RU2718402C1 - Flat-chamber type electrobarromembrane apparatus - Google Patents
Flat-chamber type electrobarromembrane apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718402C1 RU2718402C1 RU2019134496A RU2019134496A RU2718402C1 RU 2718402 C1 RU2718402 C1 RU 2718402C1 RU 2019134496 A RU2019134496 A RU 2019134496A RU 2019134496 A RU2019134496 A RU 2019134496A RU 2718402 C1 RU2718402 C1 RU 2718402C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- small
- chambers
- protrusion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, электронанофильтрации, электроосмофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of separation, concentration and purification of solutions by electro-microfiltration, electro-ultrafiltration, electrofiltration, electroosmofiltration methods and can be used in chemical, textile, pulp and paper, microbiological, food and other industries.
Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат, приведенный в работе Дытнерского Ю.И. «Обратный осмос и ультрафильтрация». М.: Химия, 1978 стр. 111, 197-200. Он представляет собой однокамерный аппарат, состоящий из пористого анода и катода, прианодной и прикатодной мембран. Недостатками являются: малая площадь разделения при высокихэнергозатратах на процесс разделения. Эти недостатки частично устранены в прототипе.An analog of this design is the baromembrane apparatus, given in the work of Yu. I. Dytnersky "Reverse osmosis and ultrafiltration." M .: Chemistry, 1978 p. 111, 197-200. It is a single-chamber apparatus consisting of a porous anode and cathode, an anode and cathode membranes. The disadvantages are: a small separation area at high energy costs for the separation process. These disadvantages are partially eliminated in the prototype.
Прототипом данной конструкции является электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, конструкция которого приведена в патенте RU 2689617 С1, 28.05.2019 Бюл. № 16.Известный аппарат состоит из двух фланцев, каналов ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, штуцеров ввода и вывода разделяемого раствора, штуцеров для отвода прикатодного и прианодногопермеата, устройства для подвода постоянного электрического тока, чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной”, дренажных сеток, монополярно-пористых пластин электрода-катода и электрода-анода, пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, соответственно довнешнего периметра, прокладок, по внутреннему периметру которых расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру прокладок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой набор переплетенных под углом 90° в одной плоскости нарезок катионообменных и анионообменных мембран, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложеннымипоследовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами электродом-катодом, пористыми подложками из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие дляподвода электрического провода от отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодногопермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, на которых расположены каналы для отвода прикатодного и прианодногопермеата и отверстия для подвода электрических проводовв зависимости от схемы подключения электродов “минус” или “плюс”, чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” выполнены с полостью в виде малой камеры разделения в форме прямоугольного параллелепипеда, толщина которого равна толщине диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” от одной ее стороны с уплотнительной поверхностью шип-паз по другую, под малые прикатодные и прианодные мембраны на уплотнительнойповерхности диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеется углубление величиной 1 мм, для установки малой прокладки прямоугольной формы, уплотняющей периметр малой прикатодной и прианодной мембран соответственно, в месте установки дренажной сетки с двух противоположных ее концов по плоской поверхности установлены последовательно монополярно-пористые пластины электрод-катод и малый электрод-катод, монополярно-пористые пластины электрод-анод и малый электрод-анод соответственно, пористая подложка из ватмана и малая пористая прикатодная подложка из ватмана, пористая подложка из ватмана и малая пористая прианодная подложка из ватмана соответственно, прикатодная мембрана и малая прикатодная мембрана, прианодная мембрана и малая прианодная мембрана соответственно.The prototype of this design is the flat-chamber type electrobaromembrane apparatus, the design of which is given in patent RU 2689617 C1, 05/28/2019 Bull. No. 16. The well-known apparatus consists of two flanges, channels for input and output of a shared solution and permeate drain, fittings for input and output of a shared solution, fittings for drainage of a near-cathode and anode permeate, a device for supplying direct current, alternating dielectric chambers of the housing with a “protrusion” and with a “hollow”, drainage nets, monopolar-porous plates of the cathode electrode and anode electrode, porcelain Whatman paper, cathode and anode membranes, respectively, of the current perimeter, gaskets, about the inner perimeter of which are located central rectangular recesses of a size of 0.5 mm from their thickness and one third of their width, with the ends of the mesh-turbulators representing a set of 90 ° interwoven into the central rectangular recesses along the entire inner perimeter of the gaskets one plane of cuts of cation-exchange and anion-exchange membranes, the inner surfaces of the dielectric flanges of the casing are equipped with drainage nets successively stacked on each other, monopolar porous plates with an electrode-cathode, porous substrates from Whatman paper, cathode membranes, respectively, on alternating dielectric chambers of the casing with a “protrusion” and a “trough” there are two-sided holes for supplying electrical wires, filled with a polymer compound from the negative and positive terminals of the device for supplying a constant electric current connected to drainage nets, on the inside of the dielectric flanges of the housing there is an opening for supplying an electric wire from negative terminal of the device for supplying direct electric current to the drainage grid and a channel for withdrawing the near-cathode permeate with a dielectric grid over the entire area, located in the same places as on alternating dielectric chambers of the casing with a “protrusion” and a “cavity” on which the channels are located for the removal of the near-cathode and anode perpermate and the hole for supplying electric wires, depending on the connection diagram of the minus or plus electrodes, alternating dielectric chambers of the casing with a “protrusion” and with a “cavity” are made with a cavity in the form of a small separation chamber in the form of a rectangular parallelepiped, the thickness of which is equal to the thickness of the dielectric chamber of the housing with a “protrusion” and with a “cavity” from one side with a thorn groove sealing surface on the other, under the small cathode and the anode membranes on the sealing surface of the dielectric chambers of the housing with a “protrusion” and with a “depression” have a recess of 1 mm in size for installing a small rectangular gasket sealing the perimeter of the small cathode and anode membranes, respectively, at the place of installation of the drainage grid from two opposite ends on a flat surface, monopolar-porous electrode-cathode and small electrode-cathode plates, monopolar-porous electrode-anode and small electrode-anode plates, respectively, a Whatman porous substrate and a small porous cathode substrate of whatman paper, a porous substrate of whatman paper and a small porous anode substrate of whatman, respectively, a cathode membrane and a small cathode membrane, an anode membrane and a small anode membrane, respectively.
Недостатками являются: малая площадь разделения растворов, малая производительность по прикатодному и прианодномупермеату, низкое качество и эффективность разделения растворов, большая материалоемкость на единицу объема аппарата.The disadvantages are: a small area of separation of solutions, low productivity on the near-cathode and anode anode, low quality and efficiency of separation of solutions, high material consumption per unit volume of the apparatus.
Технический результат выражается увеличением площади разделения растворов, увеличением производительности по прикатодному и прианодномупермеату, повышением качества и эффективности разделения растворов, снижением материалоемкости на единицу объема устройстваза счет того, что аппарат состоит из двух фланцев, каналов ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, штуцеров ввода и вывода разделяемого раствора, штуцеров для отвода прикатодного и прианодногопермеата, устройства для подвода постоянного электрического тока, чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” и с “впадиной”, дренажных сеток, монополярно-пористых пластин электрода-катода и электрода-анода, пористых подложек из ватмана, прикатодных и прианодных мембран, соответственно до внешнего периметра, прокладок по внутреннему периметру которых расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5 мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру прокладок вставлены концы сеток-турбулизаторов, представляющих собой набор переплетенных под углом 90° в одной плоскости нарезок катионообменных и анионообменных мембран, все соседние межузлия сетки-турбулизатора имеют насечки шириной 2 мм, глубина которых составляет половину толщины нарезок катионообменных и анионообменных мембран, а сами насечки обращены к прианодным и прикатодным мембранам, внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса снабжены уложенными последовательно друг надруга дренажными сетками, монополярно-пористыми пластинами электродом-катодом, пористыми подложками из ватмана, прикатодными мембранами соответственно, на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеются двусторонние отверстия для подвода электрических проводов, залитые полимерным компаундом от отрицательной и положительной клемм устройства для подвода постоянного электрического тока, соединенные с дренажными сетками, на внутренней стороне диэлектрических фланцев корпуса имеется отверстие для подвода электрического проводаот отрицательной клеммы устройства для подвода постоянного электрического тока к дренажной сетке и канал для отвода прикатодногопермеата с диэлектрической сеткой по всей площади, расположенные в тех же местах, что и на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, на которых расположены каналы для отвода прикатодного и прианодногопермеата и отверстия для подвода электрических проводов в зависимости отсхемы подключения электродов “минус” или “плюс”, чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” выполнены с полостью в виде малой камеры разделения в форме прямоугольного параллелепипеда, толщина которого равна толщине диэлектрической камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” от одной ее стороны с уплотнительной поверхностью шип-паз по другую, под малые прикатодные и прианодные мембраны на уплотнительной поверхности диэлектрических камеркорпуса с “выступом” и с “впадиной” имеется углубление величиной 1 мм, для установки малой прокладки прямоугольной формы, уплотняющей периметр малой прикатодной и прианодной мембран соответственно, в месте установки дренажной сетки с двух противоположных ее концов по плоской поверхности установлены последовательно монополярно-пористые пластины электрод-катод и малый электрод-катод, монополярно-пористые пластины электрод-анод и малый электрод-анод соответственно, пористая подложка из ватмана и малая пористаяприкатодная подложка из ватмана, пористая подложка из ватмана и малая пористая прианодная подложка из ватмана соответственно, прикатодная мембрана и малая прикатодная мембрана, прианодная мембрана и малая прианодная мембрана соответственно, отличающийся тем, что чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” имеют переточные каналы, соединяющие камеры разделения и малые камеры разделения соответственно, в прокладках выполнены вертикальные цилиндрические отверстия, а вчередующихся диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной” выполнены горизонтальные цилиндрические отверстия, переточный канал соединен с вертикальным цилиндрическим отверстием в прокладке, а переточный канал с горизонтальным цилиндрическим отверстием в диэлектрических камерах корпуса с “выступом” и с “впадиной”, между которыми размещены прокладки с отверстиями под переточной канал, на диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” имеются установленные на передней и задней стенке камерные штуцеры ввода исходного раствора и вывода ретентата, которые размещены на расстоянии 30 и 90 мм соответственно от основания аппарата по центральной вертикальной оси, малая камера разделения имеет высоту равную высоте прикатодной, прианодной мембран, а шириной равной ширине малой прикатодной, прианодной мембран, насечки сетки-турбулизатора имеют полукруглую форму.The technical result is expressed in an increase in the area of separation of solutions, an increase in productivity at the near-cathode and anode permeate, an increase in the quality and efficiency of separation of solutions, a decrease in material consumption per unit volume of devices due to the fact that the apparatus consists of two flanges, channels for input and output of the solution to be separated and permeate, input fittings and the output of a shared solution, fittings for the removal of the near-cathode and anode-permeate, a device for supplying direct electric current, traveling dielectric chambers of the casing with a “protrusion” and with a “hollow”, drainage nets, monopolar-porous plates of the cathode electrode and anode electrode, Whatman porous substrates, cathode and anode membranes, respectively, to the outer perimeter, of which there are gaskets along the inner perimeter central rectangular recesses of a size of 0.5 mm from their thickness and one third of their width, and the ends of the turbulizato nets are inserted into these central rectangular recesses along the entire inner perimeter of the gaskets dots, which are a set of cuts of cation-exchange and anion-exchange membranes intertwined at an angle of 90 ° in the same plane, all adjacent interstices of the turbulator mesh have
На фиг. 1 изображен электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, продольный разрез; фиг. 2 - вид сверху; фиг. 3 - вид слева; фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2; фиг. 6 - вид Г увеличенный, схема разделения в межмембранном канале на фиг. 1; фиг. 7 - вид Д (2:1) повернутый, пространственная модель межмембранного канала на фиг. 6.In FIG. 1 shows a flat-chamber type electro-baromembrane apparatus, longitudinal section; FIG. 2 - top view; FIG. 3 - view from the left; FIG. 4 is a section BB in FIG. 2; FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 2; FIG. 6 is an enlarged view D, a separation scheme in the intermembrane channel in FIG. one; FIG. 7 - view D (2: 1) rotated, spatial model of the intermembrane channel in FIG. 6.
Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа состоит из чередующихся диэлектрических камер корпуса с “выступом” 2 и с “впадиной” 1, двух диэлектрических фланцев 3, металлических пластин 4, прокладок 5, устройства для подвода постоянного электрического тока 6, штуцеров для отвода прикатодного и прианодногопермеата 7, 29, болтов 8, шайб 9 и гаек 10, штуцеров ввода и вывода разделяемого раствора 11, 12, сетки-турбулизатора 13, монополярно-пористыхпластин электрод-катод и электрод-анод 14, 30, малых монополярно-пористых пластин электрод-катод и электрод-анод 35, 42, прикатодной мембраны 15 и малой прикатодной мембраны 24, прианодной мембраны 27 и малой прианодной мембраны 41 соответственно,пористой подложки из ватмана 16 и малой пористой прикатодной подложки из ватмана 43, пористой подложки из ватмана 31 и малой пористой прианодной подложки из ватмана 40 соответственно, дренажных сеток17, 25, переточных каналов 18 и 19, соединяющих камеры разделения 46 и малые камеры разделения 20 соответственно, полимерного компаунда 21, диэлектрической сетки 22, каналов ввода и вывода разделяемого раствора 32, 33, каналов отвода прикатодного и прианодногопермеата 34, 23, дренажных сеток 25, двусторонних отверстий для подвода электрических проводов 26, полимерной композиции 28, камерных штуцеров ввода исходного раствора и вывода ретентата 36, 37, прокладок 38 с отверстиями под переточной канал 18, малых прокладок 39 прямоугольной формы, уплотняющих периметр малой прикатодной и прианодной мембран 24, 41 соответственно, горизонтальных и вертикальных цилиндрических отверстий 44, 45.The flat-chamber type electrobaromembrane apparatus consists of alternating dielectric chambers of the casing with a “protrusion” 2 and a “trough” 1, two
Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2 и 1, диэлектрические фланцы 3, штуцеры ввода и вывода разделяемого раствора 11, 12, диэлектрическая сетка 22, штуцеры для отвода прикатодного и прианодногопермеата 7, 29, камерные штуцеры ввода исходного раствора 36 и вывода ретентата 37 могут быть изготовлены из капролона.Alternating dielectric chambers of the casing with a “protrusion” and with a “trough” 2 and 1,
Монополярно-пористые пластины электрод-катод и малый электрод-катод 14 и 35, монополярно-пористые электрод-анод 30 и малый электрод-анод 42 соответственно могут быть изготовлены из 20-45 процентного пористого проката типа Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Н-МП, ЛНПИТ, ЛПН-ПМ.Unipolar-porous electrode-cathode plates and small electrode-
Сетки-турбулизаторы 13 представляющие собой переплетенные под углом девяносто градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран марок МК-40, МА-40, МК-40Л, МА-41И, МА-ИЛ, МБ-1, МБ-2.
Полимерный компаунд 21 и полимерная композиция 28 изготавливаются из диэлектрических герметизирующих эпоксидных смол, пластмассы или клея холодная сварка.The
Фланцевая дренажная сетка 17, дренажная сетка 25 могут быть изготовлены из материала Х18Н9Т, Х18Н10Т, 20Х23Н18, 10Х17Н13М2Т, 08Х18Т1.
Прокладка 5, прокладка 38 с отверстиями под переточной канал 18 и малая прокладка 39 могут быть выполнены из паронита или прокладочной резины.
Металлические пластины 4 могут быть изготовлены из стали 3, стали 15, стали 25, стали 30, стали 45.
В качестве прикатодных, прианодных мембран 15, 27 и малой прикатодной, прианодной мембран 24, 41 соответственно могут применяться изготовленные в виде ленты, полотна мембраны следующих типов МГА-95, МГА-95П-Н, МГА-95П-Т, МГА-100П, ОПМ-К, ESPA, ESNA, УАМ-150П, УПМ-П, УПМ-ПП, УПМ-50, УПМ-50М, УФМ-100, УФМ-50, УФМ-П, УФМ-ПТ, ОПМН-К, ОПМН (ОФМН)-П, МФФК-0, МФФК-3, ММК, ММПА+,МПС, МФФК-Г, ММФ4, ММТ.As cathode,
Аппарат работает следующим образом.The device operates as follows.
Исходный раствор под давлением, превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер ввода разделяемого раствора 11 расположенный на диэлектрическом фланце 3, фиг. 1, 2, 3, подается, минуя полимерную композицию 28 по каналу ввода разделяемого раствора 32, фиг. 1 в первую камеру разделения 46, образованную прикатодной мембраной 15, прокладкой 5 по внутреннему периметру которой расположены центральные прямоугольные углубления величиной 0,5мм от их толщины и одной третьей их части по ширине, причем в эти центральные прямоугольные углубления по всему внутреннему периметру прокладки 5 вставлены концы сетки-турбулизатора 13 представляющей собой переплетенные под углом девяносто градусов в одной плоскости набор из нарезок катионообменных и анионообменных мембран соответственно, и прианодной мембраны 27, образуя, таким образом, межмембранный канал в тех местах, где расположена сетка-турбулизатор 13.The initial solution at a pressure higher than the osmotic pressure of the substances dissolved in it, through the inlet of the solution to be divided 11 located on the
В этот же момент времени к чередующимся диэлектрическим камерам корпуса с “выступом” и с “впадиной” 2, 1 и диэлектрическим фланцам 3, фиг. 1, включением устройства для подвода постоянного электрического тока 6 через электрические провода 26 проходящих в отверстиях, которые залиты полимерным компаундом 21 и соединенных с дренажными сетками 17, 25, к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока.At the same time, to the alternating dielectric chambers of the housing with a “protrusion” and with a “depression” 2, 1 and
Раствор, двигаясь, перемешивается при помощи сетки-турбулизатора 13, фиг. 1, 6, 7, и поступает к прикатодной и прианодной мембранам 15, 27 соответственно, фиг. 1, 6,в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”.The solution, while moving, is mixed by means of a grid-
Из образовавшейся между прикатодными, прианодными мембранами 15, 27 расположенными на диэлектрическом фланце 3 и диэлектрической камере корпуса с“впадиной” 1 и прокладкой 5 камеры разделения 46, фиг. 1, катионы и анионы, проникающие через прикатодную и прианодную мембраны 15, 27, пористые подложки из ватмана 16, 31, монополярно-пористые пластины электрод-катод и электрод-анод 14, 30, дренажные сетки 17, 25 уложенные последовательно друг надруге, проходят в пространстве между диэлектрическим фланцем 3 и монополярно-пористой пластиной электрод-катод 14 в пространстве дренажной сетки 17 и диэлектрической камерой корпуса с “впадиной” 1 и монополярно-пористой пластиной электрод-анод 30 в пространстве дренажной сетки 25 соответственно, и по каналам для отвода прикатодного и прианодногопермеата 34, 23 отводятся через штуцеры для отвода прикатодного и прианодногопермеата 7, 29 в виде оснований, кислот и газа в зависимости от схемы подключения“минус” или “плюс”.Of the formed between the cathode,
Оставшиеся в камере разделения 46 анионы и катионы, движущиеся в ядре потока сетки-турбулизатора 13, фиг. 1, поступают по вертикальным цилиндрическим отверстиям 45 в прокладках 5 по переточному каналу 18, в следующую (вторую) камеру разделения 46, образованную соединенными между собой диэлектрическими камерами корпуса с “впадиной” и с “выступом” 1, 2, фиг. 1, и прианодными и прикатодными мембранами 27, 15 соответственно ввиде кислот, оснований и газа в зависимости от схемы подключения“минус” или “плюс”.The anions and cations remaining in the
Раствор переходит из первой камеры разделения 46 во вторую камеру разделения 46 и далее по всем камерам разделения 46 по вертикальным цилиндрическим отверстиям 45 в прокладках 5 по переточным каналам 18чередующихся диэлектрических камер корпуса с “впадиной” и с “выступом”1 и 2, всего аппарата фиг. 1, 5, где происходит аналогичное разделение, катионы и анионы отводятся с пермеатом через прикатодные и прианодные мембраны 15 и 27 и по каналам для отвода прикатодного и прианодногопермеата 34 и 23, отводятся через штуцера для отвода прикатодного и прианодногопермеата 7 и 29 в виде оснований и кислот в зависимости от схемы подключения“минус” или “плюс”, а ретентатвыводится минуя полимерную композицию 28, по каналу вывода разделяемого раствора 33.The solution passes from the
Одновременно с подачей исходного раствора под давлением, превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер ввода разделяемого раствора 11 расположенного на диэлектрическом фланце 3, фиг. 1, 2, 3, также подается исходный раствор под давлением, превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, через камерный штуцер ввода исходного раствора 36 установленный на передней стенке диэлектрической камеры корпуса с “впадиной” 1 ипоступает в малую камеру разделения 20, где катионы проникают через малые прикатодные мембраны 24, малые пористые прикатодные подложки из ватмана 43, малые монополярно-пористые пластины электрод-катод 35, а анионы проникают через малые прианодные мембраны 41, малые пористые прианодные подложки из ватмана 40, малые монополярно-пористые пластины электрод-анод 42 соответственно в пространстве дренажных сеток 17, 25 и отводятся самотеком в виде оснований, кислот и газа по каналам для отвода прикатодного и прианодногопермеата 34, 23 соответственно, предварительно объединяясь с потоками оснований, кислот и газа, образованных при разделении в основных камерах разделения 46 в зависимости от схемы подключения“минус” или “плюс”.Simultaneously with the supply of the initial solution under a pressure exceeding the osmotic pressure of the substances dissolved in it, through the inlet of the input of the shared
Оставшиеся в малой камере разделения 20 анионы и катионы, движущиеся в ядре потока, фиг. 1, поступают по горизонтальным цилиндрическим отверстиям 44 по переточному каналу 19 в чередующихся диэлектрических камерах корпуса с “впадиной” и с “выступом” 1, 2, через отверстия в прокладках 38, в следующую (вторую) малую камеру разделения 20.The anions and cations moving in the core of the stream remaining in the
Раствор переходит из первой малой камеры разделения 20 во вторую малую камеру разделения 20 и далее по всем малым камерам разделения 20 по горизонтальным цилиндрическим отверстиям 44, по переточным каналам 19чередующихся диэлектрических камер корпуса с “впадиной” и с “выступом”1, 2 всего аппарата фиг. 1, где происходит аналогичное разделение, катионы и анионы отводятся с пермеатом через малые прикатодные иприанодные мембраны 24, 41 и по каналам для отвода прикатодного и прианодногопермеата 34 и 23, отводятся через штуцеры для отвода прикатодного и прианодногопермеата 7 и 29 в виде оснований и кислот в зависимости от схемы подключения“минус” или “плюс”, а ретентат выводится через камерный штуцер вывода ретентата 37.The solution passes from the first
Исходный раствор, протекая по всем камерам разделения 46 последовательно от одного диэлектрического фланца 3 до второго диэлектрического фланца 3, фиг. 1, очищается от катионов и анионов в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, причем в прикатодном и прианодном пермеате содержатся различные растворенные газы, выделившиеся на монополярно-пористых пластинах электроде-катоде и электроде-аноде 14 и 30 соответственно в результате электрохимических реакций.The initial solution flowing through all
Исходный раствор, протекая по всем малым камерам разделения 20 последовательно от камерного штуцера ввода раствора до камерного штуцера вывода ретентата 37, фиг. 1, 2, очищается от катионов и анионов в зависимости от схемы подключения “минус” или “плюс”, причем прикатодный и прианодныйпермеат, полученный таким образом, объединяется с прикатодным и прианоднымпермеатом, полученных из основных камер разделения 46, где содержатся различные растворенные газы, выделившиеся на монополярно-пористых пластинах электрод-катод и электрод-анод 14 и 30 и малых монополярно-пористых пластинах электрод-катод и электрод-анод 35 и 42 соответственно в результате электрохимических реакций.The initial solution flowing through all the
Увеличение площади для разделения растворов достигается за счет того, что малые прикатодные, прианодныемембраны выполнены увеличенной высоты, фиг. 1 (см. табл. 1), за счет этого увеличивается и производительность по прикатодному и прианодномупермеату.An increase in the area for separation of solutions is achieved due to the fact that small near-cathode, near-anode membranes are made of increased height, FIG. 1 (see table. 1), due to this, the productivity of the cathode and anode anode permeate also increases.
представленный в данной работеApparatus
presented in this paper
где F к.р – общая площадь мембран камер разделения, м2; F - фланц - общая площадь мембран фланцев, м2; F м.к.р - общая площадь мембран малых камер разделения, м2; F пер.окна - общая площадь мембран переточного окна, м2;
F - общ - общая площадь прикатодных мембран, м2;F + общ – общая площадь прианодных мембран, м2; F общ - общая площадь камер разделения электробаромембранного аппарата, м2.where F K. p - the total area of the membranes of the separation chambers, m 2 ; F - flange - the total area of the membranes of the flanges, m 2 ; F m.k.r - total membrane area of small separation chambers, m 2 ; F per window - the total area of the membranes of the transfer window, m 2 ;
F - total - the total area of the cathode membranes, m 2 ; F + total - the total area of the anode membranes, m 2 ; F total - the total area of the separation chambers of the electrobaromembrane apparatus, m 2 .
Повышение качества и эффективности разделения растворов достигается за счет того, что увеличивается эффективная площадь для разделения растворов и возрастает производительность при объединении потоков пермеата полученных из основных камер разделения и малых камер разделения растворов, фиг. 1, 4.Improving the quality and efficiency of the separation of solutions is achieved due to the fact that the effective area for separation of solutions increases and productivity increases when combining permeate flows obtained from the main separation chambers and small solution separation chambers, FIG. 14.
Снижение материалоемкости на единицу объема устройства (аппарата), фиг. 1, 4 электробаромембранного разделения растворов достигается за счет того, что чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с “выступом” и с “впадиной” выполнены с полостью в виде малой камеры разделения в форме прямоугольного параллелепипеда, высотой равной высоте прикатодной, прианодной мембран, а шириной равной ширине малой прикатодной, прианодной мембран.The decrease in material consumption per unit volume of the device (apparatus), FIG. 1, 4 of the electrobaromembrane separation of solutions is achieved due to the fact that the alternating dielectric chambers of the casing with a “protrusion” and a “cavity” are made with a cavity in the form of a small separation chamber in the form of a rectangular parallelepiped, with a height equal to the height of the cathode, anode, and a width equal to the width small cathode, anode anode.
На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например, обратный осмос, нанофильтрацию, ультрафильтрацию и микрофильтрацию при увеличении степени концентрирования разделяемого раствора за счет того, что обрабатываемый раствор будет последовательно циркулировать по всем малым камерам разделения раствора.Baromembrane processes, for example, reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration and microfiltration can be carried out on the developed design of a flat-chamber type electrobaromembrane apparatus without applying an electric field, while increasing the degree of concentration of the solution to be separated due to the fact that the treated solution will be circulated sequentially through all small solution separation chambers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019134496A RU2718402C1 (en) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | Flat-chamber type electrobarromembrane apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019134496A RU2718402C1 (en) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | Flat-chamber type electrobarromembrane apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2718402C1 true RU2718402C1 (en) | 2020-04-02 |
Family
ID=70156557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019134496A RU2718402C1 (en) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | Flat-chamber type electrobarromembrane apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2718402C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2771722C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина» | Electrobaromembrane apparatus of flat-chamber type |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4432858A (en) * | 1981-08-04 | 1984-02-21 | Helmut Schmitt | Monopolar filter-press type electrolyzer |
| RU2528263C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУВПО ТГТУ | Flat-chamber type electric-bar membrane apparatus |
| RU2532813C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Electrical baromembrane unit with flat filter elements |
| RU2622659C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО ТГТУ | Flat-chamber electrobaromembrane equipment |
| CA3034104A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Swan Analytische Instrumente Ag | Device and method for the electrodeionization of a liquid |
-
2019
- 2019-10-29 RU RU2019134496A patent/RU2718402C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4432858A (en) * | 1981-08-04 | 1984-02-21 | Helmut Schmitt | Monopolar filter-press type electrolyzer |
| RU2528263C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУВПО ТГТУ | Flat-chamber type electric-bar membrane apparatus |
| RU2532813C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Electrical baromembrane unit with flat filter elements |
| RU2622659C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО ТГТУ | Flat-chamber electrobaromembrane equipment |
| CA3034104A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Swan Analytische Instrumente Ag | Device and method for the electrodeionization of a liquid |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RU 2528263 C1, (10.09.2014. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2771722C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-05-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина» | Electrobaromembrane apparatus of flat-chamber type |
| RU2791794C1 (en) * | 2023-01-25 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Electro-baromembrane apparatus of flat-chamber type |
| RU2820720C1 (en) * | 2023-12-07 | 2024-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Flat-chamber electric baromembrane apparatus |
| RU2821449C1 (en) * | 2024-01-25 | 2024-06-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Flat-chamber electrobaromembrane apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100386528B1 (en) | Electrodeionization apparatus | |
| US6193869B1 (en) | Modular apparatus for the demineralization of liquids | |
| KR100409416B1 (en) | Manufacturing method of deionized water by electric deionization method | |
| US20060266651A1 (en) | Apparatus and method for electrodeionization | |
| RU2403957C1 (en) | Flat-chamber electric baromembrane apparatus | |
| WO2004002898A1 (en) | Electric deionizer | |
| RU2017144081A (en) | WATER ELECTROLYSIS SYSTEM IN LARGE VOLUME AND METHOD OF ITS APPLICATION | |
| RU2447930C1 (en) | Electrobaromembrane flat-chamber apparatus | |
| RU2440302C2 (en) | Apparatus for electrochemical water purification | |
| RU2622659C1 (en) | Flat-chamber electrobaromembrane equipment | |
| US5637204A (en) | End casing for an electrodialyzer electrodialyzer equipped with such a casing and use of the said electrodialyzer | |
| JPH08150393A (en) | Production of deionized water by electrolytic deionization method | |
| RU2718402C1 (en) | Flat-chamber type electrobarromembrane apparatus | |
| JP4819026B2 (en) | Electric deionized water production apparatus and deionized water production method | |
| JPH07328395A (en) | Electrodialytic apparatus | |
| RU2689617C1 (en) | Flat-chamber type electrobaromembrane apparatus | |
| RU2658410C1 (en) | Electro-membrane apparatus of planar chamber type | |
| RU2624695C1 (en) | Elektro-baromembrane apparatus with flat coolers | |
| RU2771722C1 (en) | Electrobaromembrane apparatus of flat-chamber type | |
| RU2744408C1 (en) | Flat chamber electrobaromembrane device | |
| RU2791794C1 (en) | Electro-baromembrane apparatus of flat-chamber type | |
| RU2806446C1 (en) | Electro-baromembrane apparatus of flat-chamber type | |
| RU2820720C1 (en) | Flat-chamber electric baromembrane apparatus | |
| RU2821449C1 (en) | Flat-chamber electrobaromembrane apparatus | |
| JP3985497B2 (en) | Electric deionizer |