Мембранные элементы полые волокна

Для обратного осмоса, ультрафильтрации и испарения через мембрану могут применяться аппараты аналогичной конструкции но с различными но характеристикам мембранами. Очевидно, в будущем получат распространение аппараты всех четырех основных типов, разработанных в настоящее время с плоскими, рулонными, трубчатыми фильтрующими элементами и с мембранами в виде полого волокна. Для каждого из этих типов аппаратов, имеющих свои преимущества и недостатки, найдется оптимальная область применения. Однако уже сейчас ясно, что первые три типа аппаратов будут выпускаться на малую и среднюю производительность, а установки высокой производительности (для обработки водных растворов, например, обратным осмосом — от 1000 м /сут и выше) наиболее рационально создавать на основе аппаратов с полыми волокнами. [c.203]

Рис. 5.5.13. Схема аппарата с цилиндрическими мембранными элементами в виде полых волокон с подачей разделяемого раствора на внешнюю поверхность волокна

Аппараты с полыми волокнами можно разделить на следующие группы с параллельным расположением полых волокон, с цилиндрическими мембранными элементами, с и-образным расположением полых волокон. [c.352]

В последнее время широкое распространение получают мембраны в виде полого волокна. Они представляют собой полимерные трубки диаметром 50—200 мкм (отношение диаметра к толщине стенки равно 4—5), которые способны выдерживать большое давление и поэтому не требуют поддерживающих дренажных устройств. Такие волокна наматываются пучками вокруг центральной пористой трубы диаметром 120—220 мм и помещаются в напорный цилиндрический контейнер. Концы волокон закрепляются в пробке из эпоксидной смолы, образуя в торце камеру фильтрата, а концентрат солей отводится из корпуса контейнера (рис. 354). Плотность размещения мембран составляет 20 ООО м /м камеры. Установки с мембранами в виде полых волокон выпускает фирма Дюпон элемент установки длиной 1,2 м и диаметром 240 мм обеспечивает производительность до 33 м /сутки. [c.478]

Различают мембраны нескольких видов трубка, полое волокно и плоская мембрана. В трубках раствор питания подается преимущественно внутрь, но не исключена подача и с внешней стороны трубки. Пучок трубок (элемент) целесообразно использовать в том случае, когда применяется раствор питания с высокой концентрацией (макро)частиц вещества, что приводило бы к загрязнению мембран других типов. Загрязнение и концентрационная поляризация могут быть снижены в трубках при повышении скорости циркуляции питающего раствора, [c.16]

Аппараты на основе сферических ФЭВ. Мембранный аппарат этой конструкции представлен на рис. 111-45 [141]. Его фильтрующий элемент сферической формы 2 имеет сферический сердечник 5, на который намотаны полые волокна 3. Сердечник 5 снабжен конусами 6 и поддерживающей осью 8, необходимыми при изготовлении фильтрующего элемента, а также отверстиями для перемешивания и движения разделяемой жидкости из одной половины аппарата в другую. Открытые концы полых волокон закреплены в кольцевых трубных решетках 7, [c.159]

Аппараты рассмотренного типа имеют существенные недостатки, например сложность крепления и герметизации пучков волокна, неравномерное распределение разделяемого раствора в пучках волокон и др. Отмеченные недостатки устранены в аппаратах с мембранными элементами в виде полых волокон, образующих один пучок (рис. 24-21). [c.353]

Основные модификации ультрафильтрационных мембран — листовые и трубчатые элементы. Трубчатые мембраны разделяют на два класса полые волокна размером в свету 0,2—2 мм и трубы внутренним диаметром 5—25 мм. Листовые мембраны используют двух типов рамные и спиральные. [c.63]

Требования к мембранам, используемым в составе разделительных элементов, изложены в гл. 2. Подложка под мембрану является одной из основных составных частей всех видов разделительных элементов, за исключением элементов на основе полого волокна. [c.159]

Кроме того, требуется большое количество энергии для циркуляции питающего раствора, вследствие чего трубчатые элементы применяют только в тех случаях, когда невозможно ис-пользование мембран других конфигураций, г Полые волокна различаются диаметрами н толщинами сте- [c.17]

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]

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 цилиндрическими мембранными элементами используют для создания установок большой производительности. Недостатки этих аппаратов — необходимость замены всей секции при выходе из строя одного из мембранных элементов, большие потери рабочего давления при движении разделяемого раствора по полым волокнам (так как используют полые [c.54]

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]

Установки с мембранами в виде полого волокна разработаны и выпускаются фирмой Дюпон (США). Элемент установки длиной 1,2 м и диаметром 240 мм развивает производительность до 33 м сут. [c.117]

I - корпус 2 - мембранный элемент 3 - отражательная перегородка 4 - сердечник 5 - полое волокно [c.571]

К недостатком такой конструкции относятся более высокая сложность изготовления, увеличенные гидравлические потери в канале с мембранными элементами, повышенные требования к предварительной очистке рабочей смеси от взвешенных частиц, способных испортить полые волокна. [c.588]

Разновидностью аппаратов с полыми мембранными волокнами являются аппараты с половолоконными элементами, которые представляют собой корпуса с блоком ультратонких волокон, имеющих внутренний диаметр около 40—80 мкм, а внешний 80-225 мкм. Плотность укладки мембран в аппаратах с половолоконными элементами достигает 20-30 тыс. м /м . Конструкции этих аппаратов предусматривают возможность подачи разделяемого раствора как с наружной поверхности волокон, так и внутрь полого волокна. [c.345]

Напротив, затраты на замену мембран фильтрпрессного аппарата наименьшие. Наиболее дорогостоящей является замена рулонных фильтрующих элементов. При выходе из строя аппаратов с полыми волокнами возможна замена либо всего аппарата, либо только фильтрующего элемента с полыми волокнами. Замена в аппаратах фирмы Дюпон только полых волокон стоит примерно 75% стоимости нового аппарата и требует около 2 чел.-ч трудозатрат [78]. Примерно таковы же трудозатраты при замене рулонных фильтрующих элементов. [c.196]

Принцип работы погружных мембранных оксигенаторов иллюстрируется на примере единичного полого волокна, герметично закрепленного в коллекторах (рис. 5.13). В схеме (см. рис. 5.13,а) модуль работает как оксигенатор, весь подаваемый в полое волокно газ проходит через мембранное волокно, насыщая им воду. В таком же режиме погружной элемент работает и при заглушке входа в один из коллекторов. В схеме (см. рис. 5.13,6) погружной половолоконный элемент сочетает две функции генератора воздуха, обогащенного кислородом, за счет разной проницаемости кислорода и азота через стенки волокна и непосредственно оксигенатора, насыщающего воздухом, обогащенным кислородом, омывающую волокно воду. Транзитный поток (воздух, обедненный кислородом) удаляется через противоположный конец волокна. [c.188]

На зарубежных промышленных установках реализованы мембранные процессы концентрирования водорода из водородсодержащих газов установок гидроочистки, гидрокрекинга и риформинга. В качестве мембран используют полые волокна из полисульфона или поливинилтриметилсилана. Применяют также процессы разделения смесей Н2/СО для корректировки состава синтез-газа в процессах оксосинтеза. С помощью мембран из ацетилцеллюлозы в виде спирально изогнутых элементов, помещенных в трубки Пито, выделяют НаЗ и СО2 из метансодержащего газа, проводят осушку газа. Реализовано в промышленности и мембранное концентрирование кислорода и азота из воздуха. [c.98]

В медицинской технике широкое распространение получили мембранные элементы из химических волокон в гемодеализато-рах аппаратов искусственная почка . Использование полых пористых волокон приводит к значительному увеличению активной поверхности мембраны, что позволяет интенсифицировать процесс гемодиализа при одновременном уменьшении габаритов аппарата. В настоящее время полые волокна на основе различных производных целлюлозы являются наиболее распространенными в аппаратах искусственная почка . Для повышения эффективности гемодиализных мембран используют полые волокна переменного сечения. Толщина стенки таких волокон непостоянная как в продольном, так и в поперечном направлениях. Ведутся разработки по внедрению новых видов полых волокон (сополимеры акрилового ряда, полипропилен, полисульфон и др.). [c.315]

Газовую смесь, содержащую радиоактивные криптон и ксенон в смеси с аргоном, после реактора направляют в ловушку, в которой уровень радиации, благодаря распаду короткоживущих изотопов, несколько снижается и газ охлаждается до обычной температуры. Далее смесь газов подают на мембранную установ1ку. Радиоактивные Кг и Хе, выделяющиеся в качестве пермеата в укрепляющей части каскада мембранных элементов (мембрана — полые волокна из силиконового каучука d ap=635 мкм, вн = 305 мкм), направляют на хранение в газгольдер, продолжительность хранения в котором определяется уровнем радиации. Сбросной поток возвращают в реактор, поэтому нет необходимости в исчерпывающей части каскада. [c.319]

ГТИ , который занимает промежуточное положение между аппаратами трубчатого типа и аппаратами с полыми волокнами. Пластмассо-libiii стержень диаметром 3—4 мм с продольными канавками 0,5x0,5 мм покрывают дренажной оплеткой — сеткой, на которую помещают полупроницаемую мембрану. Один конец стержня заглушают, а другой вставляют в трубную решетку и таким образом собирают пучок стержней (108— 241 штук) с поверхностью мембраны в одном модуле до 9 м . К достоинствам этого типа аппарата относятся компактность, механизированный способ получения элементов. Однако сборка модуля достаточно сложна, в нем трудно создать благоприятные гидродинамические условия для снижения концентрационной поляризации, так как раствор поступает в межстержневое пространство, имеющее большое сечение, что значительно упрощает конструкцию и облегчает эксплуатацию этих аппаратов. [c.166]

Диализ-разделение растворенных в-в, различающихся мол массами Процесс основан на неодинаковых скоростях диффузии этих в-в через проницаемую мембрану, разделяющую конц и разб р-ры Под действием градиента концентрации растворенные в-ва с разными скоростями диффундируют через мембрану в сторону разб р-ра Скорость переноса в-в снижается вследствие диффузии р-рителя (обычно воды) в обратном направлении Для диализа используют, как правило, нитро- и ацетатцеллюлозные мембраны Площадь их пов-сти рассчитывается из ур-ния F = K FA /V, где V-кол-во пермеата, Дс-разность концентраций в-ва по обе стороны мембраны, т е движущая сила процесса, = (1/Pi + h/D + 1/Р2) -коэф массопередачи, или диализа, определяемый экспериментально, причем и Pj-соотв коэф скорости переноса в-ва в конц р-ре к перегородке н от нее в разб р-ре, 5-толщина мембраны, D - коэф диффузии растворенного в-ва Процесс используют в произ-ве искусственных волокон (отделение отжимной щелочи от гемицеллюлозы), ряда биохим. препаратов, для очистки р-ров биологически активных в-в Мембранные аппараты подразделяют на плоскокамерные, трубчатые, рулонные, с полыми волокнами, а также электродиализаторы (см выше) В плоскокамерных аппаратах (рис 3) разделительный элемент состоит из двух плоских [c.26]

Таким образом, разделение газовых смесей при помощи мембранных методов основывается на том, что проницаемости различных компонентов газовой смеси через мембрану оказываются различными. Для разделения применяются асимметричные и ком1Юзиционные мембраны, состоящие из тонкого селективного слоя и пористого субстрата (подлоткки). Как и для проведения жидкофазных процессов, для газового разделения применяются аппараты с плоскими мембранными элементами, с трубчатыми мембранными элементами, с рулонными мембранными элементами, а также аппараты с полыми волокнами. [c.46]

В аппаратах с мембраной в виде полого волокна мембранный элемент обычно представляет собой цилиндр, в к-рый помещен пучок пористых полых волокон с наружным диаметром 80—100 мкм и толщиной стенки 15—30 мкм. Разделяемый р-р обычно омывает наружную пов-сть волокна, а по его внутр. каналу выводится фильтрат. Эти аппараты отличаются большой плотностью упаковки мембран (до 20 ООО м цз), что компенсирует невысокую уд. производительность пористого полого волокна. Аппараты этого типа широко использ. в опреснит, установках и достигают производительности неск. тысяч м /сут. [c.321]

Однако в настоящее время в области создания аппаратов и разделительных элементов на полых волокнах в Советском Союзе проводятся лишь поисковые лабораторные исследования, в то время как за рубежом (в таких странах, как США, Япония, Франция) основными процессами разделения большинства газовых смесей становятся диффузионные процессы с применением половолокнистых мембран [3]. Это явилось основной причиной проведения в Секторе механики неоднородных сред АН СССР работ по созданию разделительных элементов и аппаратов для испытания подобных элементов. [c.212]

Отмеченные недостатки устранены в аппаратах с мембранными элементами в виде полых волокон, образующих один пучок (рис. 2-15). В корпус 1 аппарата, снабженного штуцерами для подачи исходного раствора, отвода пермеата и концентрата, усталовлен пучок полых волокон 5. Волокна собраны в пучок с помощью спирально навитой нити 4, которая одновременно обеспечивает необходимый зазор между отдельными волокнами, что улучшает распределение разделяемого раствора в пучке волокон 5. В аппарате данной конструкции разделяемую жидкость можно прокачивать как вдоль наружной поверх- [c.53]

Гиперфильтрационные аппараты с полыми волокнами ВИТАК разработаны во ВНИИ ВОДГЕО. Производительность элемента 0,03 м /сут, селек-тиввость мембран до 90% при рабочем давлении 15 кгс/см . [c.117]

Обратноосмотические аппараты входят в состав установок. Процесс обратноосмотического обессоливания воды происходит в самих аппаратах, которые включают в себя один или несколько фильтрующих элементов, состоящих в общем случае из полупроницаемых мембран, дренажных устройств и турбулизаторов-разделителей. Достаточно полное представление о существующих конструкциях обратноосмотических аппаратов, которые условно подразделяются на четыре типа [фильтрпрессный (плоскокамерный), рулонный, трубчатый и аппараты с полыми волокнами], дается в работах Ю.И. Дытнерского, A.A. Ясминова с соавторами". Б данной книге приводятся описание и основные характеристики конструкций аппаратов, получивишх наибольшее распространение в СССР и за рубежом в установках обратноосмотического обессоливания воды. [c.30]

Как уже отмечалось, одним из обязательных элементов обратноосмотических фильтрующих элементов являются дренажные устройства, которые должны обеспечивать сохранение мембранами их первоначальных характеристик при продолжительной работе под высоким давлением и отвод фильтрата из фильтрующего элемента. В аппаратах с полыми волокнами роль дренажного устройства выполняют стенки капилляров волокон. Дренажные же устройства в аппаратах с плоскими мембранами состоят из поддерживающих мембрану слоев и собственно дренажа. Поддерживающие слои имеют гладкую поверхность и мелкопористую структуру, которые, с одной стороны, обеспечивают отвод фильтрата от мембраны к дренажу, а с другой — препятствуют вдавливанию мемб- [c.36]

Относительно невысокие требования к содержанию железа в воде, поступающей на обратноосмотические установки, предъявляют и некоторые зарубежные фирмы. Так, например, на фирме Дюпон считается допустимым подача в аппараты воды с содержанием двухвалентного железа до 4 мг/л [54]. В работе приводятся допустимые значения концентрации железа в обрабатьшаемой обратным осмосом воде в зависимости от типов аппарата и полупроницаемых мембран. При обессоливании воды в аппаратах с рулонными фильтрующими элементами, в которых используются диацетатные мембраны, содержание железа в воде не лимитируется. Считается достаточным в этом случае для поддержания параметров процесса осуществлять промывки аппаратов, периодичность которых зависит от концентрации железа в воде. При обессоливании воды с использованием аппаратов того же типа, но с мембранами из смеси ди- и триацетата целлюлозы вода не должна содержать железа более 0,5 мг/л. В той же работе для аппаратов с полыми волокнами из триацетата целлюлозы указанная концентрация железа ограничена значением 0,7 мг/л, а при использовании полых волокон из полиамида — 0,1 мг/л. [c.102]

По той же схеме (подкисление и фильтрование через песчаные и патронные фильтры с величиной пор 10 мкм) обрабатывается подземная вода с содержанием солей 10 г/л, среди которых 75% составляет хлорид натрия, на опреснительной станции с фильтрующими элементами фирмы Дюпон (полые волокна Б-10) , расположенной на острове Бахрейн. Исходная вода содержит большое количество сероводорода и железа, что создает предпосылки для образования на мембранах нерастворимого осадка РеЗ. Фирма Патерсен Кэн ди , которая разработала технологическую схему этой станции, не пошла по пути удаления названных ингредиентов из воды. Подкисление воды обеспечивает защиту аппаратов от загрязнения соединениями железа. Растворенный сероводород попадает в фильтрат, откуда впоследствии удаляется дегазацией. [c.150]

Схемы, изображенные на рис. 1Л,а-в, не всегда обеспечивают достаточную для подачи на обратноосмотические установки степень очистки подземных вод. Так, на опреснительной станции производительностью 1500 м /сут в г. Тобрук (Ливия) при эксплуатации на подземньгх солоноватых водах, несмотря на тщательную предварительную подготовку, включающую контактную коагуляцию на напорных фильтрах, подкисление до pH 6,3, введение 10 мг/л гексаметафосфата натрия и фильтрование через патронные фильтры размером пор 5 мкм, оказалось, что наблюдается проскок коллоидных частиц в фильтрующие элементы с полыми волокнами В-9. В связи с этим возникла необходимость проводить регенерацию мембран каждые 1,5 тыс. ч, осуществляя смену патронных фильтров через 1 тыс. ч их эксплуатации. [c.151]

Бь1ло установлено, что ни одна из перечисленных схем обработки не позволяла обеспечить стабильную работу установки с фильтрующими элементами, в которых были использованы плоские ацегилцеллюлоз-ные мембраны, полиамидные полые волокна и ацетилцеллюлозные мембраны типа спагетти . Удовлетворительные результаты были получены при использовании трубчатых фильтрующих элементов с ацетилцеллюлозными мембранами, обладающими начальной селективностью 94% и производительностью 750 л/(м -сут) при давлении 4 МПа. Для этого необходимо было поддерживать скорость транзитного потока [c.154]

Наряду с этим, при сравнении экономичности установок с аппаратами различного типа следует учитывать, что при выходе из строя мембран в филырпрессном аппарате меняются только мембраны, а в аппаратах иных типов - весь фильтрующий элемент, включающий дорогостоящие материалы поддерживающих и дренажных слоев, турбулизатора и т.д. При экономическом сопоставлении вариантов обратноосмотического обессоливания воды с использованием различных типов отечественных аппаратов необходимо также иметь ввиду, что номинальное давление в фильтрпрессных и рулонных аппаратах равно 5, а в аппаратах с полыми волокнами — 2,5 МПа. [c.197]

Хотя первые мембраны как для ультрафильтрации, так и для обратного осмоса были целлюлозными, в настоящее время широкое распространение получили также мембраны из синтетических пластмасс. Применение мембран с высокой степенью анизотропии позволяет достигать высоких скоростей потока. В этих мембранах тонкая пленка мембранного материала с требуемым размером пор скреплена с толстым пористым мембранным слоем, что обеспечивает высокую пропускную способность. Как ультрафильтрационные, так и обратноосмотические мембраны могут быть выполнены либо в виде плоских листов для установок плоскокамерного типа, либо в виде фильтрующих элементов рулонного типа, в которых плоская мембрана тщательно обмотана вокруг центрального стержня, либо в виде фильтр-патронов с полыми волокнами, в которых пучки этих цолокон заправлены в цилиндрический кожух. [c.378]