Ковалев С.В., Лазарев С.И., Ковалева О.А.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Разработка конструкции электробаромембранного

аппарата для разделения промышленных стоков

с подводом разделяемого раствора внутрь трубки

В работе представлено конструктивное оформление новой перспективной конструкции электробаромембранного аппарата трубчатого типа, позволяющей разделять стоки химических и машиностроительных производств.

Аппарат представленный на рисунке 1, работает следующим образом. Исходный раствор под давлением превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер ввода исходного раствора 14 подается в сборную камеру 1. Которая образована пространством между торцевым фланцем 2, трубной решеткой 5, монополярным электродом-катодом 12 со щупом цилиндрическим 16, где постепенно заполняя весь объем попадает в мембранное пространство образованное мембраной 18 расположенной с внутренней стороны трубки 4 и щупом цилиндрическим 16.

В этот же момент времени к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока путем подключения клемм устройства для подвода электрического тока 8, рисунок 1, через монополярные электроды 12 со щупом цилиндрическим 16 и дренажную-сетку 7. В мембранном пространстве рисунок 1, катионы, под действием электрического тока притягиваются к щупу цилиндрическому 16, и циркулируют по всему мембранному пространству выводятся во вторую сборную камеру 1, а затем отводятся через штуцер вывода прикатодного ретентата 15 в виде оснований и растворенного газа, который образован в результате электрохимической реакции на электродах. А анионы из мембранного пространства под действием давления и электрического тока проникают через мембрану 18 и трубку 4 попадают в пространство между корпусом 3, и трубной решеткой 5, в котором расположена дренажная сетка 7, откуда самотеком отводятся через штуцер 6 вывода прианодного пермеата ввиде кислот и растворенного газа. Раствор, протекая по всему мембранному пространству, постепенно очищается от анионов.

Герметизация трубки 4, рисунок 1, с расположенной на ее внутренней поверхности мембраны 18 в трубной решетке 5 производится при помощи кольцевой прокладки 17. Торцевые фланцы 2 уплотняются с корпусом 3, который имеет ответный фланец, через прокладки 13 при помощи болтов, гаек и шайб 9, 10, 11 и соответственно жестко фиксируют трубную решетку 5.

Рисунок 1 Электробаромембранный аппарат трубчатого типа

1 – сборная камера; 2 – торцевой фланец; 3 – корпус; 4 – трубка; 5 – трубная решетка; 6 – штуцер вывода прианодного пермеата; 7 – дренажная сетка; 8 – клеммы устройства для подвода электрического тока; 9, 10, 11 – болт, шайба, гайка; 12 – монополярный электрод-катод; 13 – прокладка; 14 – штуцер ввода исходного раствора; 15 – штуцер вывода прикатодного ретентата; 16 – щуп цилиндрический; 17 – кольцевая прокладка; 18 – мембрана

В качестве расположенных внутри трубки мембран 18 могут применяться обратноосмотические мембраны: МГА, ОПМ-К, ESPA, ESNA, УАМ, УПМ, УФМ, ОПМН-К, ОПМН (ОФМН)-П, МФФК. В качестве материала корпуса аппарата 3 может использоваться капролон, стеклотекстолит, углепластик.

Площадь мембраны расположенной на трубке и и всего аппарата рассчитывается по формулам (1) и (2):

, (1)

, (2)

где - внутренний радиус трубки, м; - длина трубки, м; где - количество трубок закрепленных в трубной решетке, м.

Монополярный электрод-катод 12 со щупом цилиндрическим 16 и дренажная сетка 7 являющаяся монополярным электродом-анодом могут изготавливаться из материалов Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Н-МП, ЛНПИТ, ЛПН-ПМ.

Применение платинированных электродов будет предотвращать разрушение поверхности в результате обтекания поверхности жидкостью и при воздействии постоянного электрического тока. Количество трубок в трубной решетке будет зависеть от диаметра внутренней цилиндрической части корпуса 1.

Устройство можно использовать без наложения электрического тока, как баромембранный аппарат трубчатого типа, используемый для разделения сточных вод.