Лазарев С.И., Головашин В.Л., Котельникова И.В.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Разработка конструкции

электробаромембранного аппарата

Для очистки сточных вод промышленных предприятий используют перспективные технологии мембранного разделения. С помощью мембранных процессов можно решить проблему очистки и утилизации техногенных отходов и образований. По сравнению с традиционными методами разделения жидких растворов, мембранное разделение обладает рядом значительных преимуществ – компактностью аппаратуры, малой металлоемкостью, отсутствием вредных реагентов, малым энергопотреблением и простотой конструктивного оформления, но широко внедрения в промышленности пока эти методы не получили. Это связано с несовершенством мембранной техники [1, 2].

Для устранения данного недостатка была спроектирована конструкция аппарата трубчатого типа.

На рис. 1, 2 представлен разработанный электробаромембранный аппарат трубчатого типа.

Рис. 1 Электробаромембранный аппарат трубчатого типа

Рис. 2 Электробаромембранный аппарат трубчатого типа. Разрез А-А

Электробаромембранный аппарат трубчатого типа работает следующим образом.

Разделяемая жидкость под давлением, превышающим осмотическое, через патрубок 2 поступает в ближайшую к корпусу 1 камеру разделения 10. После заполнения аппарата жидкостью, на клеммы 3 подается постоянное электрическое напряжение, вызывающее определенную плотность тока в растворе. Под действием электрического поля анионы транспортируются через прианодную мембрану 6 к аноду 5, расположенному на корпусе 1. Катионы транспортируются через прикатодную мембрану к поверхности ближайшего микропористого биполярного электрода, который по отношению к аноду является катодом. В результате электрохимических реакций в прикатодном и прианодном пространствах образуются соответственно, щелочь и кислота, а также выделяются различные газы. Эти продукты (щелочь, кислота, газы) вымываются пермеатом, продавливаемым под действием перепада давления через мембраны. Далее пермеат перемещается по соответствующим продольным каналам 4 и выводится из аппарата через патрубки 17 и 18. Разделяемая жидкость через переточный канал 9 в микропористом биполярном электроде 8 поступает в следующую камеру разделения 10, расположенную ближе к центру аппарата, где происходят аналогичные описанным выше процессы.

Таким образом, из раствора, последовательно протекающего по всем камерам аппарата в виде анионов и катионов, удаляются растворенные вещества. Обедненный раствор отводится через отверстие 12 в центральную трубу 11, а далее через патрубок 13 выводится из аппарата. Мембранный аппарат с трубчатыми фильтрующими элементами может использоваться для проведения и чисто обратноосмотических процессов [3].

Длину трубчатых фильтрующих элементов можно найти из соотношения:

D_ср.i / D_ср.i+1 = L_i+1 / L_i,

где D_ср.i – средний диаметр i-го трубчатого фильтрующего элемента; D_ср.i+1 - средний диаметр i+1 трубчатого фильтрующего элемента; L_i – длина i-го трубчатого фильтрующего элемента; L_i+1 - длина i+1 трубчатого фильтрующего элемента.

Работа выполнена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.»

Литература:

1. Абоносимов О.А. Кинетика и технологические схемы обратноосмотического разделения сточных вод. / О.А. Абоносимов, В.Б. Коробов, В.И. Коновалов // Тамбов: Вестник ТГТУ, 2000. № 3. С. 425-434.

2. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрофильтрация. / Ю.И. Дытнерский // М.: Химия, 1978. 352.

3. С 2 2273512 RU В01D61/42 Электробаромембранный аппарат трубчатого типа / Лазарев С.И., Головашин В.Л., Мамонтов В.В. (ГОУ ВПО ТГТУ). - №2004117295/15; Заявл. 07.06.2004.