RU2119378C1

RU2119378C1 - Apparatus for membrane separation

Info

Publication number: RU2119378C1
Application number: RU95122363A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Лобасенко; В.Н. Иванец; Ю.В. Космодемьянский; Л.М. Лопухинский
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: apparatuses for separation of solutions by back osmosis and ultrafiltration; may be used in food, pharmaceutical and other industries. SUBSTANCE: tubular apparatus for back osmosis and ultrafiltration has body accommodating drainage tube with membrane located on it, nut screwed on drainage tube and conical bushing with circular slot located inside nut for passing the separated solution. Bushing enters with its small diameter the tubular membrane through a value ensuring minimal gap for discharge of resin gel between membrane and bushing outer surface; with gel having high content of dissolved substances. EFFECT: higher efficiency of the process of solutions separation. 3 dwg

Description

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

Известен аппарат с полыми волокнами малых диаметров [1], которые в виде пучка располагаются в корпусе. Концы полых волокон крепятся в трубных решетках. К трубным решеткам крепятся фланцы со штуцерами для отвода фильтрата. На корпусе аппарата имеются штуцера для входа исходного раствора и выхода концентрата. A known apparatus with hollow fibers of small diameters [1], which are in the form of a beam located in the housing. The ends of the hollow fibers are mounted in tube sheets. Flanges with fittings for draining the filtrate are attached to the tube sheets. On the body of the apparatus there are fittings for the input of the initial solution and the output of the concentrate.

Недостатком аппарата этой конструкции является повышенное требование к предварительной очистке разделяемого раствора от взвесей. Кроме того, в процессе разделения на поверхности мембраны образуется слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ (явление концентрационной поляризации), который снижает движущую силу процесса и, следовательно, производительность. A disadvantage of the apparatus of this design is the increased requirement for preliminary cleaning of the shared solution from suspensions. In addition, during the separation process, a gel layer is formed on the membrane surface with a high content of dissolved substances (concentration polarization phenomenon), which reduces the driving force of the process and, consequently, productivity.

Известен мембранный аппарат [1] трубчатого типа, состоящий из корпуса, внутри которого находится дренажная трубка. На внутреннюю поверхность трубки укладывается мембрана. Разделяемый раствор подается во внутреннюю часть трубки. Под действием перепада давления происходит разделение раствора на низко и высокомолекулярные соединения. Низкомолекулярные соединения в виде фильтрата выводятся с внешней стороны трубки, а высокомолекулярные выводятся с другой стороны трубки. Known membrane apparatus [1] of a tubular type, consisting of a housing, inside of which there is a drainage tube. A membrane is placed on the inner surface of the tube. The separated solution is supplied to the inside of the tube. Under the action of a pressure drop, the solution is divided into low and high molecular weight compounds. Low molecular weight compounds in the form of a filtrate are discharged from the outside of the tube, and high molecular weight compounds are discharged from the other side of the tube.

Недостатком этой конструкции является образование слоя концентрационной поляризации на поверхности мембраны. Это уменьшает движущую силу и снижает производительность процесса. The disadvantage of this design is the formation of a concentration polarization layer on the membrane surface. This reduces the driving force and reduces the productivity of the process.

Целью изобретения является повышение производительности. С этой целью используется слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ. Этот слой отводится устройством, представляющим собой гайку, внутри которой имеется коническая втулка с кольцевыми прорезями, входящая меньшим диаметром в трубчатую мембрану на такую величину, чтобы обеспечить минимальный зазор между мембраной и внешней поверхностью конической втулки, через который будет производиться отвод слоя геля, имеющего повышенное содержание растворенных веществ, другая же часть потока отводится через кольцевые прорези и внутреннюю полость конической втулки. The aim of the invention is to increase productivity. For this purpose, a gel layer with a high content of dissolved substances is used. This layer is discharged by a device, which is a nut, inside which there is a conical sleeve with annular slots, entering a smaller diameter into the tubular membrane by such a value as to provide a minimum clearance between the membrane and the outer surface of the conical sleeve, through which the gel layer having an increased the content of dissolved substances, the other part of the flow is discharged through the annular slots and the internal cavity of the conical sleeve.

На фиг. 1, 2, 3 представлено предлагаемое устройство. Оно состоит из гайки 1 на внутренней поверхности которой имеется резьба 2 с помощью которой устройство присоединяется к дренажной трубке 3 на которой находится мембрана 4. Внутри гайки находится коническая втулка 5, которая имеет прорези 6 для прохода разделяемого раствора. Между внешней стороной конической втулки и гайкой имеются переточные и отводные каналы 7 и 8 соответственно для прохода отвода слоя геля, имеющего повышенное содержание растворенных веществ. Крепление устройства осуществляется с помощью фланца 9, в котором имеется выходное отверстие 10. In FIG. 1, 2, 3 presents the proposed device. It consists of a nut 1 on the inner surface of which there is a thread 2 with which the device is connected to the drainage tube 3 on which the membrane 4 is located. Inside the nut there is a tapered sleeve 5, which has slots 6 for passage of the solution to be separated. Between the outer side of the conical sleeve and the nut there are overflow and outlet channels 7 and 8, respectively, for the passage of the outlet of the gel layer having a high content of dissolved substances. The device is mounted using a flange 9, in which there is an outlet 10.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При работе мембранного оборудования на поверхности мембраны 4 практически мгновенно (в пределах 1 с [2]) образуется движущийся слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ. Величина концентрации растворенных веществ в геле для большинства гидрофильных соединений находится в пределах 35% [3, 4]. Высота слоя геля по данным авторов [5] имеет величину 3,37^oC6,92 мкм. Поворачивая гайку 1 можно добиться, чтобы расстояние между мембраной 4 и внешней поверхностью конической втулки было минимально и сопоставимо с толщиной слоя геля. После этого открывают отводной канал 8 и добиваются устойчивого отвода концентрата. Уровень содержания растворенных веществ определяют с помощью прибора. Оставшаяся часть раствора проходит через внутреннюю часть конуса и отводится через выходное отверстие 10. Для предотвращения образования застойных зон между конической втулкой и мембраной и возможной турбулизации потока у поверхности мембраны в конической втулке предусмотрены кольцевых прорези 6.During the operation of the membrane equipment on the surface of the membrane 4 almost instantly (within 1 s [2]) a moving gel layer with a high content of dissolved substances is formed. The concentration of dissolved substances in the gel for most hydrophilic compounds is within 35% [3, 4]. The height of the gel layer according to the authors of [5] has a value of 3.37 ^o C6.92 microns. By turning the nut 1, it is possible to ensure that the distance between the membrane 4 and the outer surface of the conical sleeve is minimal and comparable with the thickness of the gel layer. After that, open the drain channel 8 and achieve a stable discharge of the concentrate. The level of dissolved substances is determined using the device. The remaining part of the solution passes through the inside of the cone and is discharged through the outlet 10. To prevent the formation of stagnant zones between the conical sleeve and the membrane and possible turbulence of the flow at the membrane surface, annular slots 6 are provided in the conical sleeve.

Использование данного устройства позволит наряду с обычной мембраной фильтрацией использовать слоя с повышенным содержанием растворенных веществ, что позволит интенсифицировать процесс разделения и повысит его производительность. The use of this device will allow, along with the usual membrane filtration, to use a layer with a high content of dissolved substances, which will intensify the separation process and increase its productivity.

Источники информации
1. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. - М.: Химия, 1986, 272 с.Sources of information
1. Dytnersky Yu.I. Baromembrane processes. Theory and calculation. - M.: Chemistry, 1986, 272 p.

2. Старов В. М. , Элленгорн С.М., Лялин В.А. Образование гелеобразного слоя молекул биополимера в примембранной области //Химия и технология воды, 1989, N 1, с. 3-6. 2. Starov V. M., Ellengorn S. M., Lyalin V. A. The formation of a gel-like layer of biopolymer molecules in the near-membrane region // Chemistry and Technology of Water, 1989, N 1, p. 3-6.

3. Цапюк Е.А. Смещение кривых молекулярно-массового задержания ультрафильтрационных мембран в режиме гелеобразования //Химия и технология воды, 1992, N 7, с. 532-537. 3. Tsapyuk EA The shift of the molecular weight retention curves of ultrafiltration membranes in gel mode // Chemistry and Water Technology, 1992, N 7, p. 532-537.

4. Lonsdale H. K. The growth of membrane technology. - Membrane Sci, 1982, 10, N 2/3 p. 81-181. 4. Lonsdale H. K. The growth of membrane technology. - Membrane Sci, 1982, 10, N 2/3 p. 81-181.

5. Michaels A. S. Ultrafiltration: an adolescent technology. - chem. Technol, 1981, N 1, p. 36-43. 5. Michaels A. S. Ultrafiltration: an adolescent technology. - chem. Technol, 1981, N 1, p. 36-43.

Claims

A tubular membrane apparatus for reverse osmosis and ultrafiltration, comprising a housing, inside which a drainage tube with a membrane located on it is installed, characterized in that it is equipped with a nut screwed onto the drainage tube and a conical sleeve with ring slots inside the nut for passage of the separated solution, which is smaller the diameter of the tubular membrane by an amount providing a minimum clearance for the removal of the gel layer between the membrane and the outer surface of the sleeve having a high content dissolved substances.