электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа
| Классы МПК: | B01D61/42 электродиализ; электроосмос B01D61/46 устройства для этих целей |
| Автор(ы): | Ковалев Сергей Владимирович (RU), Лазарев Сергей Иванович (RU), Казаков Вадим Геннадьевич (RU) |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУВПО ТГТУ (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2013-04-11 публикация патента:
10.09.2014 |
Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методом электрофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является увеличение площади прикатодных или прианодных мембран в единице объема аппарата, предотвращение отложений растворенных веществ на поверхности мембран, а также повышение качества и эффективности разделения растворов. В заявленном электробаромембранном аппарате переточные эллиптические окна увеличены в площади, а круговые сегменты переточного эллиптического окна заполнены полимерным компаундом по всему объему от прокладки до прокладки с одной до другой стороны диэлектрической камеры. В пространстве между ними сверху и снизу переточного эллиптического окна уложены друг на друга дренажная сетка, монополярно-пористый электрод-пластина, пористая подложка из ватмана и мембрана, проходящие в виде непрерывного полотна через переточное эллиптическое окно с одной стороны диэлектрической камеры корпуса по другую, при этом в пространстве переточного эллиптического окна диэлектрической камеры корпуса образован межмембранный канал, в котором находится сетка-турбулизатор, которая представляет собой расположенный под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе. 10 ил.
Формула изобретения
Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, включающий фланцы, каналы ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, устройство для подвода постоянного электрического тока, чередующиеся диэлектрические камеры корпуса, соединенные типа выступ-впадина, отверстия для подвода электрических проводов, последовательно соединенные через дренажную сетку с монополярным пористым электродом-пластиной "плюс" или "минус" и находящиеся под пористой подложкой из ватмана и мембраной, канал для отвода прикатодного или прианодного пермеата, образованный монополярным пористым электродом-пластиной с дренажной сеткой и диэлектрической камерой корпуса, через каналы на диэлектрических камерах корпуса, а по всем межмембранным каналам проходит последовательно соединенная через переточные эллиптические окна электропроводящая сетка-турбулизатор, на все вершины, которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью мембран, отличающийся тем, что переточные эллиптические окна увеличены в площади на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "выступом" и с "впадиной", причем общая площадь одного переточного эллиптического окна составляет Sобщ.=Sпр. +2·Sсегм., a Sпр.=a·b, 
, при этом круговые сегменты переточного эллиптического окна заполнены полимерным компаундом по всему объему от прокладки до прокладки с одной до другой стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной", а в пространстве между ними сверху и снизу переточного эллиптического окна уложены последовательно друг на друга дренажная сетка, монополярно-пористый электрод-пластина, пористая подложка из ватмана и мембрана, проходящие в виде непрерывного полотна через переточное эллиптическое окно с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной" по другую, а в пространстве переточного эллиптического окна чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной" образован межмембранный канал, как и во всем аппарате, в котором находится сетка-турбулизатор, являющаяся монополярным электродом, которая представляет собой расположенный под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе, которые соединены между собой, так же как и в местах данных соединений под углом 90 градусов во взаимно перпендикулярной плоскости прикреплены прямолинейные элементы одинаковой длины, на концах которых расположены диэлектрические элементы, а в местах касания с поверхностью мембран они выполняют функцию турбулизации потока раствора, а сетка-турбулизатор соединена между собой и проходит через все межмембранные каналы всего электробаромембранного аппарата от одного диэлектрического фланца корпуса с металлической шпилькой до второго и подключена к электрическим проводам, а расстояние от края кромки кругового сегмента переточного эллиптического окна с полимерным компаундом до прокладки в местах стыковки мембран залито герметизирующей композицией на ширину 5 мм, а внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса с металлической шпилькой, так же как и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной", снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми электродами-пластинами, пористыми подложками из ватмана и мембранами, при этом в данных элементах имеются 10 мм отверстия, совпадающие с отверстиями для подвода электрических проводов, расположенные на расстоянии 20 мм от края прокладки по меньшей ее стороне по центру, которые залиты вместе с электрическими проводами полимерным компаундом, и такие же отверстия, расположенные на расстоянии 45 мм от края прокладки по меньшей ее стороне, совпадающие с отверстиями для каналов ввода и вывода разделяемого раствора, расположенных на диэлектрических фланцах корпуса с металлической шпилькой, причем отверстия в дренажной сетке, монополярно-пористом электроде-пластине, пористой подложке из ватмана и мембране по своей внутренней поверхности залиты полимерной композицией шириной 2 мм на расстоянии от диэлектрического фланца корпуса с металлической шпилькой до мембраны, а на внешней стороне торцевых поверхностей диэлектрических фланцев корпуса в их центре расположены металлические шпильки, выполняющие функцию проводника электрического тока через дренажные сетки к монополярно-пористым электродам-пластинам.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами электромикрофильтрации, электроультрафильтрации, элек-тронанофильтрации, электроосмофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.
Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат, приведенный в работе Дытнерского Ю.И. «Обратный осмос и ультрафильтрация». М.: Химия, 1978 стр.111, 197-200. Он представляет собой однокамерный аппарат, состоящий из пористого анода и катода, прианодной и прикатодной мембран. Недостатками являются малая площадь разделения при высоких энергозатратах на процесс разделения. Эти недостатки частично устранены в прототипе.
Прототипом данной конструкции является аппарат плоскокамерного типа, конструкция которого приведена в патенте RU 2403957 C1, 2010.11.20. Известный аппарат состоит из двух фланцев, каналов ввода и вывода разделяемого раствора и отвода пермеата, устройства для подвода постоянного электрического тока, чередующихся диэлектрических камер корпуса, соединенных типа выступ-впадина, отверстий для подвода электрических проводов, последовательно соединенных через дренажную сетку с монополярным пористым электродом-пластиной "плюс" или "минус" и находящихся под пористой подложкой из ватмана и мембраной, канала для отвода прикатодного или прианодного пермеата образованного монополярным пористым электродом-пластиной с дренажной сеткой и диэлектрической камерой корпуса через каналы на диэлектрических камерах корпуса, а по всем межмембранным каналам проходит последовательно соединенная через переточные эллиптические окна электропроводящая сетка-турбулизатор, на все вершины которой нанесен диэлектрический элемент в точках касания с поверхностью мембран и получен на выходе из аппарата прианодный или прикатодный ретентат в зависимости от схемы подключения "плюс" или "минус". Недостатками являются малая площадь размещения прикатодных или прианодных мембран в единице объема аппарата, низкое качество и эффективность разделения растворов.
Технический результат - увеличение площади прикатодных или прианодных мембран в единице объема аппарата, предотвращение отложений растворенных веществ на поверхности мембран, повышение качества и эффективности разделения растворов, снижение влияния эффекта концентрационной поляризации в электробаромембранном аппарате в зависимости от схемы подключения "плюс" или "минус" за счет того, что переточные эллиптические окна увеличены в площади на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "выступом" и с "впадиной", причем общая площадь одного переточного эллиптического окна составляет Sобщ.=Sпр. +2·Sсегм., a Sпр.=a·b, , при этом круговые сегменты переточного эллиптического окна заполнены полимерным компаундом по всему объему от прокладки до прокладки с одной до другой стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной", а в пространстве между ними сверху и снизу переточного эллиптического окна уложены последовательно друг на друга дренажная сетка, монополярно-пористый электрод-пластина, пористая подложка из ватмана и мембрана, проходящие в виде непрерывного полотна через переточное эллиптическое окно с одной стороны чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной" по другую, а в пространстве переточного эллиптического окна чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной" образован межмембранный канал, как и во всем аппарате, в котором находится сетка-турбулизатор, являющаяся монополярным электродом, которая представляет собой расположенный под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе, которые соединены между собой, так же как и в местах данных соединений под углом 90 градусов во взаимно перпендикулярной плоскости прикреплены прямолинейные элементы одинаковой длины, на концах которых расположены диэлектрические элементы, а в местах касания с поверхностью мембран они выполняют функцию турбулизации потока раствора, причем сетка-турбулизатор соединена между собой и проходит через все межмембранные каналы всего электробаромембранного аппарата от одного диэлектрического фланца корпуса с металлической шпилькой до второго и подключена к электрическим проводам, а расстояние от края кромки кругового сегмента переточного эллиптического окна с полимерным компаундом до прокладки в местах стыковки мембран залито герметизирующей композицией на ширину 5 мм, а внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса с металлической шпилькой, так же как и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной", снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками, монополярно-пористыми электродами-пластинами, пористыми подложками из ватмана и мембранами, при этом в данных элементах имеются 10 мм отверстия, совпадающие с отверстиями для подвода электрических проводов, расположенных на расстоянии 20 мм от края прокладки по меньшей ее стороне по центру, которые залиты вместе с электрическими проводами полимерным компаундом, и такие же отверстия, расположенные на расстоянии 45 мм от края прокладки по меньшей ее стороне, совпадающие с отверстиями для каналов ввода и вывода разделяемого раствора, расположенных на диэлектрических фланцах корпуса с металлической шпилькой, причем отверстия в дренажной сетке, монополярно-пористом электроде-пластине, пористой подложке из ватмана и мембране по своей внутренней поверхности залиты полимерной композицией шириной 2 мм на расстоянии от диэлектрического фланца корпуса до мембраны, а на внешней стороне торцевых поверхностей диэлектрических фланцев корпуса в их центре расположены металлические шпильки, выполняющие функцию проводника электрического тока через дренажные сетки к монополярно-пористым электродам-пластинам.
На фиг.1 изображен электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа, продольный разрез; фиг.2 - вид сверху; фиг.3 - вид А слева; фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; фиг.5 - продольный разрез диэлектрической камеры корпуса с "выступом" и сечение камеры В-В; фиг.6 - продольный разрез элементов диэлектрической камеры корпуса с "впадиной" и сечение камеры Г-Г; фиг.7 - продольный разрез элементов диэлектрической камеры корпуса с "впадиной" и сечение камеры Д-Д; фиг.8 - продольный разрез элементов диэлектрического фланца корпуса и сечение фланца Е-Е; фиг.9 - вид I увеличенный, схема разделения в межмембранном канале на фиг.1; фиг.10 - вид II повернутый, пространственная модель межмембранного канала на фиг.9.
Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа состоит из штуцеров 7 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс", чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1, с обеих сторон каждой из которых имеются отверстия 24 для подвода электрических проводов 26, сетки-турбулизатора 13 являющейся монополярным электродом, представляющей собой расположенные под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе, которые соединены между собой, так же как и в местах данных соединений под углом 90 градусов во взаимно перпендикулярной плоскости прикреплены прямолинейные элементы одинаковой длины, на концах которых расположены диэлектрические элементы 25, касающиеся поверхностей мембран 15, соединенной между собой и проходящей через все переточные эллиптические окна 19 увеличенной площади, причем общая площадь одного переточного эллиптического окна составляет Sобщ.=Sпр.+2·Sсегм., a Sпр.=a·b, , при этом круговые сегменты переточного эллиптического окна 19 заполнены полимерным компаундом 20 по всему объему от прокладки 5 до прокладки 5 с одной до другой стороны чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1, а в пространстве между заполненными полимерным компаундом 20 круговыми сегментами переточного эллиптического окна 19 сверху и снизу уложены последовательно друг на друга дренажная сетка 17, монополярно-пористый электрод-пластина 14, пористая подложка из ватмана 16 и мембрана 15 прианодная или прикатодная, проходящие в виде непрерывного полотна через переточное эллиптическое окно 19 с одной стороны чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1 по другую, а в пространстве переточного эллиптического окна 19 чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1, между мембранами 15 прианодными или прикатодными, образован межмембранный канал, как и во всем электробаромембранном аппарате от одного диэлектрического фланца корпуса 3 с металлической шпилькой 29 до второго, а сетка-турбулизатор 13 соединена между собой и подключена к электрическим проводам 26, а расстояние от края кромки кругового сегмента переточного эллиптического окна 19 с полимерным компаундом 20 до прокладки 5 в местах стыковки мембран 15 залито герметизирующей композицией 27 на ширину 5 мм, а внутренние поверхности диэлектрических фланцев корпуса 3 с металлической шпилькой 29, так же как и чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1, снабжены уложенными последовательно друг на друга дренажными сетками 17, монополярно-пористыми электродами-пластинами 14, пористыми подложками из ватмана 16 и мембранами 15, при этом в данных элементах имеются 10 мм отверстия, совпадающие с отверстиями 24 для подвода электрических проводов 26, расположенных на расстоянии 20 мм от края прокладки 5 по меньшей ее стороне по центру, которые залиты вместе с электрическими проводами 26 полимерным компаундом 22, и такие же отверстия, расположенные на расстоянии 45 мм от края прокладки по меньшей ее стороне по центру, совпадающие с отверстиями для каналов ввода и вывода разделяемого раствора и отверстиями в штуцерах 11 и 12 ввода и вывода разделяемого раствора, расположенных на диэлектрических фланцах корпуса 3 с металлической шпилькой 29, причем отверстия в дренажной сетке 17, монополярно-пористом электроде-пластине 14, пористой подложке из ватмана 16 и мембране 15 по своей внутренней поверхности залиты полимерной композицией 28, шириной 2 мм на расстоянии от диэлектрического фланца корпуса 3 с металлической шпилькой 29 до мембраны 15, а на внешней стороне торцевых поверхностей диэлектрических фланцев корпуса 3 в их центре расположены металлические шпильки 29, выполняющие функцию проводника электрического тока через дренажные сетки к монополярно-пористым электродам-пластинам, отверстия 18 для болтов 8 с шайбами 9 и гайками 10, устройство 6 для подвода постоянного электрического тока к чередующимся диэлектрическим камерам корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1 и диэлектрическим фланцам корпуса 3 с металлической шпилькой 29, металлические пластины 4, полимерный компаунд 21, каналы 23 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс".
Чередующиеся диэлектрические камеры корпуса с "выступом" и с "впадиной" 2 и 1, диэлектрические фланцы корпуса 3 и штуцера 11 и 12 ввода и вывода разделяемого раствора и штуцера 7 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс" могут быть изготовлены из капролона, текстолита.
Монополярный электрод сетка-турбулизатор 13 может быть изготовлен из графитовой ткани, полимерного композита с наполнителем до 60% металлических порошков или технического углерода, материала Х18Н9Т, Х18Н10Т, а монополярный-пористый электрод-пластина 14 может быть выполнен из 20-45 процентного пористого проката типа Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Н-МП, ЛНПИТ, ЛПН-ПМ.
Диэлектрический элемент 25 в точках касания с поверхностью мембран может быть выполнен их резины, латекса, пластмассы с нанесением на его поверхность лака ГФ-95 электроизоляционного пропиточного.
Полимерный компаунд 20, 21 и 22 и полимерная композиция 28 изготавливаются из диэлектрических герметизирующих эпоксидных смол, пластмассы или клея холодная сварка.
Герметизирующая композиция 27 может быть выполнена из герметика, клея или эпоксидных смол.
Металлическая шпилька 29 может быть изготовлена из материалов Х18Н9Т, Х18Н10Т.
Дренажная сетка 17 может быть изготовлена из материала Х18Н9Т, Х18Н10Т, 20Х23Н18, 10Х17Н13М2Т, 08Х18Т1.
Прокладка 5 может быть выполнена из паронита или прокладочной резины.
Металлическая пластина 4 может быть изготовлена из стали 3, стали 15, стали 25, стали 30, стали 45.
В качестве мембран 15 могут применяться изготовленные в виде ленты мембраны следующих типов МГА-95, МГА-70П, МГА-80П, МГА-90П, МГА-95П-Н, МГА-95П-Т, МГА-100П, ОПМ-К, ESPA, ESNA, УАМ-150П, УАМ-300П, УАМ-500П, УАМ-1000П, УПМ-200, УПМ-П, УПМ-ПП, УФМ-100, УФМ-П, УФМ-ПТ, ОПМН-К, ОПМН (ОФМН)-П, МФФК-0, МФФК-3.
Аппарат работает следующим образом.
Исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер 11 ввода разделяемого раствора расположенного на диэлектрическом фланце корпуса 3 с металлической шпилькой 29, фиг.1, 2, 3, подается, минуя полимерную композицию 28, фиг.1, в первую камеру разделения, образованную мембраной 15, расположенной на диэлектрическом фланце корпуса 3 с металлической шпилькой 29, прокладкой 5 и мембраной 15, расположенной на диэлектрической камере корпуса с "впадиной" 1.
В этот же момент времени к чередующимся диэлектрическим камерам корпуса с "впадиной" и с "выступом" 1 и 2, фиг.6, 7 и фиг.5, и диэлектрическим фланцам корпуса 3 с металлической шпилькой 29 включением устройства 6, фиг.1 к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока.
Раствор, двигаясь, перемешивается с помощью сетки-турбулизатора 13, фиг.10, представляющей собой расположенный под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе, которые соединены между собой, так же как и в местах данных соединений под углом 90 градусов во взаимно перпендикулярной плоскости прикреплены прямолинейные элементы одинаковой длины, на концах которых расположены диэлектрические элементы 25, касающиеся поверхностей мембран 15, расположенных на диэлектрическом фланце корпуса 3 с металлической шпилькой 29, фиг.1, и диэлектрической камере корпуса с "впадиной" 1 и поступает к мембранам 15 прикатодным или прианодным в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс".
Из образовавшейся между мембранами 15, расположенными на диэлектрическом фланце корпуса 3 с металлической шпилькой 29 и диэлектрической камере корпуса с "впадиной" 1 и прокладкой 5, камеры разделения, фиг.1, катионы или анионы, проникающие через прикатодную или прианодную мембраны 15, пористые подложки из ватмана 16, монополярные-пористые электроды-пластины 14 и дренажную сетку 17, уложенные последовательно друг на друге, проходят в пространстве между диэлектрическим фланцем корпуса 3 с металлической шпилькой 29 и монополярно-пористым электродом-пластиной 14 и диэлектрической камерой корпуса с "впадиной" 1 и монополярно-пористом электродом-пластиной 14 и по каналам 23 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс" отводятся в виде оснований или кислот. А оставшиеся анионы или катионы, движущиеся в камере разделения в ядре потока сетки-турбулизатора 13, переходят через переточное эллиптическое окно 19, фиг.1, 6, 7, увеличенной площади в диэлектрической камере корпуса с "впадиной" 1, причем общая площадь одного переточного эллиптического окна составляет Sобщ.=Sпр. +2·Sсегм., a Sпр.=a·b, , в следующую камеру разделения, образованную соединенными выступ-впадиной между собой диэлектрическими камерами корпуса 1 и 2, фиг.1, с последовательно уложенными на них и друг на друга дренажными сетками 17, монополярно-пористыми электродами-пластинами 14, пористыми подложками из ватмана 16, прианодными или прикатодными мембранами 15 в виде кислот или оснований в зависимости от схемы подключения "плюс" или "минус", при этом круговые сегменты переточного эллиптического окна 19, фиг.6 заполнены полимерным компаундом 20 по всему объему от прокладки 5 до прокладки 5 с одной до другой стороны диэлектрической камеры корпуса с "впадиной" 1, а в пространстве между заполненными полимерным компаундом 20 круговыми сегментами переточного эллиптического окна 19 сверху и снизу уложены последовательно друг на друга дренажная сетка 17, монополярно-пористый электрод-пластина 14, пористая подложка из ватмана 16 и мембрана 15 прианодная или прикатодная, проходящие в виде непрерывного полотна через переточное эллиптическое окно 19, фиг.7, с одной стороны диэлектрической камеры корпуса с "впадиной" 1 по другую, а в пространстве переточного эллиптического окна 19 диэлектрической камеры корпуса с "впадиной" между мембранами 15 прианодными или прикатодными образован межмембранный канал, как и во всем аппарате.
Раствор переходит из камеры в камеру по переточным эллиптическим окнам 19 увеличенной площади в чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "впадиной" и с "выступом" 2 и 1 всего аппарата, фиг.1, где происходит аналогичное разделение, катионы или анионы отводятся с пермеатом через прикатодную или прианодную мембраны 15 по штуцерам 7 для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс", в виде оснований или кислот, а анионы или катионы, фиг.1, отводятся с прианодным или прикатодным ретентатом последовательно в ядре потока сетки-турбулизатора 13, являющейся монополярным электродом через штуцер 12 вывода разделяемого раствора в виде кислот или оснований.
Исходный раствор, протекая по всем камерам разделения последовательно через весь межмембранный канал от одного диэлектрического фланца корпуса 3 с металлической шпилькой 29 до второго, фиг.1, очищается от анионов или катионов в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс", причем в прикатодном или прианодном пермеате и прианодном или прикатодном ретентате содержатся различные растворенные газы, выделившиеся на электродах в результате электрохимических реакций.
Увеличение площади прикатодных или прианодных мембран в единице объема электробаромембранного аппарата, фиг.1, достигается за счет расположения с обеих сторон каждых чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и с "впадиной", фиг.1, 6, и с внутренней стороны диэлектрических фланцев корпуса с металлическими шпильками, фиг.8, только прикатодных мембран или прианодных в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс", причем между заполненными полимерным компаундом круговыми сегментами переточного эллиптического окна, фиг.1, 6 сверху и снизу проходят (продолжаются) в виде непрерывного полотна мембраны с одной стороны чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" или с "впадиной" по другую.
Площадь мембраны, проходящей через переточное эллиптическое окно и расположенной с обеих сторон одной диэлектрической камеры корпуса с "выступом" или с "впадиной" для разработанного аппарата, можно найти из соотношения:
Sпл.мембр.=2·S+2·S по.дл. и ширине мембр.,
S=Sпр.до.экран.прокл -(Sпр.+2·Sсегм.)+2·Sвыст.мембр. -2·Sгерм.комп.,
где S - площадь мембраны с одной стороны диэлектрической камеры корпуса с "выступом" или с "впадиной";
Sпо.дл. и ширине мембр. - площадь мембраны по длине диэлектрической камеры корпуса с "выступом" или с "впадиной" и ширине переточного эллиптического окна;
Sпр.до.экран.прокл - площадь прямоугольного участка мембраны с одной стороны диэлектрической камеры корпуса с "выступом" или с "впадиной" до экранированной ее частью прокладкой;
S пр. - площадь прямоугольного участка переточного эллиптического окна;
Sсегм. - площадь кругового сегмента переточного эллиптического окна;
Sвыст.мембр. - площадь выступа мембраны с верхней или с нижней части переточного эллиптического окна одной диэлектрической камеры корпуса с "выступом" или с "впадиной";
Sгерм.комп. - площадь герметизирующей композиции от края кромки кругового сегмента переточного эллиптического окна с полимерным компаундом до прокладки в местах стыковки мембран.
Прирост площади для разработанного электробаромембранного аппарата, фиг.1, с учетом расположения мембраны в виде непрерывного полотна с одной стороны диэлектрической камеры корпуса по другую и проходящей через переточное эллиптическое окно чередующейся диэлектрической камеры корпуса с "выступом" или с "впадиной" сверху и снизу позволяет по сравнению с прототипом увеличить полезную рабочую площадь разделения в единице объема аппарата на 30%.
Монополярный пористый электрод-пластина, которая с дренажной сеткой и диэлектрическим фланцем корпуса и диэлектрической камерой корпуса с "выступом" или с "впадиной" образуют канал для отвода прикатодного или прианодного пермеата через каналы на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "выступом" и с "впадиной" и на диэлектрических фланцах корпуса с металлической шпилькой по штуцерам для отвода прикатодного или прианодного пермеата в зависимости от схемы подключения "минус" или "плюс" фиг.6, 7.
Назначением сетки-турбулизатора фиг.4, 10, представляющей собой расположенный под углом 90 градусов в одной плоскости набор прямолинейных элементов одинаковой длины прямоугольной формы в разрезе, которые соединены между собой, так же как и в местах данных соединений под углом 90 градусов во взаимно перпендикулярной плоскости прикреплены прямолинейные элементы одинаковой длины, на концах которых расположены диэлектрические элементы, касающиеся поверхностей мембран, соединенной между собой и последовательно проходящей через переточные эллиптические окна увеличенной площади на чередующихся диэлектрических камерах корпуса с "выступом" или с "впадиной" и находящейся в межмембранном канале всего аппарата, фиг.1, является постоянное разрушение диффузионных слоев у поверхности прикатодных или прианодных мембран со снижением концентрационной поляризации и получением на выходе из аппарата прианодного или прикатодного ретентата в зависимости от схемы подключения "плюс" или "минус".
Расположение диэлектрических элементов, фиг.9 касающихся поверхностей мембран предотвращает протекание тока через контакт и исключает возможность прогорания мембран, вследствие выделения большого количества Джоулева тепла, а также при пульсационной подаче исходного раствора в камеру аппарата, за счет раскачивающегося движения вперед и назад диэлектрических элементов на прикрепленных под углом 90 градусов прямолинейных элементах одинаковой длины сетки-турбулизатора, позволяет предотвращать отложение растворенных веществ на поверхности мембран за счет дополнительной турбулизации потока и соответственно повышать качество и эффективность разделения растворов без экранирования инертной сеткой-турбулизатором поверхности мембран.
Расстояние от края кромки кругового сегмента переточного эллиптического окна с полимерным компаундом, фиг.4, до прокладки в местах стыковки мембран залито герметизирующей композицией на ширину 5 мм подразумевает соединение мембран в этих местах и предотвращает попадание исходного раствора, минуя мембрану в пермеат.
Назначением круговых сегментов переточного эллиптического окна, фиг.6, заполненных полимерным компаундом по всему объему от прокладки до прокладки с одной до другой стороны чередующихся диэлектрических камер корпуса с "выступом" и с "впадиной", является предотвращение попадания исходного раствора, минуя мембраны в пермеат.
Отверстия в дренажной сетке, фиг.8, монополярно-пористом электроде-пластине, пористой подложке из ватмана и мембране по своей внутренней поверхности всех этих элементов залиты полимерной композицией шириной 2 мм на расстоянии от диэлектрического фланца корпуса с металлической шпилькой до мембраны, что предотвращает попадание исходного раствора, минуя мембрану, в пермеат.
На разработанной конструкции электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа без наложения электрического поля можно проводить баромембранные процессы, например обратный осмос, нанофильтрацию, ультрафильтрацию, микрофильтрацию.
Класс B01D61/42 электродиализ; электроосмос
Класс B01D61/46 устройства для этих целей
