ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты с полыми волокнами из "Баромембранные процессы" Эти аппараты нашли широкое применение для разделения растворов обратным осмосом и ультрафильтрацией. Мембраны в виде полых волокон для обратного осмоса обычно имеют наружный диаметр 45—200 мкм и толщину стенки 10—50 мкм, а для ультрафильтрации соответственно 200—1000 мкм и 50— 200 мкм. При таких размерах обеспечивается необходимая прочность волокон под действием рабочих давлений, используемых при обратном осмосе и ультрафильтрации (соответственно до 10 и 1 МПа). [c.52] Аппараты с полыми волокнами просты по устройству, технологичны в изготовлении они легко собираются и удобны в эксплуатации. В этих аппаратах вследствие малых диаметров волокон обеспечивается очень высокая удельная поверхность мембран — до 20—30 тыс. м /м . Поэтому они нашли широкое применение в крупнотоннажных химических производствах, в производстве особо чистой воды, в пищевой промышленности и т. д. [1, 2, 4—7, 11—17]. Однако при эксплуатации этих аппаратов предъявляют повышенные требования к предварительной очистке разделяемых растворов от взвесей. В случае выхода из строя части полых волокон приходится заменять весь пучок полых волокон. [c.52] Аппараты с полыми волокнами можно разделить на следующие группы с параллельным расположением полых волокон, с цилиндрическими мембранными элементами, с и-образным расположением полых волокон со сферическими мембранными элементами. Аппараты последнего типа не нашли широкого применения, и поэтому не рассматриваются. [c.52] Аппараты с параллельным расположением полых волокон. [c.53] Схема аппарата с параллельным расположением полых волокон и с движением разделяемого раствора вдоль их наружной поверхности приведена на рис. 2-14. [c.53] Аппарат имеет корпус 3 со штуцерами для ввода и вывода разделяемого раствора и с фланцами 2 для крепления сборников пермеата 1 и трубных решеток 5. Полые волокна в виде пучков 4 размещены в корпусе 3 аппарата параллельно его оси, а концы полых волокон с помощью эпоксидной смолы и уплотнений герметично закреплены в трубных решетках 5. Аппарат работает следующим образом. Разделяемый раствор движется вдоль наружной поверхности полых волокон 4. Под давлением часть жидкости проходит через стенки волокон и по их внутренним капиллярам отводится в сборники 1, образуя пермеат. Концентрированный раствор непрерывно выводится из аппарата. [c.53] Аппараты рассмотренного типа имеют существенные недостатки, например сравнительно невысокую плотность упаковки мембраны, сложность крепления и герметизации пучков волокна, неравномерное распределение разделяемого раствора в пучках волокон. [c.53] Для повышения интенсивности перемешивания разделяемого раствора в аппарате монтируют распределительную трубу, в центральной части которой имеются отверстия для подачи разделяемого раствора внутрь пучка волокон. [c.54] Аппараты с мембранными элементами в виде полых волокон, образующих один пучок, имеет низкую материалоемкость. Однако недостаточная интенсивность перемешивания разделяемого раствора в аппаратах и жесткое крепление полых волокон в перемычках (трубных решеток) не позволяют использовать их для обработки растворов, содержащих взвешенные частицы. [c.54] Аппараты с цилиндрическими мембранными элементами. [c.54] Эти аппараты (рис. 2-16, 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. [c.54] Мембранный элемент аппарата (рис. 2-16,6) 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 рис. 2-16,6 не показано) закрыты крышкой. [c.54] Аппараты с и-образным расположением полых волокон. Эти аппараты просты в изготовлении и сборке, удобны в монтаже и эксплуатации, имеют низкую материалоемкость. Поэтому они нашли широкое практическое применение. [c.56] Аппарат этого типа (рис. 2-17, а) имеет корпус 1, сборник пермеата 5 и кольцевые уплотнения 4. Открытые концы Й-об-разного пучка полых волокон 2 длиной 1,5—2 м склеивают эпоксидной смолой в шайбе 3. [c.56] Среди основных недостатков аппаратов с и-образным расположением полых волокон следует отметить довольно сложную систему герметизации и уменьшение (на 5—10%) рабочей поверхности волокон при вклеивании их в Ш айбу 3. Последнее обусловлено тем, что шайба 3 должна выдерживать воздействие высокого давления и поэтому имеет большую толщину. [c.57] В некоторых аппаратах с и-образным расположением полых волокон имеется центральная опорно-распределительная перфорированная труба для ввода или вывода разделяемого раствора, значительно повышающая интенсивность его перемешивания. [c.57] Для увеличения производительности аппарата в его корпусе помещают несколько мембранных элементов с и-образным расположением полых волокон. Мембранные элементы монтируют в трубной решетке или устанавливают вдоль оси аппарата. Производительность установки определяется числом устанавливаемых в них аппаратов и может меняться в широких пределах. Так, фирма Дюпон (США) выпускает установки для деминерализации воды обратным осмосом производительностью от 5 до 1000 м /сут [49]. [c.57] Установки производительностью 1000 м /сут комплектуют аппаратами длиной 1220 мм, диаметром 240 мм (масса 66 кг), позволяющими получать до 50 м /сут чистой воды. Установка занимает площадь 8 м и имеет высоту 1,8 м. [c.57] Известны аппараты, которые занимают промежуточное положение между аппаратами с трубчатыми мембранными элементами и аппаратами с полыми волокнами. Из них наибольший интерес представляют аппараты типа спагетти . Пластмассовый стержень диаметром 3—4 мм с продольными канавками (поперечным сечением) 0,5X0,5 мм покрывают дренажной оплеткой (например, сеткой), а сверху — мембраной. Один конец стержня заглушают, а другой вставляют в трубную решетку и, таким образом, собирают пучок стержней (108— 241 шт.) с поверхностью мембраны в одном аппарате до 9 м . Преимущества этих аппаратов — компактность, механизированный способ получения мембранных элементов. Однако сборка аппарата сложна гидродинамические условия в нем далеки от оптимальных. [c.57] Весьма интересен для практического использования аппа-Т)ат, в котором для создания рабочего давления используется центробежное поле. Он представляет собой вертикальную центрифугу, обечайка ротора которой выполнена в виде полупроницаемой мембраны, зажатой между двумя слоями пористого материала. Последние служат для равномерного распределения потока по площади мембран и для придания обечайке необходимой прочности. Раствор через питающую трубу или через полый вал подается внутрь ротора. Скорость вращения ротора и.его размеры подбирают таким образом, чтобы центробежное давление на мембрану равнялось рабочему давлению. Пермеат собирается в неподвижный кожух аппарата, а концентрат выводят переливом через борт ротора. Диаметр переливного борта больще диаметра питающей трубы, поэтому раствор движется вдоль ротора самотеком. Центробежные аппараты отличаются высокими экономическими показателями. [c.58] Вернуться к основной статье