RU2320402C2 - Diaphragm ultra-micro-filtering roll member and method of its making - Google Patents
Diaphragm ultra-micro-filtering roll member and method of its making Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320402C2 RU2320402C2 RU2004138505/15A RU2004138505A RU2320402C2 RU 2320402 C2 RU2320402 C2 RU 2320402C2 RU 2004138505/15 A RU2004138505/15 A RU 2004138505/15A RU 2004138505 A RU2004138505 A RU 2004138505A RU 2320402 C2 RU2320402 C2 RU 2320402C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- drainage
- mesh
- mfre
- layers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкции мембранного ультра-микрофильтрационного рулонного элемента, работающего по методу т.н. «тупиковой фильтрации», и к способу изготовления этого элемента.The invention relates to the design of an ultra-microfiltration membrane roll element operating by the so-called method. "Dead end filtration", and to the method of manufacturing this element.
Такой мембранный рулонный элемент (далее для краткости - МФРЭ), как и известные мембранные рулонные элементы, работающие по методу «проточной фильтрации», состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки, прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов, содержащих дренаж и полупроницаемую мембрану на подложке, и манжеты, расположенной на одном из торцов рулонного элемента.Such a membrane roll element (hereinafter, for short, MFRE), like well-known membrane roll elements operating according to the “flow filtration” method, consists of a perforated perforated tube attached spirally to it through a turbulent mesh of membrane bags containing drainage and a semi-permeable membrane on the substrate, and the cuff located on one of the ends of the roll element.
Используемые в МФРЭ полупроницаемые ультра- и микрофильтрационные мембраны имеют сквозные отверстия-поры, размер которых (средний диаметр) составляет от 0,005 до 5,0 мкм соответственно, меньший, чем средний размер частиц вещества, которые отделяются (отфильтровываются) на МФРЭ от фильтруемой жидкости и которые находятся в ней в виде дисперсий, эмульсий, коллоидных или истинных растворов.Semi-permeable ultrafiltration and microfiltration membranes used in MFRE have through-hole pores whose size (average diameter) is from 0.005 to 5.0 μm, respectively, smaller than the average particle size of the substance that is separated (filtered) on the MFRE from the filtered liquid and which are in it in the form of dispersions, emulsions, colloidal or true solutions.
По нашим данным, МФРЭ, который бы реализовал «тупиковую фильтрацию» (этот метод используется в картриджах или патронных фильтрах), известен из нашего Патента РФ №2262978.According to our data, MFRE, which would implement “dead-end filtration” (this method is used in cartridges or cartridge filters), is known from our RF Patent No. 2262978.
«Тупиковая фильтрация» предусматривает разделение фильтруемой жидкости на две части - на осадок и фильтрат.«Проточная фильтрация» предусматривает разделение фильтруемой жидкости на два потока, концентрат и фильтрат."Dead end filtration" provides for the separation of the filtered fluid into two parts - sediment and filtrate. "Flow filtration" provides for the separation of the filtered fluid into two streams, concentrate and filtrate.
Известные конструкции рулонных и патронных мембранных фильтрационных элементов, снабженные ультра- и микрофильтрационными мембранами, широко используются для получения питьевой воды из загрязненных источников, для очистки различных технических жидкостей от взвешенных в них твердых частиц, коллоидов и бактерий, в частности, для очистки солесодержащих вод перед их обессоливанием с помощью обратного осмоса.Known designs of roll and cartridge membrane filtration elements equipped with ultra- and microfiltration membranes are widely used to obtain drinking water from contaminated sources, to purify various industrial fluids from suspended solids, colloids and bacteria, in particular, to purify saline water before their desalination using reverse osmosis.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известные конструкции мембранных фильтрационных рулонных элементов, работающие по методу «проточной фильтрации», различаются между собой как общей схемой компоновки, так и отдельными узлами и деталями, полупроницаемыми мембранами, мембранными пакетами, дренажами и турбулизаторами, прокладками, уплотняющей манжетой, а также технологиями изготовления и восстановления работоспособности в период эксплуатации (патенты Японии №53-124179, 54-151571, 54-149384, 54-149383; патенты США №3966616, 3417870, 4235723, 5598642; авторские свидетельства СССР №1205359, 1213100, 1595553; «Техническое описание и инструкция по эксплуатации для элементов фильтрующих нанофильтрационных типа ЭРН-КП» - г.Владимир, 1999 г., ЗАО НТЦ «Владипор»; «Техническое описание и инструкция по эксплуатации для элементов фильтрующих ультрафильтрационных типа ЭРУ-П» - г.Владимир, 2000 г., ЗАО НТЦ «Владипор»; Технический бюллетень «Загрязнители обратноосмотических мембран и их удаление» - 1999 г., ТСВ 10706, Hydranautics).Known designs of membrane filtration roll elements operating according to the “flow filtration” method differ among themselves both in the general layout scheme and in individual units and parts, semipermeable membranes, membrane bags, drains and turbulators, gaskets, sealing cuffs, as well as manufacturing and restoration of performance during operation (Japanese patents No. 53-124179, 54-151571, 54-149384, 54-149383; US patents No. 3966616, 3417870, 4235723, 5598642; USSR copyright certificates No. 1205359, 1213100, 1595553; “Technical description and operating instructions for filter elements of nanofiltration type ERN-KP "- Vladimir, 1999, CJSC Scientific and Technical Center" Vladipor ";" Technical description and operating instructions for filter elements of ultrafiltration type ERU-P "- Vladimir , 2000, Scientific-Technical Center "Vladipor" CJSC; Technical Bulletin "Contaminants of reverse osmosis membranes and their removal" - 1999, TSV 10706, Hydranautics).
Наиболее близкая к заявляемой нами конструкция МФРЭ описана в Патенте РФ №2108142. Согласно этому патенту МФРЭ состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки, прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов, содержащих дренаж и полупроницаемую мембрану.Closest to the claimed design of MFRE is described in RF Patent No. 2108142. According to this patent, MFRE consists of a permeable perforated tube that is attached to it and spirally wound through the turbulizer mesh of membrane bags containing drainage and a semipermeable membrane.
Недостатками конструкции МФРЭ по Патенту РФ №2108142 являются:The disadvantages of the design MFRE according to the Patent of the Russian Federation No. 2108142 are:
- относительно низкий к.п.д использования в конструкции полупроницаемых мембран высокой производительности, поскольку этот элемент работает по методу «проточной фильтрации» и имеет дренаж с одномерными отводящими канавками, которые обуславливают большую часть потерь на гидросопротивлении элемента, именно на дренаже;- the relatively low efficiency of the use of high-performance semi-permeable membranes in the design, since this element works according to the “flow filtration” method and has drainage with one-dimensional discharge grooves, which account for the majority of losses on the element’s hydraulic resistance, namely drainage;
- экономическое ограничение использования МФРЭ в отдельных направлениях, поскольку метод «проточной фильтрации» не позволяет очищать фильтруемую жидкость полностью и поскольку это влечет за собой потерю, нередко, достаточно ценного продукта в виде концентрата.- economic restriction of the use of MFRE in certain areas, since the “flow filtration” method does not allow to clean the filtered fluid completely and since this entails the loss, often, of a rather valuable product in the form of a concentrate.
Известный из патента РФ №2069085 способ изготовления мембранного рулонного элемента включает обертывание дренажа полупроницаемой мембраной на подложке (УАМ_100), герметизацию полученного пакета по периметру, прикрепление мембранного пакета к фильтратотводящей трубке, спиральное наматывание мембранных пакетов через разделяющую их турбулизаторную сетку на фильтратотводящую трубку.Known from the RF patent No. 2069085, a method for manufacturing a membrane roll element includes wrapping drainage with a semipermeable membrane on a substrate (UAM_100), sealing the resulting package around the perimeter, attaching the membrane package to the filtration tube, spiral wrapping the membrane packets through a turbulent mesh separating them onto a filtration tube.
Недостаток известного способа - отсутствие возможности производить МФРЭ, работающие на принципе «тупиковой фильтрации».The disadvantage of this method is the lack of the ability to produce MFRE, working on the principle of "dead end filtration".
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание конструкции МФРЭ (элемент типа ЭРУ-П), которая реализовала бы «тупиковый метод фильтрации» применительно к широким направлениям использования рулонного элемента и благодаря этому отличалась бы повышенными эксплуатационными показателями как по сравнению с мембранным патронным фильтрационным элементом, также реализующим «тупиковый метод», так и в сравнении с МФРЭ по Патенту РФ №2108142, и вместе с этим позволяла бы неоднократно восстанавливать работоспособность фильтрационного элемента в период его эксплуатации. В этой связи задачей изобретения является также разработка промышленного способа изготовления МФРЭ.The objective of the invention is to create a design MFRE (element type ERU-P), which would implement a "dead-end filtration method" in relation to the wide areas of use of the roll element and due to this would be distinguished by increased operational performance as compared with a membrane cartridge filter element, which also implements a "dead end" method ”, and in comparison with MFRE according to the RF Patent №2108142, and at the same time it would allow to repeatedly restore the efficiency of the filter element during operation. In this regard, the objective of the invention is the development of an industrial method of manufacturing MFRE.
Согласно изобретению поставленные задачи решены тем, что в известную конструкцию мембранного фильтрационного рулонного элемента, которая состоит из фильтратотводящей перфорированной трубки, прикрепленных к ней спирально намотанных через турбулизаторную сетку мембранных пакетов, содержащих дренаж и полупроницаемую мембрану, введены принципиальные изменения:According to the invention, the tasks are solved by the fact that the fundamental changes are introduced into the well-known design of the membrane filtration roll element, which consists of a perforated perforated filter tube attached to it spirally wound through a turbulent mesh of membrane bags containing drainage and a semipermeable membrane:
- турбулизаторная сетка, разделяющая мембранные пакеты, имеет свободный выход к внешней поверхности рулонного элемента;- a turbulizer mesh separating the membrane packets has free access to the outer surface of the roll element;
- внешняя поверхность рулонного элемента дополнительно обернута турбулизаторной сеткой;- the outer surface of the roll element is additionally wrapped with a turbulence grid;
- дренаж выполнен многослойным и состоит из трех наложенных друг на друга слоев сетчатого материала - двух наружных поддерживающе-отводящих слоев и внутреннего отводящего слоя, размер ячеек которых неодинаков и возрастает по направлению от мембраны, лежащей на наиболее плотном слое, к внутреннему слою дренажа.- the drainage is multilayered and consists of three layers of mesh material superimposed on each other - two external support-discharge layers and an internal discharge layer, the cell size of which is not the same and increases in the direction from the membrane lying on the densest layer to the inner drainage layer.
Для реализации заявленной конструкции МФРЭ в настоящее время из имеющихся на рынке комплектующих материалов дренаж выполняют из 3-х наложенных друг на друга слоев сетчатых материалов:To implement the claimed design of MFRE, currently, of the components available on the market, drainage is performed from 3 superimposed layers of mesh materials:
а) двух наружных слоев, выполненных из дренажного полотна и имеющих по направлению к фильтраотводящей трубке канавки размером (в поперечном сечении) от 0,16×0,16 мм до 0,32×0,32 мм в количестве от 12 до 24 шт. на 1 см длины полотна (перпендикулярно направлению канавок) и длиной, равной длине мембранного пакета в направлении к фильтратотводящей трубке, а на стороне дренажного полотна, прилегающей к подложке полупроницаемой мембраны, оно имеет сетчатую форму, скрепляющую стенки указанных канавок и имеющую размер ячеек от 0,16×0,16 до 0,20×0,32;a) two outer layers made of a drainage cloth and having grooves in the direction of the filter outlet pipe in size (in cross section) from 0.16 × 0.16 mm to 0.32 × 0.32 mm in an amount of 12 to 24 pcs. 1 cm of the length of the web (perpendicular to the direction of the grooves) and a length equal to the length of the membrane bag in the direction of the filtrate outlet tube, and on the side of the drainage web adjacent to the substrate of the semipermeable membrane, it has a mesh shape fastening the walls of these grooves and having a mesh size of 0 , 16 × 0.16 to 0.20 × 0.32;
б) одного внутреннего слоя, расположенного между указанными слоями дренажного полотна и выполненного из сетчатого безузелкового материала, нижние и верхние, наложенные друг на друга элементы которого скреплены между собой под углом от 60 до 90° с образованием ячеек размером, в среднем, от 2,0×2,0 мм до 4,0×4,0 мм и установленные под углом от 30 до 60° к радиальному направлению фильтраотводящей трубки.b) one inner layer located between the indicated layers of the drainage sheet and made of mesh meshless material, the lower and upper superimposed elements of which are bonded to each other at an angle from 60 to 90 ° with the formation of cells with an average size of 2, 0 × 2.0 mm to 4.0 × 4.0 mm and installed at an angle of 30 to 60 ° to the radial direction of the filter outlet pipe.
Для исключения из конструкции МФРЭ застойных зон и выравнивания скоростей потока фильтруемых и очищающих жидкостей мембранные пакеты целесообразно выполнять в форме близкой к квадратной.In order to exclude stagnant zones from the MFRE design and equalize the flow rates of filtered and cleaning liquids, it is advisable to carry out membrane packets in a shape close to square.
Для реализации в заявляемой конструкции МФРЭ «тупикового метода фильтрации» и эффективного способа восстановления работоспособности МФРЭ в процессе его эксплуатации в соответствии с изобретением разработан промышленный способ изготовления МФРЭ, который включает в себя нижеследующие технологические операции:To implement in the claimed design MFRE "dead-end filtration method" and an effective way to restore the performance of MFRE during its operation in accordance with the invention developed an industrial method of manufacturing MFRE, which includes the following technological operations:
- сборку многослойного дренажа путем наложения сетчатых слоев, имеющих различный размер ячеек, так, чтобы размер ячеек собранного дренажа увеличивался от внешних слоев к внутреннему слою;- assembly of multilayer drainage by overlaying mesh layers having different mesh sizes, so that the mesh size of the collected drainage increases from the outer layers to the inner layer;
- обертывание собранного многослойного дренажа полупроницаемой мембраной с образованием заготовки для пакета, в котором мембрана лежит на внешних слоях многослойного дренажа (эти слои имеют наименьший размер ячеек с тем, чтобы выполнять функцию поддержки полупроницаемой мембраны в процессе фильтрации и возрастания внешнего давления на нее и одновременно отводить фильтрат в канавки дренажного полотна и центральный слой дренажа), а внутренним слоем является сетчатый материал с наибольшим размером ячеек;- wrapping the collected multilayer drainage with a semipermeable membrane with the formation of a blank for the bag in which the membrane lies on the outer layers of the multilayer drainage (these layers have the smallest mesh size in order to fulfill the function of supporting the semipermeable membrane during filtration and increase the external pressure on it and simultaneously divert it the filtrate into the grooves of the drainage web and the central layer of drainage), and the inner layer is the mesh material with the largest mesh size;
- склеивание по трем сторонам образованной заготовки для получения мембранного пакета в два этапа: на первом этапе полоски исходного мембранного полотна, которые будут образовывать клеевые швы мембранного пакета, пропитывают от 30 до 60 мас.%-ным раствором в ацетоне или ином подходящем растворителе полиуретановой или эпоксидной клеевой композицией и затем на втором этапе наносят на мембранное полотно по пропитанным на первом этапе полоскам полиуретановый или эпоксидный клей и- gluing on three sides of the formed preform to obtain a membrane package in two stages: at the first stage, the strips of the original membrane sheet, which will form the adhesive seams of the membrane package, are impregnated with 30 to 60 wt.% solution in acetone or other suitable solvent with polyurethane or with an epoxy adhesive composition and then in a second step, polyurethane or epoxy adhesive is impregnated on the strips soaked in the first step, and
- наматывают мембранные пакеты через турбулизаторную сетку на фильтратотводящую трубку;- wrap membrane bags through a turbulence grid on a filtrate outlet tube;
- обертывание полученной заготовки МФРЭ дополнительной турбулизаторной сеткой и установка отражающей манжеты (с указанными параметрами) на торце МФРЭ, противоположном подаче фильтруемой жидкости.- wrapping the obtained blank of MFRE with an additional turbulatory grid and installing a reflective cuff (with the specified parameters) at the end of the MFRE, opposite to the supply of the filtered liquid.
Способ восстановления работоспособности заявляемого МФРЭ состоит в его промывке непосредственно в мембранном модуле в два этапа:The method of restoring the functionality of the claimed MFRE consists in flushing it directly in the membrane module in two stages:
- на первом этапе рулонный элемент промывают фильтратом, подавая его противоточно через линию вывода фильтрата с расходом от 0,5 до 10,0 м3/ч в течение от 2 до 10 секунд;- at the first stage, the roll element is washed with the filtrate, feeding it countercurrently through the filtrate output line with a flow rate of 0.5 to 10.0 m 3 / h for 2 to 10 seconds;
- на втором этапе рулонный элемент обрабатывают водовоздушной смесью в соотношении от 5 до 30 объемных частей воздуха на 1 объемную часть воды, подавая эту смесь по линии движения фильтруемой среды с расходом от 1,0 до 15,0 м3/час в течение от 2 до 10 секунд;- at the second stage, the roll element is treated with a water-air mixture in a ratio of 5 to 30 volume parts of air per 1 volume part of water, feeding this mixture along the line of movement of the filtered medium with a flow rate of 1.0 to 15.0 m 3 / h for 2 up to 10 seconds;
- обе стадии промывки ведут непосредственно в мембранном модуле, в котором эксплуатируется МФРЭ.- both stages of washing are carried out directly in the membrane module in which the MFRE is operated.
Оригинальность заявляемых технических решений конструкции мембранного ультра-микрофильтрационного рулонного элемента и способа его изготовления определяется нижеследующими факторами:The originality of the claimed technical solutions for the design of the membrane ultra-microfiltration roll element and the method of its manufacture is determined by the following factors:
- создан МФРЭ, эффективно реализующий т.н. «тупиковый метод фильтрации» для широких направлений использования и, соответственно, превосходящий по эксплуатационным показателям т.н. патронные мембранные элементы, также работающие на этом принципе;- created MFRE, effectively implements the so-called "Dead-end filtration method" for wide areas of use and, therefore, superior to the so-called operational indicators. cartridge membrane elements also working on this principle;
- создан МФРЭ, реализующий т.н. «тупиковый метод фильтрации» и в то же время способный к многократной регенерации;- created MFRE implementing the so-called “Dead end filtration method” and at the same time capable of multiple regeneration;
- найден способ изготовления МФРЭ, эффективно реализующего «тупиковую фильтрацию» и способного к многократной регенерации;- found a method of manufacturing MFRE that effectively implements "dead end filtration" and is capable of multiple regeneration;
- стало возможным применять современный способ восстановления работоспособности МФРЭ, реализующего «тупиковую фильтрацию», экологически безопасный и простой в осуществлении, доступный многочисленным потребителям.- it became possible to apply a modern method of restoring the performance of MFRE, which implements "dead-end filtration", environmentally safe and easy to implement, accessible to numerous consumers.
Здесь следует добавить, что известная конструкция мембранного рулонного элемента, реализующего во многих отраслях метод «проточной фильтрации», не могла быть использована для осуществления «тупиковой фильтрации» ввиду достаточно высокой стоимости рулонного элемента, ввиду лишь одноразового использования этой стоимости. Способа надежной регенерации мембранного рулонного элемента, в случае его работы в режиме «тупиковой фильтрации», не было известно. Известная промывка рулонного элемента фильтратом даже в присутствии активных химических добавок в этом режиме является крайне неэффективной. Поэтому нахождение эффективной конструкции МФРЭ для режима «тупиковой фильтрации» явилось тем основополагающим решением, которое позволило создать соответствующие ему современную конструкцию и технологию изготовления МФРЭ, ибо сама конструкция нового МФРЭ потребовала внесение корректив в технологию его изготовления.It should be added here that the well-known design of a membrane roll element, which implements the “flow filtration” method in many industries, could not be used for “dead end filtration” due to the rather high cost of the roll element, due to only a one-time use of this cost. The method of reliable regeneration of the membrane roll element, in the case of its operation in the "dead-end filtration" mode, was not known. The known washing of the roll element with filtrate even in the presence of active chemical additives in this mode is extremely ineffective. Therefore, finding an effective MFRE design for the “dead-end filtration” mode was the fundamental decision that made it possible to create a modern design and manufacturing technology of MFRE corresponding to it, because the very design of the new MFRE required corrections in its manufacturing technology.
Для реализации настоящего изобретения в промышленных условиях могут быть использованы имеющиеся на рынке материалы, если они отвечают заявленной конструкции МФРЭ, способу его изготовления и регенерации.For the implementation of the present invention in an industrial environment, materials available on the market can be used if they meet the declared design of the MFRE, the method of its manufacture and regeneration.
Для изготовления фильтратотводящей трубки пригодны практически все жесткие полимеры - поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, аминопласт, поликарбонат и их сополимеры, в том числе наполненные, а также неорганические материалы типа керамики и металлов.Almost all rigid polymers are suitable for the manufacture of a filtrate discharge tube - polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, aminoplast, polycarbonate and their copolymers, including filled ones, as well as inorganic materials such as ceramics and metals.
При изготовлении мембранных пакетов можно применять ультра- или микрофильтрационные полупроницаемые мембраны, полученные из различных полимеров, среди которых - полиамиды, полисульфон, сложные эфиры целлюлозы, регенерированная целлюлоза, полиэфирсульфоны, полиарилаты, фторопласты. Ограничением здесь является условие механической прочности мембран, которая должна обеспечивать изготовление мембранных пакетов, т.е. способность подвергаться перегибу на 180° для обертывания и склеивания в два этапа - пропитке и склеиванию.In the manufacture of membrane bags, ultra- or microfiltration semipermeable membranes obtained from various polymers can be used, including polyamides, polysulfone, cellulose esters, regenerated cellulose, polyethersulfones, polyarylates, fluoroplastics. The limitation here is the condition of the mechanical strength of the membranes, which should ensure the manufacture of membrane bags, i.e. the ability to undergo a 180 ° bend for wrapping and gluing in two stages - impregnation and gluing.
Поддерживающе-отводящие слои заявляемой конструкции многослойного дренажа, с которыми непосредственно соприкасается полупроницаемая мембрана и которые непосредственно удерживают мембрану от прогиба во время прохождения процесса фильтрации, необходимо изготавливать в виде сетчатого полотна, размер ячеек которого больше, чем у мембраны, но в то же время не столько велик, чтобы допускать чрезмерный прогиб мембраны. Наиболее предпочтительным вариантом изготовления поддерживающе-отводящих слоев многослойного дренажа является дренажное полотно из основовязального трикотажного полиэтилен-терефталатного материала, пропитанного отвержденной эпоксидной смолой из расчета привеса полотна при его пропитке от 12 до 30 мас.%. Но можно использовать и любой другой проницаемый рельефный материал. Принципиальным здесь является требование, чтобы дренажное полотно на стороне, прилегающей непосредственно к полупроницаемой мембране, имело наружный сетчатый достаточно плотный слой, размер ячеек которого выбран в пределах от 0,16×0,16 мм до 0,20×0,32 мм. Одновременно дренажное полотно должно иметь на внутренней его стороне, прилегающей к центральному отводящему слою многослойного дренажа, канавки по направлению к фильтратотводящей трубке размером 0,16×0,16 мм до 0,32×0,32 мм в количестве от 12 до 24 шт. на 1 см длины полотна (перпендикулярной направлению канавок) и длиной, равной длине мембранного пакета в направлении к фильтратотводящей трубке. Эти канавки выполняют роль отводящих фильтрат к отверстиям в перфорированной трубке в процессе фильтрации, а в процессе восстановления работоспособности МФРЭ служат для подвода промывочного фильтрата к полупроницаемой мембране.The support-discharge layers of the claimed design of the multilayer drainage, with which the semipermeable membrane is in direct contact and which directly prevent the membrane from deflection during the passage of the filtration process, must be made in the form of a mesh web whose mesh size is larger than that of the membrane, but at the same time not so large as to allow excessive deflection of the membrane. The most preferred option for the manufacture of support-outlet layers of multilayer drainage is a drainage fabric made of warp knitted polyethylene terephthalate material impregnated with cured epoxy resin based on the weight gain of the fabric impregnated from 12 to 30 wt.%. But you can use any other permeable embossed material. Of fundamental importance is the requirement that the drainage web on the side immediately adjacent to the semipermeable membrane have an outer mesh layer with a sufficiently dense layer, the mesh size of which is selected in the range from 0.16 × 0.16 mm to 0.20 × 0.32 mm. At the same time, the drainage sheet should have, on its inner side adjacent to the central outlet layer of the multilayer drainage, grooves in the direction from 0.16 × 0.16 mm to 0.32 × 0.32 mm in the amount of 12 to 24 pieces. 1 cm of the length of the web (perpendicular to the direction of the grooves) and a length equal to the length of the membrane package in the direction of the filtrate outlet tube. These grooves play the role of diverting the filtrate to the holes in the perforated tube during the filtration process, and in the process of restoring the performance of MFRE, they serve to supply the washing filtrate to the semipermeable membrane.
Отводящий внутренний (центральный) слой заявляемой конструкции многослойного дренажа, который расположен между поддерживающе-отводящими его слоями, изготавливают, как и внешний турбулизатор, которым обертывается рулонный элемент снаружи, из сетчатых безузелковых материалов, нижние и верхние наложенные друг на друга элементы которого скреплены между собой под углом от 60 до 90° и образуют ячейки размером в среднем от 2×2 мм до 4×4 мм (для дренажа) и от 0,5×0,5 до 6×6 мм (для внешнего турбулизатора); как однослойных, так и многослойных.The outlet inner (central) layer of the claimed design of the multilayer drainage, which is located between the support and outlet layers, is made, like the external turbulator, which wraps the roll element from the outside, from mesh meshless materials, the lower and upper superimposed elements of which are bonded to each other at an angle of 60 to 90 ° and form cells with an average size of 2 × 2 mm to 4 × 4 mm (for drainage) and from 0.5 × 0.5 to 6 × 6 mm (for an external turbulator); both single-layer and multi-layer.
Отражающую манжету изготавливают из химически стойкого упругоэластичного материала типа резин, термопластичного полиуретана, эластичного поливинилхлорида. Толщина манжеты определяется конструктивными данными конкретного МФРЭ и должна противостоять (не деформироваться) рабочему давлению фильтруемой жидкости и промывочной системы. Рабочее давление фильтрации поддерживают на входе в МФРЭ в пределах от 0,1 до 4,0 кг/см2. Давление процесса регенерации - в пределах от 0,1 до 2,0 кг/см2.The reflective cuff is made of a chemically resistant elastomeric material such as rubber, thermoplastic polyurethane, flexible polyvinyl chloride. The thickness of the cuff is determined by the design data of the specific MFRE and must withstand (not deform) the working pressure of the filtered fluid and the flushing system. The working pressure of the filtration is maintained at the inlet to the MPRE in the range from 0.1 to 4.0 kg / cm 2 . The pressure of the regeneration process is in the range from 0.1 to 2.0 kg / cm 2 .
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙLIST OF DRAWINGS
На фиг.1 приведена принципиальная конструкция заявляемого МФРЭ (в продольном разрезе), помещенная в корпусе мембранного модуля, в котором эксплуатируется МФРЭ.Figure 1 shows the basic design of the inventive MFRE (in longitudinal section), placed in the housing of the membrane module in which the MFRE is operated.
На фиг.1a показан в увеличенном масштабе 3-слойный дренаж, который используется согласно изобретению в оптимальном варианте его воплощения; дано расположение внешнего слоя, его канавок и расположение внутреннего (турбулизирующего) слоя.On figa shows on an enlarged scale 3-layer drainage, which is used according to the invention in an optimal embodiment; the location of the outer layer, its grooves and the location of the inner (turbulent) layer are given.
На фиг.2а приведена принципиальная конструкция внешнего слоя (слоев) заявленного дренажа (в оптимальном варианте), выполненного из дренажного полотна с продольными канавками размером «а×Н» и с внешней сеткой из мононити, имеющей сквозные ячейки размером «а×б» и скрепляющей стенки (15) канавок с образованием дренажного полотна.Figure 2a shows the basic construction of the outer layer (s) of the claimed drainage (in the best case) made of a drainage web with longitudinal grooves of size “a × H” and with an external mesh of monofilament having through cells of size “a × b” and the fastening wall (15) of the grooves with the formation of a drainage web.
На фиг.2б приведена конструкция внутреннего сетчатого слоя заявляемого (в оптимальном варианте) 3-слойного дренажа, образованного стяжками-мононитями (17), скрепленными между собой под углом 90° и расположенными одни над другими, и устанавливаемого в мембранном пакете под углом от 30° до 60° (по осям мононитей) к радиальному направлению фильтратотводящей трубки (1)Figure 2b shows the design of the inner mesh layer of the inventive (in the best case) 3-layer drainage formed by monofilament screeds (17), fastened together at an angle of 90 ° and located one above the other, and installed in a membrane bag at an angle of 30 ° to 60 ° (along the axis of the monofilament) to the radial direction of the filtrate outlet pipe (1)
На фиг.2в приведена принципиальная конструкция перфорированной фильтратотводящей трубки (1), к которой внутренний слой (14) заявляемого дренажа устанавливают под углом от 30 до 60° (по осям мононитей), а внешние слои (5) этого дренажа их канавками устанавливают перпендикулярно оси трубки (1), т.е. по направлению ее радиуса.Figure 2c shows the basic construction of a perforated filtrate outlet pipe (1), to which the inner layer (14) of the claimed drainage is installed at an angle of 30 to 60 ° (along the axis of the monofilament), and the outer layers (5) of this drainage are installed perpendicular to their axis tube (1), i.e. in the direction of its radius.
1 - фильтратотводящая перфорированная трубка, которая имеет в своей стенке сквозные отверстия (11) в зоне их контакта с дренажом (5) мембранных пакетов (2), а также имеет на одном из своих торцов (на фиг.1 слева) заглушку для случая одностороннего вывода фильтрата (на фиг.1 вывод фильтрата вправо).1 - a perforated perforated tube that has through holes (11) in its wall in the area of their contact with the drainage (5) of the membrane bags (2), and also has a plug for one-sided on one of its ends (Fig. 1 on the left) the output of the filtrate (Fig.1 output of the filtrate to the right).
2 - мембранные пакеты, с помощью которых проводят фильтрацию данной жидкости и которые, согласно изобретению, состоят из многослойного дренажа (5), обернутого (упакованного) полупроницаемой мембраной (4) в процессе изготовления (намотки и 2-этапного склеивания) МФРЭ.2 - membrane bags with which this fluid is filtered and which, according to the invention, consist of multilayer drainage (5) wrapped (packed) with a semi-permeable membrane (4) during the manufacturing (winding and 2-step gluing) of MFRE.
3 - турбулизаторная сетка (турбулизатор), которая разделяет мембранные пакеты (2) и служит каналом для подвода фильтруемой среды к внешним поверхностям мембранных пакетов (2), а в процессе восстановления работоспособности МФРЭ она служит каналом для подвода водовоздушной смеси к очищаемым поверхностям мембран (2) и выводом очищающего промывочного фильтрата.3 - a turbulizer grid (turbulizer), which separates the membrane packets (2) and serves as a channel for supplying the filtered medium to the outer surfaces of the membrane packets (2), and in the process of restoring the performance of the MFRE, it serves as a channel for supplying a water-air mixture to the cleaned membrane surfaces (2) ) and the conclusion of the cleaning wash filtrate.
4 - полупроницаемая ультра- или микрофильтрационная мембрана.4 - semipermeable ultrafiltration or microfiltration membrane.
5 - дренаж (согласно изобретению - многослойный) с различными по размеру ячейками, который расположен внутри мембранных пакетов (2) и который соединен с фильтратотводящей трубкой (1), с ее сквозными отверстиями (11).5 - drainage (according to the invention, multi-layer) with cells of various sizes, which is located inside the membrane bags (2) and which is connected to the filter tube (1), with its through holes (11).
6 - внешняя турбулизаторная сетка МФРЭ, которой, согласно изобретению, обернут рулонный элемент (вместо ранее применяемой по известной конструкции непроницаемой пленки) и которая, согласно изобретению, пространственно соединена с турбулизаторной сеткой (3), разделяющей мембранные пакеты (2).6 - external turbulizer mesh MFRE, which, according to the invention, is wrapped a roll element (instead of the previously used impermeable film according to the known construction) and which, according to the invention, is spatially connected to the turbulizer grid (3) separating the membrane packets (2).
7 - отражающая манжета, которая закрывает свободный проход фильтруемой жидкости и промывочного фильтрата, проходящих по внешнему свободному каналу (12) - он расположен над внешней турбулизаторной сеткой, к линии отвода (10) промывочного фильтрата и водовоздушной промывочной смеси, и которая является полностью отражающей для водовоздушной смеси.7 - a reflective cuff that closes the free passage of the filtered fluid and the wash filtrate passing through the external free channel (12) - it is located above the external turbulence grid, to the drain line (10) of the wash filtrate and the water-air wash mixture, and which is completely reflective for water-air mixture.
8 - крышка корпуса мембранного модуля (13), в котором эксплуатируется и обрабатывается (для восстановления работоспособности) МФРЭ. Эта крышка соединена с линией отвода промывочных средств.8 - the cover of the membrane module housing (13), in which the MFRE is operated and processed (to restore operability). This cover is connected to a flush line.
9 - запорный кран на линии отвода (10). Закрыт в период фильтрации. Открыт в период промывки МФРЭ.9 - shut-off valve on the branch line (10). Closed during the filtering period. Opened during the flushing of MFRE.
10 - линия для отвода промывочного фильтрата и водовоздушной смеси.10 - line for the removal of washing filtrate and air-water mixture.
11 - сквозные отверстия в фильтратотводящей перфорированной трубке, служащие для отвода фильтрата и подачи промывочного фильтрата.11 - through holes in the filtrate outlet perforated tube, used to drain the filtrate and supply the washing filtrate.
12 - свободная зона (кольцевой зазор) для прохода фильтруемой жидкости и промывочной водовоздушной смеси к поверхности внешнего турбулизатора (6) и далее, радиально, по турбулизаторам, разделяющим мембранные пакеты, к поверхностям полупроницаемой мембраны.12 - free zone (annular gap) for the passage of the filtered liquid and the flushing air-air mixture to the surface of the external turbulator (6) and then radially along the turbulators separating the membrane packets to the surfaces of the semipermeable membrane.
13 - корпус мембранного модуля, в котором эксплуатируется и промывается МФРЭ.13 - the membrane module housing in which the MFRE is operated and flushed.
14 - внутренний (отводящий - для фильтрата и подводящий - для промывочного фильтрата) слой заявляемого многослойного дренажа, состоящего как минимум из двух наружных дренажных слоев (выполненных в оптимальном варианте из дренажного полотна (5), имеющего канавки со стенками (15) и поперечные скрепляющие стяжки (16), и внутреннего слоя (в оптимальном варианте выполненного в виде турбулизаторной сетки).14 - inner (outlet - for filtrate and inlet - for washing filtrate) layer of the inventive multilayer drainage, consisting of at least two external drainage layers (made in the best case of a drainage web (5), having grooves with walls (15) and transverse fastening screeds (16), and the inner layer (optimally made in the form of a turbulent mesh).
15 - стенки канавок дренажного полотна.15 - walls of the grooves of the drainage web.
16 - поперечные скрепляющие стяжки дренажного полотна.16 - transverse fastening ties of the drainage web.
17 - мононити, из которых состоит внутренний слой заявляемого дренажа в оптимальном варианте его исполнения.17 - monofilament of which the inner layer of the claimed drainage consists in the optimal embodiment.
18 - полоски мембранного полотна (4), которые на первом этапе склеивания мембранного пакета пропитываются разбавленным клеем.18 - strips of the membrane web (4), which at the first stage of gluing the membrane package are impregnated with diluted glue.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS OF THE INVENTION
В соответствии с изобретением авторами изготовлены и испытаны, в том числе на способность к восстановлению работоспособности (после длительной эксплуатации), девять различных образцов МФРЭ, технология изготовления, показатели и испытания которых приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.In accordance with the invention, the authors have made and tested, including the ability to restore working capacity (after long-term operation), nine different samples of MFRE, manufacturing technology, indicators and tests of which are given in tables 1 and 2, respectively.
Испытания образцов проводили на обычной городской (г.Владимир) водопроводной воде, которая здесь выполняла функцию фильтруемой жидкости.The samples were tested on ordinary city (Vladimir) tap water, which here served as a filtered liquid.
Производительность (начальная, загрязненного и регенерированного МФРЭ) испытываемых образцов измеряли по количеству фильтрата - очищенной воды, выводимого в единицу времени (литр/час) по фильтратотводящей трубке (1) при закрытом кране - 9 (фиг.1). Фильтруемую жидкость (водопроводную воду) подавали со стороны напорного торца МФРЭ (на фиг.1 подача показана стрелкой), используя для испытания опытных образцов МФРЭ стандартный корпус стандартного рулонного модуля, имеющего внутренний диаметр (Дм) равный 65 мм (Примеры №1-4), равный 100 мм (Примеры №5-8) и равный 200 мм (Пример №9).The performance (initial, contaminated and regenerated MPEF) of the tested samples was measured by the amount of filtrate - purified water discharged per unit time (liter / hour) through a filtrate discharge tube (1) with a closed tap - 9 (Fig. 1). Filtered liquid (tap water) was supplied from the pressure end face of the MFRE (the flow is shown by an arrow in Fig. 1), using a standard housing of a standard roll module having an internal diameter (D m ) of 65 mm for testing prototype MFRE (Examples No. 1-4 ), equal to 100 mm (Examples No. 5-8) and equal to 200 mm (Example No. 9).
Восстановление работоспособности (регенерацию) загрязненного МФРЭ, уровень загрязнения которого приведен в п.1.6 таблицы 2 (см. падение производительности по сравнению с начальной - п.1.5), проводили в два этапа.The restoration of working capacity (regeneration) of a contaminated MPE, the pollution level of which is given in Section 1.6 of Table 2 (see the drop in productivity compared to the initial one - Section 1.5), was carried out in two stages.
На первом этапе промывочную жидкость - фильтрат (очищенная водопроводная вода) подавали через фильтратотводящую трубку (1), т.е. противоточно, через линию вывода фильтрата, контролируя подачу фильтрата (м3/час) и время (сек). Окончание первого этапа - по истечении заданного (в пределах от 2 до 10 сек) времени.At the first stage, the washing liquid — filtrate (purified tap water) was supplied through a filtrate discharge tube (1), i.e. countercurrently, through the outlet line of the filtrate, controlling the flow of the filtrate (m 3 / hour) and time (sec). The end of the first stage - after a predetermined (within 2 to 10 seconds) time.
После проведения двухэтапного восстановления работоспособности МФРЭ измеряли восстановленную производительность (п.3, таблица 2).After a two-stage recovery of the performance of MFRE, the restored productivity was measured (Clause 3, Table 2).
Как можно видеть из данных таблиц 1 и 2, заявляемая конструкция, способ ее изготовления и способ регенерации МФРЭ отличаются высокой воспроизводимостью, надежностью при реализации, экологически безопасны, высокоэффективны, относительно просты и доступны широкому потребителю.As can be seen from the data of tables 1 and 2, the claimed design, the method of its manufacture and the method of regeneration of MFRE are highly reproducible, reliable in implementation, environmentally friendly, highly efficient, relatively simple and affordable to a wide consumer.
Примеры осуществления заявляемого способа изготовления мембранного ультра- и микрофильтрационного рулонного элементаExamples of the proposed method for the manufacture of membrane ultrafiltration and microfiltration roll element
24
0,160.16
24
0.16
12
0,320.32
12
0.32
20
0,200.25
twenty
0.20
16
0,250.20
16
0.25
20
0,160.16
twenty
0.16
16
0,160.20
16
0.16
24
0,200.16
24
0.20
12
0,320.32
12
0.32
20
0,200.25
twenty
0.20
3
45°0 °
3
45 °
4
45°90 °
four
45 °
3
45°90 °
3
45 °
2
45°90 °
2
45 °
3
45°60 °
3
45 °
3,5
45°75 °
3,5
45 °
3
45°75 °
3
45 °
2
30°90 °
2
30 °
3
45°90 °
3
45 °
- ультрафильтра, размер, мм×мм
- микрофильтра, размер, мм×ммMembrane Bag Material
- ultrafilter, size, mm × mm
- microfilter, size, mm × mm
300430 ×
300
400430 ×
400
400430 ×
400
300430 ×
300
400500 ×
400
400500 ×
400
400500 ×
400
300500 ×
300
600650 ×
600
/20pvc ***
/twenty
20pvc /
twenty
20pvc /
twenty
20pvc /
twenty
20pvc /
twenty
20pvc /
twenty
20pvc /
twenty
20pvc /
twenty
40pvc /
40
- склеивание, клей/температура, °СWinding membrane bags, amount
- bonding, glue / temperature, ° С
ПУ/203
PU / 20
Э/203
E / 20
ПУ/203
PU / 20
Э/203
E / 20
Э/20four
E / 20
ПУ/20four
PU / 20
ПУ/25four
PU / 25
ПУ/25four
PU / 25
Э/25fifteen
E / 25
Примеры восстановления работоспособности опытных образцов мембранного ультра-микрофильтрационного рулонного элемента (МФРЭ).Examples of restoring the working capacity of prototypes of the membrane ultra-microfiltration coil element (MFRE).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004138505/15A RU2320402C2 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Diaphragm ultra-micro-filtering roll member and method of its making |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004138505/15A RU2320402C2 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Diaphragm ultra-micro-filtering roll member and method of its making |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004138505A RU2004138505A (en) | 2006-06-10 |
| RU2320402C2 true RU2320402C2 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=36712474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004138505/15A RU2320402C2 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Diaphragm ultra-micro-filtering roll member and method of its making |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2320402C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2549846C1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Акварекон" | Mesh for concentrate channel of membrane roll elements |
| RU2715526C2 (en) * | 2016-09-14 | 2020-02-28 | Алексей Германович Первов | Membrane roll element |
-
2004
- 2004-12-29 RU RU2004138505/15A patent/RU2320402C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2549846C1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Акварекон" | Mesh for concentrate channel of membrane roll elements |
| RU2715526C2 (en) * | 2016-09-14 | 2020-02-28 | Алексей Германович Первов | Membrane roll element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004138505A (en) | 2006-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4902417A (en) | Spiral-wound membrane cartridge with ribbed and spaced carrier layer | |
| US5460720A (en) | Pleated membrane crossflow fluid separation device | |
| US4990248A (en) | Reverse osmosis apparatus | |
| US6190557B1 (en) | Spiral wound type membrane element, running method and washing method thereof | |
| JPH05504298A (en) | Spiral-wound membrane separator with feed and permeate/sweep fluid flow control | |
| EP1359994A1 (en) | Cross flow filtration materials and cartridges | |
| JP6475326B2 (en) | A spiral filtration assembly including an integral bioreactor | |
| JP2008508996A (en) | Integrated permeable channel membrane | |
| CN102105211B (en) | Filtration system having fluid couplings | |
| US10286361B2 (en) | Filtration assembly including spiral wound bioreactors and hyperfiltration membrane modules | |
| EP3283197B1 (en) | Filtration assembly including spiral wound bioreactors and membrane modules positioned in separate pressure vessels | |
| JPS6240044B2 (en) | ||
| JP2009213984A (en) | Separation membrane module for filtration, and filtration apparatus using the same | |
| KR20190132472A (en) | Swirl module assembly with integral pressure monitoring | |
| CA1324766C (en) | Reverse osmosis apparatus | |
| AU4102699A (en) | Filter for removing solids from liquids | |
| RU2320402C2 (en) | Diaphragm ultra-micro-filtering roll member and method of its making | |
| CN217068396U (en) | Reverse osmosis membrane element and water treatment device | |
| RU2262978C2 (en) | Diaphragm ultra-microfiltration roll material and method of restoration of its serviceability | |
| JP2022543640A (en) | Preferred flow paths for spiral-wound elements | |
| JP2000271457A (en) | Operation of spiral type membrane element and spiral type membrane module and spiral type membrane module | |
| CN214681061U (en) | Roll type membrane element and filtering device | |
| RU2398619C2 (en) | Membrane ultra-micro-filtration roll element | |
| RU2290256C1 (en) | Membrane filtering element of the roll type | |
| JP4599633B2 (en) | Membrane separator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141230 |