RU2268085C2

RU2268085C2 - Electrobaromembrane rolled-type apparatus

Info

Publication number: RU2268085C2
Application number: RU2004108277/15A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Лазарев (RU); Сергей Иванович Лазарев; Александр Сергеевич Горбачев (RU); Александр Сергеевич Горбачев; Олег Аркадьевич Абоносимов (RU); Олег Аркадьевич Абоносимов
Original assignee: Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ)
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2006-01-20
Also published as: RU2004108277A

Abstract

FIELD: filtration equipment; designs of membrane rolled-type filtration apparatuses.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of filtration equipment, to designs of membrane rolled-type filtration apparatuses and may be used for realization of processes of membrane technology of electromicrofiltration, electroultrafiltration and electroosmofiltration. The electrobaromembrane rolled-type apparatus includes a body, a perforated solution-withdrawal tube with the several multilayered sheets of membranes wrapped up around it with the placed between them solution turbulence generators. It is also supplied with the monopolar electrodes-substrates made out of a porous graphite fabric serving as a drainage for withdrawal of the permeate, and with the device for supply of the electrical current. At that the solution withdrawing tube is segmented for withdrawal of the cathode and anode permeate, and the body of the apparatus is made from a dielectric material. At that the membranes are placed on the electrodes-substrates. The technical result of the invention is an increased effectiveness of the solutions separation due to feeding of the electrical current in the chamber of separation of the solutions.

EFFECT: the invention ensures an increased effectiveness of the solutions separation due to feeding of the electrical current in the chamber of separation of the solutions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов рулонного типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранной технологии - электромикрофильтрации, электроультрафильтрации и электроосмофильтрации.The invention relates to constructions of membrane apparatuses of a roll type and can be used to carry out processes of membrane technology - electro-microfiltration, electro-ultrafiltration and electro-osmofiltration.

Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат, приведенный в работе Дытнерского Ю.И. «Обратный осмос и ультрафильтрация». М.: Химия, 1978. Баромембранный аппарат, предназначенный для разделения растворов под действием градиента давления, состоит из корпуса, подложки, турбулизатора и мембран. Недостатком данного аппарата является низкая эффективность разделения.An analog of this design is the baromembrane apparatus, given in the work of Dytnersky Yu.I. "Reverse osmosis and ultrafiltration." M .: Chemistry, 1978. The baromembrane apparatus, designed to separate solutions under the action of a pressure gradient, consists of a housing, a substrate, a turbulator, and membranes. The disadvantage of this apparatus is the low separation efficiency.

Прототипом данной конструкции является баромембранный аппарат рулонного типа, конструкция которого приведена в работе Дытнерского Ю.И. «Баромембранные процессы. Теория и расчет». - М.: Химия, 1986 г. Аппарат рулонного типа 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 дифференцированном выделение ионов, при отделении электролитов от неэлектролитов и при выделении ценных веществ из природных и сточных вод и т.д. В процессе, работающим под действием градиента давления, ионы через мембрану проходят практически в эквимолекулярных соотношениях. Это означает, что разделить качественно в таком аппарате, например, многокомпонентную смесь электролитов невозможно.The prototype of this design is a roll-type baromembrane apparatus, the design of which is given in the work of Yu. I. Dytnersky “Baromembrane processes. Theory and calculation. " - M .: Chemistry, 1986. The roll-type apparatus consists of a body, a perforated solution tube with several multilayer membrane sheets wrapped around it. The disadvantage of the apparatus is the low efficiency of the separation of solutions, especially when separating multicomponent mixtures of electrolytes, with differentiated separation of ions, with the separation of electrolytes from non-electrolytes and with the separation of valuable substances from natural and waste waters, etc. In a process operating under the action of a pressure gradient, ions pass through a membrane in almost equimolecular proportions. This means that it is impossible to qualitatively separate, for example, a multicomponent mixture of electrolytes in such an apparatus.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности разделения растворов путем подвода электрического тока в камеру разделения растворов.The technical task of the invention is to increase the efficiency of the separation of solutions by supplying an electric current to the solution separation chamber.

На фиг.1 и 2 изображена схема электробаромембранного элемента рулонного типа. Электробаромембранный аппарат рулонного типа состоит из корпуса 1, выполненного из деэлектрического материала; секционированной перфорированой трубки 2, служащей для отвода прианодного и прикатодного пермеата; обратноосмотической прианодной мембраны 3 и обратноосмотической прикатодной мембранны 4; монополярных электродов анода 5 и катода 6, выполненных из графитовой ткани, которая также является подложкой для мембран и дренажом для отвода прикатодного и прианодного пермеата; сетки-турбулизатора 7; устройства для подвода электрического тока 8.Figures 1 and 2 show a diagram of a roll-type electro-baromembrane element. The roll-type electro-baromembrane apparatus consists of a housing 1 made of a dielectric material; sectional perforated tube 2, which serves to drain the anode and cathode permeate; reverse osmosis anode membrane 3 and reverse osmosis near cathode membrane 4; monopolar electrodes of the anode 5 and cathode 6, made of graphite fabric, which is also a substrate for membranes and drainage for removal of the cathode and anode permeate; mesh-turbulator 7; devices for supplying electric current 8.

Аппарат работает следующим образом. Исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, поступает в межмембранное пространство камеры разделения, в которой находится сетка-турбулизатор, обеспечивающая необходимую скорость движения разделяемого раствора. В этот же момент времени к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле. В камере разделения растворенное вещество распадается на ионы, и под действием электрического тока анионы стремятся к аноду через прианодную мембрану, а катионы - через прикатодную мембрану к катоду. В это же время под действием давления пермеат (вода) протекает через прикатодную и прианодную мембраны и выдавливает анионы, катионы и газ, образующиеся в результате электролиза на электродах, выполненных из графитовой ткани, через микропористый анод и катод по каналам в перфорированную секционированную трубку. Отвод пермеата из прикатодной и прианодной секции перфорированной трубки осуществляется самотеком по мере заполнения объема в секции.The device operates as follows. The initial solution under pressure exceeding the osmotic pressure of the substances dissolved in it enters the intermembrane space of the separation chamber, in which there is a grid-turbulator, providing the necessary speed of the separated solution. At the same time, an external constant electric field is supplied to the apparatus. In the separation chamber, the dissolved substance decomposes into ions, and under the influence of electric current, anions tend to the anode through the anode membrane, and cations - through the near-cathode membrane to the cathode. At the same time, under pressure, the permeate (water) flows through the near-cathode and near-anode membranes and squeezes out the anions, cations, and gas formed as a result of electrolysis on electrodes made of graphite fabric through a microporous anode and cathode through channels into a perforated sectioned tube. The permeate is removed from the cathode and anode sections of the perforated tube by gravity as the volume in the section is filled.

Кроме того, на предлагаемой конструкции электробаромембранного аппарата рулонного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например обратный осмос, ультрафильтрацию и микрофильтрацию.In addition, baromembrane processes, for example reverse osmosis, ultrafiltration and microfiltration, can be carried out on the proposed design of a roll-type electro-baromembrane apparatus without applying an electric field.

Claims

Roll-type baromembrane apparatus, comprising a housing, a perforated solution tube with several multilayer membrane sheets wrapped around it and solution turbulators placed between them, characterized in that it is equipped with monopolar substrate electrodes made of porous graphite fabric, which serves as a drainage device for permeate removal, for supplying electric current, while the solution tube is sectioned for removal of the cathode and anode permeate, and the casing arat made of a dielectric material, wherein the membrane electrodes are arranged on the substrates.