Мембранные аппараты

Мембранные аппараты подразделяют на:

- Плоскокамерные

В плоскокамерных аппаратах (рис. 3.1) разделительный элемент состоит из двух плоских (листовых) мембран, между которыми расположен пористый дренажный материал. Элементы размещены на небольшом расстоянии один от другого (0,5-5 мм), в результате чего между ними образуются мембранные каналы, по которым циркулирует разделяемая смесь. Образовавшийся концентрат выводится из аппарата, а пермеат отводится по дренажному материалу в коллектор.

Используют в установках небольшой производительности для разделения жидких и газовых смесей.

1-мембраны;

2-дренажный материал

Рисунок 3.1 - Плоскокамерный многосекционный аппарат типа «фильтр – пресс»

- Трубчатые

Трубчатые аппараты (рис. 3.2) состоят из набора пористых дренажных трубок диаметром 5-20 мм, на внутренней или наружной поверхности которых расположены мембраны. В соответствии с этим исходный поток направляют в трубное либо межтрубное пространство. Трубчатые аппараты используются для очистки жидких сред от загрязнений,

опреснения воды с высокой концентрацией солей, а также для разделения газовых смесей.

1-мембрана;

2-дренажный материал;

3-трубчатый фильтрующий элемент

Рисунок 3.2 - Трубчатый аппарат

- Рулонные

В рулонных, или спиральных, аппаратах (рис. 3.3) мембранный элемент имеет вид пакета; три его кромки герметизированы, а четвертая прикреплена к перфорированной трубке для отвода пермеата, на которую накручивается пакет вместе с сеткой-сепаратором. Разделяемый поток движется в осевом направлении по межмембранным каналам, а пермеат- спиралеобразно по дренажному материалу и поступает в отводящую трубку. Аппараты этого типа отличаются высокой плотностью упаковки мембран. Они используются в установках средней и большой производительности для разделения жидких и газовых смесей.

a - корпус, б - фильтрующий элемент;
1-мембрана; 2-дренажный материал; 3-фиксатор;
4-сепаратор; 5-отводная трубка

Рисунок 3.3 - Рулонный аппарат

- С полыми волокнами

В аппаратах с волокнистыми мембранами (рис. 3.4) рабочий элемент обычно представляет собой цилиндр, в который помещен пучок полых волокон с наружным диаметром 80-100 мкм и толщиной стенки 15-30 мкм. Разделяемый раствор, как правило, омывает наружную поверхность волокна, а по его внутреннему каналу выводится пермеат. Благодаря высокой

плотности упаковки мембран (до 20000 м²/м³) эти аппараты применяют в опреснительных установках большой производительности.

1-трубная решетка с открытыми концами волокон;

2- полое волокно

Рисунок 3.4 - Аппарат с полыми волокнами

- Электродиализаторы (Приложение 2)

Использование аппаратов в мембранных процессах:

Для обратного осмоса, как правило, используют плоскокамерные, трубчатые и рулонные аппараты; для ультрафильтрации - плоскокамерные и трубчатые; для микрофильтрации - те же аппараты, а также обычные патронные фильтры; для электродиализа - кроме электродиализаторов, иногда плоскокамерные и с полыми волокнами, снабженные подводкой электропитания; для мембранного газоразделения - рулонные, плоскокамерные и трубчатые;

для испарения через мембрану - те же аппараты, что и для баромембранных процессов,

снабженные системами подогрева, вакуумирования, подачи инертного газа и конденсаторами паров; для диализа - плоскокамерные и др. мембранные.