and drainage for removal of anions and cations with permeate and membranes located on the inner surface of the housing, over the entire surface of the filter elements and on the outer side of the central tube. 2 sludge. ate with

Description

, Изобретение относитс к устройствам дл разделени растворов методами элект- роосмофильтрэции, электроультрафильтра- ции, электромикрофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной , микробиологической и других промыш- ленност х.The invention relates to devices for the separation of solutions by means of electro-filtering, electro-ultrafiltration, electromicro-filtration, and can be used in chemical, textile, microbiological and other industries.

Целью изобретени вл етс увеличение производительности.The aim of the invention is to increase productivity.

На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1.FIG. 1 shows the apparatus, a longitudinal section; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала, с расположенными на его внешней поверхности патрубком 2 дл ввода раздел емой жидкости, устройством 3 дл подвода электрического тока и на внутренней поверхности продольных каналов 4, микропористой подложки, служащей одновременно электродом-анодом 5 и прианодной мембраной 6 , решеток 7, в которых герметично установлены концентричные фильтрующие элементы 8 с переточными каналами 9, выполненными в виде щели и повернутыми друг относительно друга на 180° с образованием р да последовательно соединенных камер 10 разделени , центральной трубы 11, выполненной из диэлектрического материала, с отверстием 12 и установленным во внутренней поверхности герметично, патрубком 13. служащим дл вывода продукта разделени , устройства 3 дл подвода электрического тока и на внешней поверхности микропористой подложки , служащей электродом-катодом 14 и прикатодной мембраной 15, и крышек 16, имеющих патрубки 17 и 18 дл вывода анионов и катионов с пермеатом.The device consists of a cylindrical body 1 made of a dielectric material, with a pipe 2 for introducing a fluid to be divided on its outer surface, a device 3 for supplying electric current and on the inner surface of the longitudinal channels 4, a microporous substrate serving simultaneously as the anode electrode 5 and anode membrane 6, gratings 7, in which concentric filter elements 8 are hermetically installed with flow-through channels 9 made in the form of a slit and rotated relative to each other by 1 80 ° with the formation of a series of serially connected separation chambers 10, a central pipe 11 made of a dielectric material, with an opening 12 and installed tightly in the inner surface, a branch pipe 13. serving to remove the separation product, the device 3 for supplying electric current and on the outer surface a microporous substrate serving as an electrode-cathode 14 and cathode membrane 15, and caps 16 having connections 17 and 18 for outputting anions and permeate cations.

Фильтрующий элемент 8, выполненный из диэлектрического материала с продольными каналами 4 с нанесенной на всей егоThe filter element 8, made of a dielectric material with longitudinal channels 4 with applied throughout

О 00About 00

Ч)H)

N5 ОN5 O

поверхности микропористой подложки, изготовленной из микропористого проката марки Х18Н15-ПМ,Х18Н15-МП, ППТМ-ПМ, ЛНПИТ, Н-МП, ЛПН-ПМ с порозностью 20-45%, служит одновременно микропористым бипол рным электродом, внешн сторона которого вл етс катодом 14, а внутренн анодом 5. По всей поверхности микропористого электрода расположены мембраны, соответственно, на катоде бипол рного электрода мембрана вл етс при- катодной 15, а на аноде - прианодной 6, В качестве .мембран используютс полимерные мембраны - это ацетэтцеллюлозные, этилцеллюлозные, полисульфоноамидные, фторпластовые и т. д. динамические мембраны , получаемые фильтрованием раствора , содержащего специальные добавки диспергированых веществ через микропористую подложку.the surface of a microporous substrate made of X18N15-PM, H18N15-MP microporous rolled products, PPTM-PM, LNPIT, N-MP, LPN-PM with a porosity of 20-45%, simultaneously serves as a microporous bipolar electrode, the outer side of which is cathode 14, and the inner anode 5. Membranes are located across the entire surface of the microporous electrode, respectively, on the cathode of the bipolar electrode, the membrane is on the cathode 15, and on the anode is on the anode 6, the membrane used is cellulose acetate cellulose ethyl cellulose , polysulfonoamide, fluoroplastic, etc., dynamic membranes obtained by filtering a solution containing special additives of dispersible substances through a microporous substrate.

Мембранный аппарат работает следующим образом.The membrane unit operates as follows.

Раздел ема жидкость под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через патрубок 2 поступает в ближайшую к корпусу 1 камеру 10 разделени . В этот же момент времени к аппарату подводитс внешнее посто нное .электрическое поле с определенной плотностью тока. В камере разделени растворенное вещество распадаетс на ионы и под действием электрического тока анионы стрем тс к аноду 5, .расположенному на корпусе 1 аппарата, через прианодную мембрану 6, а катионы через прикатодную мембрану стрем тс к ближайшей поверхности ближайшего микропористого бипол рного электрода к корпусу 1, котора по отношению к аноду, расположенному на корпусе 1, вл етс катодом. В это же врем под действием давлени пермеат (вода) протекает через прианодную и прикатодную мембраны и выдавливает анионы, катионы и газ, образующийс на электродах в результате эд- лектролиза, через микропористый анод 5 и катод 14 бипол рного электрода по соответствующим продольным каналам 4 дл вывода к патрубкам 17 и 18. Далее раздел ема жидкость через передаточный канал 9 в фильтрующем элементе 8 (микропористом бипол рном электроде) поступает в следующую камеру 10 разделени , расположенную ближе к центру аппарата, где происходит аналогичное разделение, но электродами здесь выступают две поверхности (внутренн и внешн ) микропористых бипол рных электродов, внутренн поверхность вл етс анодом, а внешн поверхность микро- пористого бипол рного электрода, расположенного ближе к центру по отношению к этому аноду, выступает катодом. Так, раствор, протека по всем камерам, очищаетс от анионов и катионов. После разделени раствор отводитс через отверстие 12 вSeparated liquid under pressure exceeding the osmotic pressure of substances dissolved in it through pipe 2 enters the separation chamber 10 closest to the housing 1. At the same time, an external constant electric field with a certain current density is supplied to the device. In the separation chamber, the solute decomposes into ions and under the action of electric current, the anions tend to the anode 5, located on the body 1 of the apparatus, through the near-anode membrane 6, and the cations, through the cathode membrane, tend to the nearest surface of the nearest microporous bipolar electrode to body 1 which, with respect to the anode located on housing 1, is a cathode. At the same time, under the action of pressure, the permeate (water) flows through the near-anode and near-cathode membranes and squeezes the anions, cations and gas formed on the electrodes as a result of electrolysis through the microporous anode 5 and cathode 14 of the bipolar electrode along the corresponding longitudinal channels 4 for output to the nozzles 17 and 18. Next, the divided liquid through the transfer channel 9 in the filter element 8 (microporous bipolar electrode) enters the next separation chamber 10 located closer to the center of the apparatus, where the analog This is a separation, but the electrodes here are two surfaces (internal and external) of microporous bipolar electrodes, the internal surface is the anode, and the external surface of the microporous bipolar electrode located closer to the center with respect to this anode acts as a cathode. Thus, the solution, which has flowed through all the chambers, is cleared of anions and cations. After separation, the solution is discharged through hole 12 in

центральной трубке 11 по патрубку 13.the central tube 11 through the pipe 13.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс мембранный аппарат с трубчатыми элементами, содержащими цилиндрический корпус со штуцером дл ввода разде0 л емой жидкости, концентрично расположенные цилиндрические фильтрующие элементы, повернутые по центральной оси аппарата друг относительно друга на 180°, с переточными каналами, выполнен5 ными в виде щелей, расположенных по всей длине образующей цилиндрического фильтрующего элемента, центральную трубу дл вывода раздел емой жидкости, установленную совместно с цилиндрическими ющими элементами в решетках, одна из которых снабжена штуцером дл вывода раздел емой жидкости, и крышки, имеющие штуцера дл отвода пермеата.The closest to the present invention is a membrane apparatus with tubular elements containing a cylindrical body with a fitting for introducing a separable liquid, concentrically arranged cylindrical filtering elements rotated 180 ° along the central axis of the apparatus relative to each other, with slits located along the entire length of the generatrix of the cylindrical filtering element, a central tube for outputting the liquid to be separated, installed in conjunction with the cylindrical el grates in the gratings, one of which is provided with a fitting for withdrawal of the liquid to be separated, and lids having fittings for removal of the permeate.

Недостатком известного аппарата вл 5 етс низкое качество разделени растворов, в особенности при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при отделении неэлектролита от электролита, при выделении ценных веществ из природных иA disadvantage of the known apparatus is the low quality of the separation of the solutions, especially when separating multicomponent mixtures of electrolytes, when separating the non-electrolyte from the electrolyte, when isolating valuable substances from natural and

0 сточных вод и т. д. В процессе, работающем под действием градиента давлени , ионы через мембрану проход т практически в эквимолекул рных соотношени х. Это означает что разделит качественно в таком0 wastewater, etc. In the process operating under the pressure gradient, ions pass through the membrane in almost equimolecular ratios. This means that it will split qualitatively in such

5 аппарате, например, многокомпонентную смесь электролитов невозможно.5 apparatus, for example, a multicomponent mixture of electrolytes is impossible.

Предлагаемый мембранный аппарат по сравнению с известным позвол ет повысить качество разделени , в особенностиThe proposed membrane apparatus in comparison with the known allows improving the quality of separation, in particular

0 при разделении многокомпонентных смесей электролитов, при отделении неэлектролита от электролита, при выделении ценных веществ из природных и сточных вод и т, д. вследствие улучшени селектив5 ных свойств мембран.0 when separating multicomponent mixtures of electrolytes, when separating non-electrolyte from electrolyte, when separating valuable substances from natural and waste waters, etc., due to the improvement of the selective properties of membranes.

Кроме того, на предлагаемой конструкции ввиду наложени электрического пол можно дифференциально выдел ть ионы и получать особо чистые вещества. При этомIn addition, due to the imposition of an electric field, it is possible to differentially extract ions on the proposed construction and to obtain highly pure substances. Wherein

0 увеличиваетс производительность аппарата вследствие повышени рабочей поверхности , т. е. дополнительного размещени мембран на внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней стороне0 increases the productivity of the apparatus due to an increase in the working surface, i.e., additional placement of the membranes on the inner surface of the cylindrical body and the outer side

5 центральной трубки, и селективных свойств мембран и повышаетс период работоспособности мембраны-за счет уменьшени образующихс отложений на поверхности мембраны вследствие изменени толщины граничных слоев жидкости.5 of the central tube, and the selective properties of the membranes, and increases the period of operability of the membrane due to a decrease in the formation of deposits on the membrane surface due to a change in the thickness of the boundary layers of the liquid.

Данную конструкцию можно примен ть в процессах, где это требуетс по тем или иным признакам, с мембранами, размещенными только на аноде или только на катоде, при замене противоположного электрода на непористый материал.This design can be used in processes, where it is required for one reason or another, with membranes placed only on the anode or only on the cathode, when replacing the opposite electrode with a non-porous material.

Claims

The invention of the membrane apparatus, comprising a cylindrical body with concentrically arranged filtering elements with membranes, equipped with flow channels in the form of a slit,

the entire length of the forming filter element, and one below the other at an angle of 180 °, a fitting for supplying the source liquid and a fitting for outputting the final product, placed coaxially to the housing, characterized in that, in order to increase productivity, the filter elements are provided with porous electrodes, placed on two opposite sides, between the membranes and electrodes, channels are made, and the housing and the nozzle for outputting the final product are electrodes.

sixteen

17

15 14

eleven

Aa d

four

ten

1