В конструкциях этого типа листовая мембрана складывается в гармошку (гофрируется) вместе с дренажным материалом и размещается вокруг центральной пермеатотводящей трубки (рис. 5.10). Далее концы укладки герметизируются с помощью клея и торцевых крышек, и образуется мембранный модуль (патрон), который устанавливают в напорном корпусе. Как правило, аппараты такого типа работают без отвода концентрата (режим тупикового фильтрования), поэтому используются для финишной очистки и стерилизации жидкостей и газов. На рисунке 5.11 показана конструкция мембранного аппарата, в котором предусмотрена периодическая регенерация мембран импульсом обратного тока пермеата. В одном корпусе может быть размещено несколько мембранных патронов.
Рис. 5.10. Принципиальная схема сборки патронного мембранного модуля
Рис. 5.11. Фотография и схема мембранного аппарата с патронным элементом
Аппараты с трубчатыми мембранными элементами
Мембранные аппараты такого типа появились одними из первых, но их промышленное применение до сих пор остается ограниченным из-за конструктивных недостатков. На рисунке 5.12 представлена конструкция трубчатого мембранного модуля.
Рис. 5.12. Конструкция трубчатого мембранного модуля
Концы нескольких (от 3 до 7) мембранных элементов с двух сторон залиты эпоксидным компаундом в виде гильзы диаметром 60-100 мм. Трубчатые корпуса мембранных элементов изготовлены из крупнопористого материала путем многослойной навивки на оправку пропитанного клеем синтетического или стекловолокна. Внутренняя поверхность трубок гладкая за счет использования при намотке более тонкого волокна. После двухстороннего формования концевых гильз на внутреннюю поверхность трубок наносят полупроницаемую мембрану методом, который рассматривался в главе 4.
Длина модуля – обычно 2 м, диаметр трубок – 13 мм. Тогда в одном модуле из 7 трубок площадь фильтрации составляет 0,5 м2. Понятно, что компактность таких аппаратов невысока – до 200 м2/м3.
Далее каждый модуль размещают в трубчатом корпусе, который функционально выполняет только роль сборника пермеата. На концах трубы между гильзами и торцевыми крышками (рис. 5.13) образуются распределительная камера исходного раствора и сборная камера концентрата.
Рис.5.13. Аппарат с трубчатым мембранным модулем
Аппараты такого типа применяются только в процессах ультра- и микрофильтрации и обычно только в тех редких случаях, когда разделению подвергаются загрязненные твердыми частицами жидкости.
По причине большого условного прохода для снижения влияния КП через мембранный аппарат приходится пропускать очень большие объемные расходы жидкости, что значительно ухудшает энергетику процесса разделения. Иногда для улучшения ситуации внутри мембранных каналов размещают турбулизаторы и вытеснители в виде стержней, шнеков и спиралей.