8.Аппарат с рулонными мембранными элементами

Рисунок 8. Схема (а) и общий вид (б) аппарата с рулонными мембранными элементами:

1-пермеатоотводящая трубка; 2-мембраны; 3-дренажный лист; 4-сетка-сепаратор; 5-область склеивания; 6-фиксатор; 7-корпус

Принцип действия: Аппараты с рулонными мембранными элементами, принципиальная схема устройства аппаратов с рулонными мембранными эле­ментами приведена на рисунке 5.

В корпусе 7 последовательно установлено несколько рулонных мембранных элементов. Такой элемент состоит из трубки 1, имеющей прорези для прохода пермеата, и герметично присоединенного к ней пакета из двух мембран 2, располо­женного между ними дренажного листа 3 и сетки-сепаратора 4, образующей межмембранные каналы. В процессе скручивания пакета для герметичного разделе­ния напорной полости и полости сбора пермеата кромки дренажного листа пропи­тывают специальным клеем.

Для предотвращения телескопического эффекта (сдвига слоев в рулоне вдоль его оси), возникающего вследствие разности давлений у торцов мембранного элемента, в корпусе 7 аппарата устанавливают фиксаторы 6 (диски с отверстиями для прохода разделяемого раствора). Разделяемый раствор движется по межмембранному кана­лу, сетка-сепаратор 4 в котором не только определяет его высоту, но и является турбулизатором.

Преимущества: аппараты с рулонными мембранными элементами имеют высо­кую удельную поверхность мембран (300-800 м²/м³), малую ме­таллоемкость; многие операции при сборке мембранных элементов могут быть механизированы.

Недостатки: сложность монтажа пакетов некоторых конструкций, необходи­мость замены всего пакета при повреждении мембраны, высокое гидравлическое сопротивление как межмембранных каналов, так и дренажного листа.

9. Аппараты с цилиндрическими мембранными элементами

Рисунок 9. Схемы аппаратов с цилиндрическими мембранными элементами' в виде полых волокон:

а — с подачей разделяемого раствора на внешнюю поверхность волокна (вариант 1): 1 — корпус; 2— мембранный элемент; 3— отражательная перегородка; 4— сердечник; 5— полое волокно;

б— тоже, вариант 2: 1— отверстия трубной решетки; 2— пористая трубная решетка; 3 — полое волокно; 4 — желоб; 5 — сердечник;

в — тоже, вариант 3: 1— трубный сердечник; 2 — сборник пермеата; 3 —трубная ре­шетка; 4 — кольцевое уплотнение; 5 — шайба; 6 — полое волокно; 7 — корпус; 8 — опорно-распределительная труба (перфорированная);

г — с подачей исходного раствора внутрь волокна; 1— кольцевая обойма; 2 — шайба; 3 — опорный стержень; 4 — полое волокно; 5 — корпус; 6 — кольцевые уплотнения.

Принцип действия: Эти аппараты рисунок 2.3(а) комплектуют мембранными элементами 2, собранными в корпусе 1 в секции, разделенные отражательными перегородками 3, которые совместно с сердеч­ником 4 обеспечивают последовательное прохождение разделяе­мым раствором всех цилиндрических мембранных элементов. Разделяемый раствор, поступающий в кольцевой зазор между корпусом 1 и мембранными элементами 2, движется вдоль по­лых волокон 5 сначала к продольной оси аппарата, на которой расположен сердечник 4, а затем от центра к стенке аппарата.

Мембранный элемент аппарата (рисунок 12.(б)) состоит из сердечника 5 с отверстиями и желобом 4 для отвода образую­щегося пермеата, на который намотаны слои полого волокна 3, имеющие зазор для пористой трубной решетки 2. Отверстия 1 трубной решетки 2 с одной стороны сообщаются с желобом 4, а с другой (на рисунку 2.3(б) не показано) закрыты крышкой.

Преимущества: Аппараты с цилиндрическими мембранными элементами ис­пользуют для создания установок большой производительнос­ти.

Недостатки: Необходимость замены всей секции при выходе из строя одного из мембранных элементов, большие потери рабочего давления при движении разделяемо­го раствора по полым волокнам (так как используют полые волокна большой длины). При разработке аппаратов с ци­линдрическими мембранами большие трудности вызывает со­здание простой и надежной системы герметизации полых воло­кон в мембранных элементах и самих мембранных элементов в корпусе. По одному из вариантов (рисунок 2.3 (в)) мембранные элементы состоят из шайб 2 и вклеенных в них полых воло­кон 4, намотанных на стержень 3. Эти элементы устанавлива­ют и герметизируют в корпусе 5 с помощью кольцевых обойм 1, кольцевых уплотнений 6 и шайб 2.