ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение мембран для разделения жидких и га, зовых смесей из "Полимерные мембраны" Из табл. 5.3 и 5.4 следует, что наибольшей удельной проницаемостью обладают разделительные аппараты на основе полых волокон. [c.183] Аппараты с полыми волокнами имеют много конструктивных вариантов, но несмотря на разнообразие конструкций они могут быть отнесены к двум груп пам безопорные аппараты и аппараты с опорнораспределительными трубками. Безопорные аппараты в конструктивном отношении наиболее просты. Аппарат такого типа представляет собой разделительный элемент, помещенный в пластмассовый, стеклянный или металлический корпус, закрытый крышками с уплотнителями (рис. 5.21). Разделительным элементом в данном случае является пучок параллельно уложенных полых волокон, концевые части которых закреплены в пластмассовом блоке-коллекторе. Для закрепления концов волокон используют заливочные полимерные составы — компаунды. Операция закрепления волокон с помощью компаундов является весьма ответственной, так как именно на этой стадии изготовления разделительных элементов обеспечивается герметичность торцевых частей аппарата. [c.183] Разделительные аппараты безопорного типа в большинстве случаев используют для разделения растворов и коллоидных систем методом ультрафильтрации и диализа. В частности, безопорные разделительные аппараты нашли широкое применение в качестве гемодиализаторов для аппаратов искусственная почка . При разделении жидких смесей методом диализа в один из штуцеров корпуса аппарата подают диализующую жидкость (вариант А, рис. 5.21), разделяемую систему обычно подают в каналы волокон через штуцер крышки аппарата. Аналогичным образом можно вести разделение жидких смесей методом испарения через мембрану. [c.183] Для разделения растворов методом обратного осмоса, как правило, используют аппараты, в которых разделительные элементы имеют центральные опорно-распределительные трубки. Различные варианты таких аппаратов схематично представлены на рис. 5.22. На рисунке 5.22, а представлена схема разделительного аппарата ВИТАК [30]. При изготовлении разделительного элемента этого аппарата полое волокно наматывают на цилиндры диаметром 500—600 мм, после чего проклеивают полосой вдоль образующей цилиндра. По месту склеивания волокна разрезают и снимают с цилиндра в виде полотен. Затем полотна оборачивают вокруг опорно-распределительной трубки, концы волокон склеивают эпоксидным компаундом. Готовый разделительный элемент покрывают. слоем гидрофобного нетканого материала, а затем на него наносят термореактивную смолу (эпоксидную, фенолоформальдегидную и т. д.), которую армируют стеклянной тканью. Таким образом, стеклопластиковый корпус представляет собой единое целое с разделительным элементом. Разделяемую систему подают в межволоконное пространство через опорно-распределительную трубку. Проникая через стенки полых волокон, один из компонентов системы (например, вода) выходит из каналов волокон и попадает в сборные камеры, образуемые блоком-коллектором и крышкой аппарата, откуда выводится через специальный штуцер. Жидкость, обогащенная малопроникающим компонентом, по каналу выводится с противоположной стороны аппарата [30]. [c.187] Помимо описанныд и схематично представленных на рисунках конструкций разделительных аппаратов существует множество других вариантов. Практикуется и-образная укладка волокон в разделительных элементах [32], крестовая намотка волокон на опор но-распределительную трубку [5, с. 225]. Представляет интерес (особенно для газоразделительных аппаратов) изготовление разделительных элементов из ткани. В этой ткани основой могут служить обычные нити, а утком — полые нити. Ткань наматывают на опорно-распределительную трубку таким образом, чтобы уток располагался параллельно трубке. На кромку ткани наносят термореактивную смолу и торцы полых волокон вскрывают, срезая часть блока-коллектора. [c.191] Корпуса аппаратов для обратного осмоса изготавливают из металла и пластмассы. В 1960-х годах для этих целей использовали алюминий. Однако у алюминиевых корпусов есть существенный недостаток — при контакте с соленой водой алюминий подвергается точечной коррозии. Коррозии подвержены и стальные корпуса. Корпуса из нержавеющей стали не корродируют, но они тяжелы и дороги. Поэтому в настоящее время наибольшее применение нашли стеклопластиковые корпуса (в основном на основе эпоксидных смол), футерованные изнутри другой пластмассой. Толщина стенок корпуса составляет 25—30 мм. Эти корпуса недороги, имеют небольшую массу, стойки к действию соленой воды и других агрессивных сред, достаточно прочны. В принципе они пригодны для многократного использования, хотя это, как правило, не практикуется. [c.191] В то же время изготавливают малогабаритные аппараты, используемые в качестве оксигенераторов для медицинских целей. Разделяющая поверхность таких аппаратов составляет около 1 м [34]. [c.192] В настоящее время в мире эксплуатируется несколько тысяч установок мембранного разделения. В промышленной эксплуатации находятся установки большой производительностью — от 1000 до 2000 м /сут для очистки сточных вод в различных отраслях промышленности. В Японии для приготовления воды, используемой в паровых котлах, работает установка производительностью 9500 м /сут. В этих установках используют аппараты на основе мембран в виде пленок. Создаются установки для переработки сточных вод производительностью от 275 ООО до 400 ООО м /сут [35]. [c.192] Принципиальная схема установок для обратного осмоса или ультрафильтрации представлена на рис. 5.25. [c.192] В состав установок для разделения жидких смесей входят узлы предварительной подготовки исходных растворов, насосы для подачи разделяемых растворов к аппаратам, разделительные аппараты, насосы системы рециркуляции, система трубопроводов, контрольные и регулирующие приборы, система очистки мембран. [c.193] Выпускают установки непрерывного и периодического действия. В установках периодического действия раствор циркулирует по замкнутому контуру (из емкости исходного раствора — через насос, разделительный аппарат и снова возвращается в емкость исходного раствора) до достижения требуемой концентрации растворенных веществ, после чего направляется потребителю. [c.193] Схемы соединения разделительных элементов в установках определяются концентрацией растворенных веществ в исходном растворе, производительностью установки, свойствами мембран и характеристиками элемента. [c.194] Используют одноступенчатое разделение растворов с параллельным, последовательным или параллельно-последовательным соединением элементов (рис. 5.26), в том числе с переменным числом элементов и аппаратов (рис. 5.26, а) или многоступенчатое разделение с параллельным, последовательным или смешанным соединением элементов и аппаратов (рис. 5.26, б). [c.194] Как видно из таблицы, установки выпускаются на основе всех типов разделительных элементов. Использование тех или иных установок осуществляется в зависимости от задач, возникающих при разделении различных систем. Установки, выпускаемые ДРУ гими фирмами, отличаются от указанных конструктивными особенностями элементов и разделителей, их обвязкой, способом отвода фильтрата, свойствами мембран и т. д. [c.195] Установки УГ-10 могут служить основой для создания более крупных опреснительных установок производительностью 50 и 100 м /сут. [c.197] Для целей ультрафильтрации созданы установки с плоскими фильтрующими элементами типа УПТ, имеющими рабочую поверхность мембран от 6 до 135 м . Созданы варианты установок периодического и непрерывного действия [5, с. 289—291]. Кроме того, разработаны установки для ультрафильтрации со сменными разделительными аппаратами УФ-15/20 и УФ-15/40.. Рабочая рлощадь мембран в установках составляет соотретйтвенно 20 и 40 м . Производительность установок определяется типом используемых мембран.. . [c.197] Разработаны также установки типа УМР-35/2000 Т и УМР-70/2000 Т на основе трубчатых разделительных аппаратов [5, с. 301—302]. Разделительные элементы для этих установок изготавливают путем нанесения мембран на стеклопластиковые каркасы. Внутренний диаметр каркаса 12,5 мм, длина 2000 мм. Число трубок в аппарате 7 или 10, а число аппаратов в установках — соответственно 35 и 70. Установки предназначены для разделения растворов и коллоидных систем методом ультрафильтрации. [c.198] Принципиальная схема установки для разделения газовых смесей приведена на рис. 5.27 [38]. [c.201] Вернуться к основной статье