RU2164168C2

RU2164168C2 - Diaphragm concentration apparatus

Info

Publication number: RU2164168C2
Application number: RU98123984A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Лобасенко; В.Н. Иванец; Ю.В. Космодемьянский
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2001-03-20

Abstract

FIELD: concentration of solutions by ultrafiltration method. SUBSTANCE: secured to the end of tubular diaphragm is device made in form of bush with two circular slits and casing secured to it on the outside. Movable cone located inside bush between slits may move axially over entire length of diaphragm. Passages located at angle relative to axis of cone are available on its generatrix; cleaning brush is fitted on base. EFFECT: intensification of process. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of concentration of solutions by ultrafiltration, reverse osmosis and can be used in food, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известен трубчатый мембранный аппарат с внутренним селективным слоем [1] . Недостатком этой конструкции является накопление растворенных веществ у поверхности мембраны, что ведет к увеличению сопротивления и уменьшению движущей силы процесса, а следовательно, и производительности. Known tubular membrane apparatus with an inner selective layer [1]. The disadvantage of this design is the accumulation of dissolved substances at the surface of the membrane, which leads to an increase in resistance and a decrease in the driving force of the process, and therefore, productivity.

Известен аппарат трубчатого типа, содержащий винтовые лопасти из эластичного материала, соприкасающиеся с поверхностью мембраны и вращающиеся под действием потока жидкости [2]. При вращении лопастей осуществляется очистка мембраны. Недостатком конструкции является недостаточно эффективная очистка за счет того, что ограничена поверхность контакта лопастей с мембраной. Known apparatus of the tubular type, containing helical blades of elastic material in contact with the surface of the membrane and rotating under the action of a fluid flow [2]. When the blades rotate, the membrane is cleaned. The design drawback is insufficient cleaning due to the limited contact surface of the blades with the membrane.

Целью изобретения является интенсификация процесса концентрирования. Для реализации указанной цели было предложено устройство, которое присоединяется к трубчатой мембране. Оно включает в себя втулку с двумя кольцевыми щелями, с внешней стороны которой присоединен кожух, внутри втулки между щелями находится подвижный конус, способный перемещаться в осевом направлении на всю длину мембраны, на образующей конуса имеются каналы, расположенные под углом к его оси, а на основании находится "ерш". The aim of the invention is the intensification of the concentration process. To achieve this goal, a device has been proposed that attaches to a tubular membrane. It includes a sleeve with two annular slots, on the outside of which a casing is attached, inside the sleeve there is a movable cone between the slots, capable of axially moving along the entire length of the membrane, on the generatrix of the cone there are channels located at an angle to its axis, and the base is a ruff.

На фиг. 1 - 3 представлено предлагаемое устройство. In FIG. 1 - 3 presents the proposed device.

Устройство состоит из кожуха 1 со штуцером 2 для отвода продукта. Внутри кожуха находится втулка 3, имеющая две кольцевые щели 4 и 5. Внутри втулки находится конус 6. К торцу конуса крепится "ерш" 7 из полимерного материала. Для стабилизации своего положения в потоке конус выполнен с каналами 8, расположенными под углом к оси конуса. Положение конуса внутри втулки регулируется с помощью гайки 9. Устройство присоединяется к трубчатой мембране 10. The device consists of a casing 1 with a fitting 2 for product outlet. Inside the casing there is a sleeve 3 having two annular slots 4 and 5. Inside the sleeve there is a cone 6. A “ruff” 7 of polymer material is attached to the end of the cone. To stabilize its position in the stream, the cone is made with channels 8 located at an angle to the axis of the cone. The position of the cone inside the sleeve is adjusted using the nut 9. The device is attached to the tubular membrane 10.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Исходный раствор под давлением подается по трубчатой мембране 10. Происходит мембранная фильтрация. При этом на внутренней поверхности мембраны образуется слой с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации). Поток и слой устремляются во втулку 3, в которой выполнены две кольцевые щели 4, 5. В первую из них по ходу движения поступает слой с повышенным содержанием растворенных веществ. В области щели 4 образуется давление больше, чем в сечении, где расположена щель 5. Это осуществляется за счет перемещения конуса 6 с помощью гайки 9. Положение конуса устанавливается таким образом, чтобы создать требуемое давление. Величина общего давления, создаваемого в кожухе 1 будет меньше, чем в сечении щели 4, но больше, чем в сечении щели 5. А в целом давление в кожухе будет избыточным по отношению к атмосферному. Таким образом слой концентрата с внутренней поверхности втулки 3 за счет разности давлений в сечении 4 и кожухе 1 будет засасываться в кожух, а оттуда через штуцер 2 удаляться. Остальная часть потока будет проходить между образующей конуса и втулки 3, далее сквозь "ерш" 7 и отводиться через гайку 9. The initial solution is supplied under pressure through a tubular membrane 10. Membrane filtration occurs. In this case, a layer with a high content of dissolved substances is formed on the inner surface of the membrane (the phenomenon of concentration polarization). The flow and the layer rush into the sleeve 3, in which two annular slots 4, 5 are made. In the first of them, a layer with a high content of dissolved substances enters in the direction of movement. More pressure is generated in the region of the slit 4 than in the section where the slit 5 is located. This is done by moving the cone 6 with the nut 9. The position of the cone is set so as to create the required pressure. The magnitude of the total pressure created in the casing 1 will be less than in the cross section of the gap 4, but greater than in the cross section of the gap 5. But in general, the pressure in the casing will be excessive relative to atmospheric. Thus, the concentrate layer from the inner surface of the sleeve 3 due to the pressure difference in section 4 and the casing 1 will be sucked into the casing, and from there through the nozzle 2 will be removed. The rest of the flow will pass between the generatrix of the cone and the sleeve 3, then through the "ruff" 7 and be discharged through the nut 9.

Конус 6 выполнен из достаточно легкого материала, поэтому он плавает в потоке продукта. Стабильное положение конуса осуществляется за счет его вращения с помощью имеющихся каналов 8. The cone 6 is made of a fairly light material, so it floats in the product stream. The stable position of the cone is due to its rotation using the existing channels 8.

Через некоторый интервал времени на мембране вследствие концентрационной поляризации образуется устойчивый неподвижный слой с повышенным содержанием растворенных веществ, который в дальнейшем может преобразоваться в слой геля. По мнению авторов [3], в нем может быть сосредоточено достаточно большое гидравлическое сопротивление. Это снижает движущую силу процесса, а следовательно, и производительность. Для очистки мембраны изменяют направление движения потока. При этом конус 6 начинает перемещаться из правого положения в левое, счищая "ершом" 7 слой с поверхности мембраны. После прохода конуса 6 вдоль мембраны 10 направление движения потока вновь изменяется и он возвращается в исходное положение. При необходимости операцию повторяют до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень очистки мембраны. After a certain time interval, a stable stationary layer with a high content of dissolved substances is formed on the membrane due to concentration polarization, which can subsequently be transformed into a gel layer. According to the authors of [3], a sufficiently large hydraulic resistance can be concentrated in it. This reduces the driving force of the process and, consequently, productivity. To clean the membrane change the direction of flow. In this case, the cone 6 begins to move from the right position to the left, cleaning off the "ruff" 7 layer from the surface of the membrane. After the passage of the cone 6 along the membrane 10, the direction of flow changes again and it returns to its original position. If necessary, the operation is repeated until the required degree of membrane purification is achieved.

Использование данной конструкции позволит интенсифицировать процесс концентрирования. Это осуществляется за счет отвода поверхностного слоя концентрата и его использования в качестве исходного раствора для последующего концентрирования. Кроме того, для поддержания высокой производительности по фильтрату производится регулярная очистка мембраны от накопившихся на ее поверхности веществ. The use of this design will intensify the concentration process. This is due to the removal of the surface layer of the concentrate and its use as a source solution for subsequent concentration. In addition, in order to maintain high filtrate performance, the membrane is regularly cleaned of substances accumulated on its surface.

Литература
1. Дитнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. - М.: Химия, 1986, 272 с.Literature
1. Ditnersky Yu.I. Baromembrane processes. Theory and calculation. - M.: Chemistry, 1986, 272 p.

2. Заявка Японии N 58-18124, кл. B 01 D 13/00, 1983. 2. Application of Japan N 58-18124, cl. B 01 D 13/00, 1983.

3. Старов В.М., Филиппов А.Н., Лялин В.А., Усанов И.В. Формирование гель-слоев на поверхности ультрафильтрационных мембран (теория и эксперимент). Химия и технология воды,1990, N 4, с. 300-305. 3. Starov V.M., Filippov A.N., Lyalin V.A., Usanov I.V. The formation of gel layers on the surface of ultrafiltration membranes (theory and experiment). Chemistry and Water Technology, 1990, N 4, p. 300-305.

Claims

An apparatus for membrane concentration, including a tubular membrane with an inner selective layer, characterized in that a sleeve with two annular slots is attached to the end of the tubular membrane, a casing is attached on the outside, a movable cone is located between the slots inside the sleeve, which is able to move axially throughout the length of the membrane, on the generatrix of the cone there are channels located at an angle to its axis, and on the base there is a "ruff".