3.5.3. Аппараты с трубчатыми мембранами

 

  К оглавлению книги

Трубчатые мембраны являются «по возрасту» вторым устройством мембранного разделения. Они представляют собой тонкостенные трубки диаметром 5–20 мм из пористых керамики, металла, стекло- или графитопласта со специальным разделительным слоем или без него. Фильтрация проводится либо снаружи вовнутрь, либо изнутри наружу. Удельная производительность трубчатых мембран низкая. Соответственно, для обеспечения заданной производительности необходимо иметь большие поверхности фильтрации. Это достигается соединением определенного количества трубок в трубчатые элементы , помещаемые затем в специальных корпусах. Плотность упаковки у аппаратов такого типа также небольшая: 60–200 м2 /м3 .

Трубчатые мембраны используются в основном в режиме тангенциальной фильтрации для микро- и ультрафильтрации сильно загрязненных жидкостей .

Элементы водоподготовки с трубчатыми мембранами

Элементы водоподготовки с трубчатыми мембранами

а

б

Рис. 3.36. Элементы с трубчатыми мембранами:

а – на основе стеклопластиковых трубок («Владипор»); б – из полисульфона («Норит»)

В стандартном элементе типа БТМ – для микрофильтрации и БТУ – для ультрафильтрации (рис. 3.36, а ), выпускаемых ЗАО «Владипор» [103], соединяются 7 трубок с наружным диаметром 15 мм , внутренним – 13 мм и длиной 2000 мм , которые вставляются в корпус-трубу внутренним диаметром 60 мм, снабженную штуцерами вывода пермеата.
В торцах корпуса закрепляются концевые камеры. Очищаемая вода вводится во внутреннюю полость всех трубчатых элементов, а концентрат выводится с их противоположного конца. Пермеат удаляется из корпуса аппарата. Рабочая поверхность аппарата составляет около 0,5   м2. Для предотвращения забивания пор и снижения концентрационной поляризации необходимо обеспечивать высокую скорость раствора внутри трубок на уровне 2–4 м/с.

Достоинствами этих аппаратов являются возможность очистки растворов с большим количеством коллоидов, высокомолекулярных веществ, тонко- и грубодисперсных взвесей, вплоть до крупных, а также относительная легкость замены вышедших из строя модулей. Недостатком считается очень низкая удельная поверхность (плотность упаковки) мембран.

Трудность обеспечения равномерного нанесения внутреннего покрытия трубок и получения высокой селективности разделения обусловливает использование трубчатых элементов в основном для микрофильтрации и ультрафильтрации воды.

К трубчатым относятся и керамические мембраны. В специальном корпусе параллельно закрепляется заданное количество мембран. Плотность упаковки у аппаратов такого типа самая низкая. Они используются в случаях, когда требуется высокая химическая, температурная, радиационная и биологическая устойчивость материала мембран и корпуса аппарата [111–116]. Работают в режиме тангенциальной фильтрации.

Основная трудность в создании аппаратов с керамическими мембранами является их хрупкость и разность коэффициентов температурного расширения материалов корпуса и мембран, что усложняет уплотнительный узел в месте их сопряжения.

Мембранный фильтр с керамическими элементами

Мембранный фильтр с керамическими элементами

Рис. 3.37. Мембранный фильтр с керамическими элементами:

1 – корпус; 2, 3 – крышка; 4 – лапа опорная; 5 – фильтрующий элемент; 6 – доска трубная нижняя

У базовых модулей, выпускаемых отечественными производителями, поверхность фильтрации керамических мембран составляет 0,5; 1,1; 4; 8; 10; 20 м2.

Другой разновидностью трубчатых элементов стали разработанные в последние годы половолоконные модули (рис. 3.36, б ), которые по методам изготовления и конструкции аналогичны описанным ниже половолоконным, но имеют больший диаметр волокон-трубок: 3–5–8– 16 мм . Плотность упаковки таких элементов значительно выше, чем керамических, но поскольку они имеют тонкие непрочные стенки, то в отличие от керамических, они не выдерживают большого наружного давления при обратной промывке и имеют меньшую химическую стойкость. Как и другие трубчатые элементы, они должны работать в тангенциальном режиме фильтрации.

 

Rambler's Top100 Rambler's Top100