способ мембранного концентрирования

Формула изобретения

1 Способ мембранного концентрирования, включающий отвод фильтрата из мембранного элемента при циркуляции жидкости, отличающийся тем, что одновременно с отводом фильтрата производят удаление слоя геля с повышенным содержанием растворенных веществ с поверхности мембраны в дополнительную емкость, используя его в дальнейшем в качестве исходного раствора для концентрирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области концентрирования растворов и, в частности, мембранному концентрированию и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической промышленности.

Известен процесс мембранного концентрирования, который осуществляется за счет отвода фильтрата из мембранного элемента при циркуляции жидкости (1). Недостатком процесса является его высокая энергоемкость за счет циркуляции через мембранный элемент всего объема жидкости, находящейся в емкости.

Известен процесс мембранного концентрирования, который осуществляется таким образом, что в циркуляции через мембранный элемент участвует только часть жидкости, что значительно снижает энергозатраты (2). Недостатком процесса является накопление высокомолекулярных веществ на поверхности мембраны и возникновение концентрационной поляризации, вследствие чего образуется слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ. Это снижает движущую силу процесса и, следовательно, производительность установки.

Целью изобретения является интенсификация процесса мембранного концентрирования. Данная цель достигается за счет организации процесса концентрирования таким образом, чтобы наряду с обычным концентрированием за счет отвода фильтрата через мембрану одновременно производилось бы удаление слоя геля с повышенным содержанием растворенных веществ с поверхности мембраны в дополнительную емкость, который в дальнейшем использовался бы в качестве исходного раствора для концентрирования, причем отвод геля и его использование производится до тех пор, пока не будет достигнута необходимая степень концентрирования.

Способ концентрирования осуществляется с помощью ультрафильтрационной установки, которая представлена на чертеже. Установка состоит из емкостей 1, 2, предназначенных для исходного раствора или геля, циркуляционного насоса 3, питающих насосов 4, 5, трехходовых вентилей 6, 7, двухходовых вентилей 8, 9, 10, 11, 12, 13 и мембранного модуля 14.

Способ мембранного концентрирования осуществляется следующим образом. Из емкости 1 исходный раствор питающим насосом 4 через вентиль 6 подается на циркуляционный насос 3, который создает рабочее давление в мембранном модуле 14, вследствие чего происходит отделение через мембрану низкомолекулярных веществ в виде фильтрата. Сконцентрированный раствор выходит из модуля и, пройдя вентиль 10, направляется снова на насос 3. В процессе циркуляции происходит концентрирование раствора. Вентили 7, 9, 11, 12, 13 закрыты. В процессе мембранного концентрирования на поверхности мембраны образуется слой геля с повышенным содержанием растворенных веществ. Образующийся слой геля отводится с мембраны и через вентиль 8 направляется в емкость 2, в которой происходит накопление геля. Циркуляция раствора и отвод геля продолжается до тех пор, пока имеется раствор в емкости 1. Когда раствор в емкости 1 заканчивается, в работу включается емкость 2, в которой находится гель. Циркуляция геля осуществляется по контуру, включающему насос 3, модуль 14 и вентиль 11. Питание контура производится из емкости 2 питающим насосом 5. При этом вентили 6, 8, 10, 12, 13 закрыты. По мере концентрирования на поверхности мембраны также образуется слой геля, который через вентиль 9 отводится в емкость 1. По мере опустошения емкости 2 происходит одновременное заполнение емкости 1 гелем, имеющим большее содержание растворенных веществ, чем исходный.

Процесс, описанный выше, продолжается до получения заданной концентрации растворенных веществ. При получении необходимой концентрации в системе производится сбор готового продукта в бак 1 или 2, для чего открываются вентили 12 и 13, а затем трехходовые вентили 6, 7, осуществляется его слив.

Преимуществом данного способа является интенсификация процесса за счет снижения продолжительности концентрирования. Это происходит за счет совмещения мембранного концентрирования в результате отвода фильтрата и съема слоя геля с повышенным содержанием растворенных веществ и использованием его в качестве исходного раствора для дальнейшего концентрирования.