190861. lajstromszámú szabadalom • Membránszeparációs berendezés
1 190.86* 2 A találmány tárgya membránszeparációs berendezés, oldott anyagok ultra- és hiperszűréssel történő elválasztására. A membránszeparáció olyan anyagelválasztási módszer. amely lehetővé teszi különböző anyagok molekulanagyság- és kiterjedés szerinti szétválasztását. A membránszeparációs eljárások közé tartozó ultra- és hiperszűrés olyan elválasztási technológia, amely során a folyadékokban levő oldott anyagok és az oldószer elkülönítése hidrosztatikus nyomás hatására jön létre az erre a célra kifejlesztett féligáteresztő hártyák (membránok) segítségével. Az anyagelválasztás hagyományos módon a membránokat magába foglaló modulokban, illetve modulokból összeállított permeátorokban megy végbe. A modul előállításának fő követelményei a nagy térfogatsűrűség (az egységnyi térfogatban elhelyezkedő membránfelület), az egyszerű szerelés és csere, a kezelt folyadék egyenletes elosztása, jó áramlási feltételek biztosítása, a modulon belüli nyomásesés kis szinten tartása, a megfelelő mechanikai szilárdság és a holt terek kiküszöbölése. A síkmembránokkal üzemelő membránszűrők esetében a fenti követelmények többsége biztosítható, gondot jelent azonban a folyadék eloszlatása és a koncentrációs polarizációt megakadályozó áramlási körülmények megoldása. Az eddig ismert készülékeknél az egyenletes folyadékelosztást a folyadékvezető lemezek vagy tárcsák felületén kiképzett terelő bordák segítségével oldják meg (például DDS ultra- és hiperszűrők). Ezek belső ellenállása azonban nagy, így természetesen lényegesen nagyobb szivattyúteljesítményt is igényel. A membránon átjutó szűrlet (permeátum) gyűjtésére porózus anyagokból (színterekből) készült vagy finoman perforált, rendszerint két rétegből összeállított korongok vagy lemezek használatosak. A fémből készült szinterek alkalmasak ugyan a permeátum gyűjtésére, de üzemi berendezésekben nagy súlyuk és magas előállítási költségeik miatt nem felelnek meg. A jelenleg ismert műanyag szinterek csak igen kis nyomásterhelés mellett használhatók. A perforált műanyag és fém alátétek készítése. összeillesztése munkaigényes művelet. A találmány célkitűzése olyan berendezés kialakítása, mely az ismert berendezések hátrányait kiküszöböli, és egyben az összes, fentiekben részletezett követelményt kielégíti. A fenti célkitűzést olyan membránszeparációs berendezéssel valósítjuk meg. melynek legalább egy-egy folyadékbevezető és -elvezető egysége, legalább egy folyadékterelő tárcsája, legalább egy permeátumgyűjtő tárcsája, valamint folyadékterelő és permeátumgyűjtő tárcsa között rendre elhelyezett membránja van. A találmány szerinti berendezésre jellemző, hogy a folyadékterelő tárcsa mindkét felületén, a belső furattól kifelé elhelyezkedő, a külső kerület felé sugárirányú áttörésekkel ellátott folyadékeloszlató hornya és a külső kerületétől befelé kör mentén elhelyezkedő folyadékáteresztő nyílásai vannak, és miközben a belső folyadékeloszlató horony és a külső kerület között a tárcsa kifelé 2 növekvő kónikus kiképzésű, és/vagy a permeátum gyűjtőtárcsa mindkét oldalán koncentrikus permetáum elvezető hornyok vannak, míg belsejében, a külső kerület közelében legalább egy permeátum kivezető nyílással, ellátott, körben futó permeátum elvezető járata és legalább egy. a permeátum elvezető járatot és a legbelső koncentrikus permeátum elvezető hornyot összekötő, valamennyi permeátum elvezető hornyot áttörő belső permeátum gyűjtő járata van. A találmány szerinti membrán szeparációs berendezés egy célszerű kiviteli alakja esetén a gyűjtőtárcsa két, oldhatatlan kötéssel összekapcsolt részből épül fel. A találmány szerinti membrán szeparációs berendezés egy további célszerű kiviteli alakja esetén a gyűjtőtárcsa két része a belső felületén levő féljáratok mentén van összeillesztve. A berendezés egy további célszerű kiviteli alakja szerint a folyadékterelő tárcsa és/vagy a permeátum gyűjtőtárcsa előnyösen fröccsöntött tárcsa. A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakját a csatolt ábrák alapján részletesen ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti berendezés elvi elrendezése, és a folyadék áramlási útja, a 2. ábra a folyadékterelő tárcsa egy célszerű kiviteli alakjának felülnézete, a 2a. ábra a 2. ábra szerinti folyadékterelő tárcsa oldalnézete, a 3. ábra a permeátum gyűjtőtárcsa egy célszerű kiviteli alakjának felülnézete, a 3a. ábra a 3. ábra szerinti gyűjtőtárcsa metszete, és a 4'. ábra egy párhuzamos anyagfeladású, szerelt membránoszlop sematikus elrendezése. Az 1. ábrán látható, hogy az elválasztandó oldat az 1 folyadékbevezető egységen keresztül lép a berendezésbe, és a 3 folyadékterelő tárcsa 7 folyadékeloszlató hornyán és az azon levő 6 áttöréseken keresztül éri el az 5 membránt. Az oldat egy része az 5 membránon áthaladva a 4 permeátum gyűjtőtárcsa 9 permeátum elvezető hornyaiba jut, majd a 11 permeátum elvezető járaton és a 12 permeátum gyűjtő járaton keresztül a 10 permeátum kivezető nyíláson a rendszerből eltávozik, míg az anyagáram másik része a 3 folyadékterelő tárcsa 8 folyadékáteresztő nyílásain keresztül a 3 folyadékterelő tárcsa felső oldalára jut, ahol a folyadék egy része a következő 5 membránon keresztül a következő 4 permeátum gyűjtő tárcsába kerül, míg az anyagáram másik része a 3 folyadékterelő tárcsa belső 7 folyadékeloszlató hornya felé halad, és azon keresztül a következő 3 folyadékterelő tárcsa alsó oldalára áramlik. A 3 folyadékterelő és 4 permeátum gyűjtőtárcsák egymás utáni kapcsolásával lényegében tetszés szerinti méretű berendezést alakíthatunk ki. A tárcsák számának növelését természetesen befolyásolja a nyomásesés. Ezért célszerű korlátozott számú tárcsák (célszerűen legfeljebb 20 nv szűrőfelület) alkalmazása, és az azokból összeállított egységek párhuzamos elrendezése. Egy ilyen lehetséges szerelt membránoszlop sematikus elrendezését mutatja a 4. ábra. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
