мембранный элемент что это

МЕМБРАННЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ

МЕМБРАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Мембранные системы очистки воды одни из самых современных и решают практически все задачи по водоподготовке. Мембранные элементы отличаются своей универсальностью и точностью водоочистки. Процесс происходит благодаря наличию специального полупроницаемого барьера – пористой мембраны, расположенной между двумя секторами.

ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕМБРАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Принцип мембранной очистки основан на способности мембраны пропускать большой объем жидкости, задерживая при этом различные примеси. За счет определенных свойств и характеристик мембранных элементов (в зависимости от типа очистки), сквозь неё проходят молекулы воды, а растворенные в ней примеси, имеющие большие размеры – задерживаются, и не проходят через фильтрующий элемент. В итоге поток жидкости делится на две составляющие: очищенную воду и концентрат вредных примесей, который затем выводится через дренаж.

Преимуществом мембранной системы очистки является полное исключение возможности попадания вредных веществ в отфильтрованную жидкость. Это связано с тем, что мембранные элементы не накапливают в своем составе вредные вещества, как это происходит с накопительными очистными элементами (сорбционные фильтры, фильтры ионного обмена).

ТИПЫ МЕМБРАННОЙ ОЧИСТКИ

В зависимости от размера пор выделяют несколько типов мембранной очистки:

МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ.

Размер пор мембранных элементов составляет 0,1 – 1 мкм. Данные установки используются для первичной очистки от взвешенных частиц, осветления жидкости, а также для стерилизации растворов на пищевом и фармацевтическом производстве. Солевой состав жидкости при этом остается неизменным. Также микрофильтрация используется перед обратным осмосом, что позволяет увеличить срок службы мембран. Рабочее давление не должно превышать 0,02–0,3 МПа.

УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ.

Размер пор мембранных элементов варьируется от 0,01 мкм до 0,1 мкм. Применяются в основном для удаления органических и коллоидных частиц, вирусов и бактерий. Данный метод очистки позволяет сохранить минеральный и солевой состав жидкости. Системы ультрафильтрации имеют более широкий спектр применения в быту и промышленности, чем микрофильтрация и может использоваться как самостоятельный модуль очистки для стерилизации воды.

НАНОФИЛЬТРАЦИЯ.

Размер пор мембранных элементов составляет от 0,001- 0,01 мкм. В зависимости от конфигурации, задерживают от 10 до 85 % растворенных солей. Рабочее давление составляет от 3 до 20 атм. Применяются на пищевой промышленности (для обработки соков, ликероводочных изделий, молока), для получения питьевой воды практически из любых источников, кроме морей и океанов. Нонофильтрация позволяет удалять пестициды, микробиологические загрязнения, снижать солевой состав и окисляемость воды. При этом данный метод сохраняет гидрокарбонаты и хлориды, что делает метод идеальным для получения питьевой воды.

ОБРАТНЫЙ ОСМОС.

Системы обратного осмоса отличаются самым высоким показателем очистки за счет маленького размера пор. Они позволяют удалить до 99 % растворенных примесей и справляются с такими задачами, как удаление всех вирусов и бактерий, солей, органических соединений и железа. Такие системы очистки нашли широкое применение на промышленных производствах, в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, а также для бытовых нужд и т.д. Рабочее давление лежит в пределах 80 атм, однако может доходить и до 120 атм.

Начиная микрофильтрационными мембранами и заканчивая элементами обратного осмоса, размер пор сужается, а следовательно, увеличивается показатель очистки. Однако при уменьшении пор мембранного элемента, появляется большее сопротивление и необходимость в увеличении напора воды для качественной фильтрации. Помимо разделения мембранных элементов по типу очистки, они различаются по методу расположения мембран и могут быть рулонного типа, иметь плоские, трубчатые или половолоконные мембранные элементы.

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Благодаря своей универсальности, мембранные элементы нашли широкое применение, как в промышленности, так и для бытовых нужд. Основные сферы применения:

Источник

элемент мембранный

элемент мембранный
Элементарная ячейка мембранного аппарата, в которой конструктивно соединены мембрана, дренаж и герметик, защищающий внутреннее пространство от немембранного проникновения в него исходного раствора.
[РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра мембранной технологии]

Тематики

Смотреть что такое «элемент мембранный» в других словарях:

элемент мембранный половолоконный — Мембранный элемент, представляющий собой полые волокна, уложенные на опорную трубу. Элемент состоит из корпуса, половолоконной упаковки на опорной перфорированной трубе, штуцеров, уплотнителей, клеевых блоков, крышек и уплотнительных колец. [РХТУ … Справочник технического переводчика

элемент мембранный рулонный — Мембранный элемент, представляющий собой пакет из двух полупроницаемых мембран с расположенным между ними дренажным слоем, в виде спирали накрученный на пермеатоотводящую трубку. Вместе с пакетом накручивается сетка сепаратор, образующая… … Справочник технического переводчика

элемент мембранный трубчатый — Мембранный элемент, представляющий собой трубчатую мембрану, помещённую внутри трубчатого дренажа. [РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра мембранной технологии] Тематики мембранные технологии … Справочник технического переводчика

элемент патронный — Мембранный элемент, конструкция которого представляет собой листовую мембрану, сложенную в гармошку (гофрированную) вместе с дренажным материалом и размещённую вокруг центральной пермеатотводящей трубки. [РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра… … Справочник технического переводчика

сенсор мембранный — Чувствительный элемент аналитического устройства, снабжённый полупроницаемой мембраной для повышения избирательности. [РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра мембранной технологии] Тематики мембранные технологии … Справочник технического переводчика

ГОСТ Р 52720-2007: Арматура трубопроводная. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 52720 2007: Арматура трубопроводная. Термины и определения оригинал документа: 2.29 авария: Разрушение сооружений и/или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрывы и/или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Хлор — Запрос «Cl» перенаправляется сюда; см. также другие значения. 17 Сера ← Хлор → Аргон … Википедия

ГОСТ 23172-78: Котлы стационарные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23172 78: Котлы стационарные. Термины и определения оригинал документа: 47. Барабан стационарного котла Барабан D. Trommel E. Drum F. Reservoir Элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочей среды, для… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Гидроксид натрия — Гидроксид натрия … Википедия

Е524 — Гидроксид натрия [править] Наименование едкий натр, каустик, каустическая сода, едкая щелочь Химическая формула Na OH Молярная масса 39.9971 г/моль … Википедия

Источник

Сравнительные характеристики мембранных элементов

Основные сравнительные характеристики мембранных рулонных обратноосмотических элементов ведущих мировых производителей

Несмотря на то, что МП были открыты сравнительно давно (еще в 1748 году), настоящий прогресс в промышленном применении этих процессов связан с успехами в получении и переработке полимерных материалов в 60-70 годы ХХ века. Поэтому первые большие установки опреснения морской воды на основе обратноосмотических мембранных элементов появились только в середине 70-х годов ХХ века. И лишь совсем недавно, в середине 90-х годов, внедрение мембранных методов очистки воды стало носить поистине массовый характер.

Сегодня в условиях нехватки пресной воды в ряде государств и постоянно растущей потребности в очищенной воде со стороны промышленности основной областью применения МП стало получение питьевой и деминерализованной воды для промышленных нужд из различных по водоисточников.

Из всех МП наиболее широко в настоящий момент применяется обратный осмос: 80 – 85 % всех приложений используют именно этот процесс. И лишь 15 – 20 % приходится на долю всех остальных МП, хотя их доля в последнее время неуклонно растет.

Обратный осмос является одним из наиболее перспективных и экономичных методов получения очищенной (умягченной и деминерализованной воды), а также более экологически чистым в сравнении с ионообменными или сорбционными технологиями.

В ряде случаев обратный осмос (удаление из воды таких загрязнений, как аммоний, фтор, литий, бор и т.п.) вообще является практически единственным экономически оправданным методом.

В течение более чем 30 лет производители непрерывно совершенствовали характеристики ОО мембран и элементов на их основе, постоянно повышая как производительность и селективность, так и стойкость к химическим реагентам и различным загрязнениям, а также улучшать их гидравлические характеристики. За это время в ходе острой конкуренции сформировался достаточно небольшой круг ведущих производителей мембранных элементов (см. диаграмму, с полным перечнем производителей можно ознакомиться на сайте: www.tcn.zaq.ne.jp/membrane/english/MembManufE.htm).

В данном обзоре мы хотели бы привести и сравнить основные характеристики современных ОО элементов ведущих производителей (американских и японских компаний, а также продукцию относительно новой на этом рынке – корейской компании SAEHAN), которым принадлежит более 90% рынка всех мембран. Помимо этого мы хотели бы также обсудить дальнейшие тенденции в развитии рынка мембранных элементов.

В таблицах, приведенных ниже, указаны только характеристики стандартных ОО элементов номинальным диаметром 4 дюйма (100 мм) и 8 дюймов (200 мм) и номинальной длиной 40 дюймов (1016 мм), совместимых между собой по основным размерам. Все элементы диаметром 4 дюйма (100 мм) имеют выступающую пермеатную трубку с наружним диаметром 19 мм, элементы диаметром 8 дюймов (200 мм) – внутреннюю пермеатную трубку с диаметром 28,6 мм, элементы диаметром 8 дюймов (200 мм) с увеличенной поверхностью – внутреннюю пермеатную трубку с диаметром 38 мм.

Стоит также отметить, что основные характеристики элементов приведены при различных тестовых условиях, указанных в соответствующих каталогах.

Все данные, содержащиеся в таблицах, взяты из общедоступных источников (электронные каталоги и веб-сайты производителей).

Сравнивая основные характеристики мембранных элементов, приведенных в таблицах, можно сделать вывод, что однотипные мембранные элементы от различных производителей имеют, за редким исключением, довольно близкие характеристики. Этот факт, а также совместимость по геометрическим размерам делает их взаимозаменяемыми и позволяет конечному пользователю забыть о проблемах «совместимости» и выбора того или иного производителя. Следует также отметить, что главные улучшения характеристик мембран связаны со снижением рабочего давления (а значит и энергопотребления) при сохранении или повышении селективности, что особенно актуально при мембранном опреснении морских и высокосоленых вод. В частности, большая часть производителей (FilmTec, Hydranautics, TORAY) имеет в своем активе низконапорные мембраны для морских вод.

Помимо этого практически все производители стремятся увеличить плотность упаковки мембранных элементов, т.е. увеличить рабочую поверхность и производительность элемента при сохранении его размеров, гидравлических и механических характеристик. Это позволяет снизить материалоемкость, а значит и стоимость мембранной системы при одновременном повышении ее производительности.

Также существенно расширился рабочий диапазон рН, что позволяет проводить более жесткие и эффективные реагентные промывки без повреждения мембран и потери их характеристик, а значит и увеличить ресурс мембранных элементов.

Учитывая имеющиеся тенденции, можно ожидать, что в ближайшем будущем получат широкое распространение мембранные элементы больших диаметров (10, 12, 16 и более дюймов) и длин (60 дюймов) с огромной рабочей поверхностью. Например, компания Koch Membrane Systems является первой компанией, которая массово производит элементы диаметром вплоть до 18 дюймов и длиной 60 дюймов (торговая марка Magnum и MegaMagnum).

Также можно ожидать дальнейшего снижения рабочего давления мембранных элементов при сохранении или повышении селективности. Например, компании Hydranautics и TORAY уже имеют в своем арсенале сверхнизконапорные ОО элементы с минимальной селективностью 99% при рабочем давлении ниже 7 бар, чего пока нет у других компаний. Компания GE Water вывела на рынок (пока только для бытовых и коммерческих применений) ОО мембраны сверхнизкого давления (4-5 бар) и средней селективности 95%, работающие от давления водопроводной сети.

Стоит также отметить, что продукция компании SAEHAN, несмотря на относительно недавний выход компании на мембранный рынок, по своим характеристикам практически ни в чем не уступает более старым и именитым производителям. Можно также ожидать появления на этом рынке китайских производителей с их сверхнизкими ценами, что может несколько повлиять на общий уровень цен на мембранные элементы.

Возможно, в ближайшем будущем достигнута давняя мечта всех производителей – хлоростойкие полиамидные обратноосмотические элементы с приемлемой для коммерческого применения ценой и высокими значениями производительности и селективности. По крайней мере, многие производители давно ведут разработки в этой области, а уже упомянутые ранее компании Hydranautics и TORAY уже имеют в своем арсенале хлоростойкие нанофильтрационные мембраны из синтетических полимеров (полипиперазинамид, сульфированный полиэфирсульфон и др.).

Широкий спектр производимых мембранных элементов, позволяет их широко применять в различных областях водоподготовки. Высокоселективные мембранные элементы с селективностью 99,2-99,7% широко применяются в схемах глубокой деминерализации воды, их применение дает возможность снизить общую минерализацию исходной питающей воды в 100-200 раз, и достигать электропроводности фильтрата 2,0-3,0 мкСм/см. Низконапорные и ультранизконапорные мембранные элементы обладают меньшей селективностью, но большей производительностью по фильтрату, что позволяет получать воду с большим содержанием микроэлементов в очищенной воде и широко применять такие мембранные элементы в области получения высококачественной питьевой воды, а также в пищевой промышленности. Нанофильтрационные мембранные элементы обладают более высокой производительностью, по сравнению с обратноосмотическими элементами, а их селективность может значительно различаться. Так, например, селективности нанофильтрационных мембранных элементов производимых компанией DOW могут быть от 50,0 до 90,0%. Такой широкий диапазон мембран дает возможность выбора того или иного типа нанофильтрационных элементов для получения очищенной воды необходимого качества. Опреснение высокоминерализованных вод методом обратного осмоса с применением «морских» мембранных элементов позволяет получать пресную воду для водоснабжения в одну ступень фильтрования, благодаря высокой плотности и селективности мембранного полотна. Такие системы дают возможность получать пресную питьевую воду из морской с минимальными затратами энергии.

Подводя итог нашему обзору, можно сказать, что прогресс в этой области идет стремительными темпами и мембранные методы разделения сегодня – это уже отлаженная и надежная технология для получения чистых продуктов в самых разных областях.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник

Вся правда о мембранах.

В статье вы узнаете о мембранах – что это такое, как они различаются, какими особенностями характеризуются.

Мембраной называют любой материал, который будучи изготовленным в форме тонкой пленки (0,05-2 мм), приобретает способность оказывать селективное сопротивление переносу различных компонентов жидкости или газа и, в силу этого, позволяет отделять некоторые компоненты (частицы, растворенные вещества или растворители) обрабатываемой жидкости.
Классификация мембран может основываться:
• на ее структуре
• на способе и режиме переноса через мембраны воды и растворенных в ней веществ
• на функции, исполняемой мембраной

Рис.1 Мембраны ультрафильтрации и обратного осмоса

Факт 1 Структура мембран влияет на ее предназначение

По своей структуре, мембраны могут быть однородными, асимметричными или композитными.

Рис.2 Принципиальная схема структуры однородных, асимметричных и композитных мембран

Однородные мембраны
Такие мембраны характеризуются однородностью структуры по всей толщине. Они могут быть пористыми или плотными.
Мембраны с однородной структурой используются в микрофильтрации.

Асимметричные мембраны
Изготавливаемые из одного материала, асимметричные мембраны образованы двумя наложенными друг на друга слоями: наружной пленкой, имеющей очень малую толщину (0,1-1 мкм), и гораздо более толстым (100-300 мкм) подстилающим слоем, часто упрочняемым текстильной основой. Способность таких мембран к разделению в первую очередь определяется свойствами наружной пленки, тогда как подстилающий слой обеспечивает механическую прочность мембраны, не оказывая сопротивления переносу вещества.
В тех случая, когда мембраны имеют форму полых волокон, такую пленку называют внутренней, если она покрывает внутренний слой волокна, и внешний – если она располагается на наружной стене волокна.
Мембраны с асимметричной структурой используются в ультрафильтрации, обратном осмосе и нанофильтрации.

Композитные мембраны
Технологии, разработанные сравнительно недавно, позволяют формировать слой исключительно тонкой пленки на имеющейся пористой основе, которая сама по себе иногда тоже является асимметричной. Два соединяемых материала обычно имеют разную природу, что позволяет наилучшим образом использовать свойства каждого из них (механические свойства одного и селективность другого).
Так, мембраны для процессов осмоса, называемые тонкопленочными композитами, имеют очень тонкий (гораздо меньше 1 мкм) полупроницаемый слой из полиамида, нанесенный на подложку. Этой подложкой часто служит мембраны ультрафильтрации из полисульфона.
Композитные мембраны используются в ультрафильтрации, обратном осмосе и нанофильтрации.

Факт 2 Механизм переноса компонентов через мембрану определяет ее предназначение

Эти механизмы можно разделить на 4 группы: фильтрация, солюбилизация-диффузия, проникание (газов), диализ.

Рис.3 Механизмы переноса компонентов через мембраны

Факт 3 Можно выделить 6 основных функций мембран

По своим функциям мембраны делятся на мембраны обессоливания, осветления, дегазации, дистилляции, отделение пара и диализные мембраны

Рис. 4 Типы фильтрации на мембране

Рис. 5 Технологические процессы на основе проникновения через мембрану

Источник

Мембранный элемент

Область применения: изобретение относится к аппаратуре для разделения газовых смесей, в частности воздуха, и может найти свое применение в химической промышленности и в медицине. Сущность изобретения заключается в мембранном элементе для разделения воздуха, состоящем из полых полимерных волокон, намотанных на металлическую основу, в которой последняя выполнена в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями на одном опорном стержне, имеющем в средней части диск с диаметром, равным 4-6 диаметрам опорного стержня, при этом на последний производится намотка полых волокон, сформованных из смесей поли-4-метилпентенов-1, имеющих различные индексы расплава. Элемент обеспечивает высокую газопроизводительность и увеличенный ресурс paбoты. 1 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Известно устройство с полупроницаемой мембраной для разделения газов. Устройство позволяет менять состав смеси и содержит минимум одну ячейку с камерами, разделенными полупроницаемой мембраной. Камеры сообщаются таким образом, что смесь в них движется противотоком. В устройстве имеется приспособление, которое создает разность давлений по обе стороны мембраны. В устройстве имеется вход для смеси и выход для смеси с измененным содержанием компонентов. Устройство применяется для обогащения воздуха кислородом (заявка Франции N 2464088, кл. B 01 D 53/00, опублик. 1981 г.) Основным недостатком этого устройства является недостаточно высокая газопроизводительность, что снижает эффективность его использования.

Известен мембранный элемент для разделения газожидкостных смесей и аппарат на основе такого элемента.

Аппарат выполнен в виде корпуса, снабженного крышкой, штуцерами для входа и выхода разделяемой смеси и пакетом мембранных элементов.

Мембранные элементы состоят из плоских мембран и пористых носителей, из которых каждый выполнен в форме двух пластин, плоских с одной стороны и ребристых с другой, причем обращенных ребристыми сторонами друг к другу. Пакет мембранных элементов заключен в эластичную оболочку, плотно прилегающую к поверхностям элементов (см. заявку Франции N 2511260, кл. B 01 D 53/00, опублик. 1983 г.) Основным недостатком этого элемента является недостаточная плотность упаковки мембран и в связи с этим недостаточно высокая газопроизводительность.

Известен также мембранный модуль из полых волокон, содержащий по меньшей мере один пучок И-образных полых волокон, причем оба конца каждого волокна заделаны в заливочную массу, а открытые концы полых волокон впадают в наружный торец заливочной массы. Модуль характеризуется тем, что каждый пучок полых волокон состоит из частичных пучков, которые имеют различную длину. Полые волокна по меньшей мере в области полукруглого изгиба расположены в основном слоями. По меньшей мере два частичных пучка в этой области расположены в другом слое. Указанные слои проходят в основном параллельно продольной оси модуля. Продольные оси слоев и продольная ось модуля в основном совпадают. Слои в продольном направлении образуют друг с другом угол (см. заявку Европатента N 0371189, кл. B 01 D 63/02, опублик. 1990 г.) Основным недостатком этого модуля является высокое гидравлическое сопротивление газовому потоку, возникающее в местах перекрещивания волокон.

Известно также устройство для разделения жидких или газовых смесей.

Для обеспечения более высокой плотности упаковки мембраны при низких потерях потока пермеатное пространство поволоконного мембранного модуля выполнено в виде продольного трубчатого сосуда с гильзой, расположенной перпендикулярно продольной оси сосуда. В гильзе размещена мембранная ячейка, содержащая пучок полых волокон, открытые концы которых соединены с трубопроводами входа и выхода разделяемой смеси (см. патент Германии N 4039967, кл. В 01 D 63/02, опублик. 1992 г.) Основным недостатком этого устройства является высокое гидравлическое сопротивление в слое.

Задачей, положенной в основу создания изобретения, является разработка конструкции мембранного элемента для разделения воздуха, обеспечивающей высокую газопроизводительность при увеличенном ресурсе работы элемента при малом гидравлическом сопротивлении в слое.

Поставленная задача решается мембранным элементом для разделения воздуха, состоящим из полых полимерных волокон, намотанных на металлическую основу, в котором последняя выполнена в виде двух усеченных конусов, соединенных большими основаниями на одном опорном стержне, имеющем в средней части диск с диаметром, равным 4-6 диаметрам опорного стержня, при этом на последний производится намотка полых волокон, сформованных из смесей поли-4-метилпентенов-1, имеющих различные индексы расплава.

При этом согласно настоящему изобретению на опорный стержень наматывают полые волокна, сформованные из смеси поли-4-метилпентенов-1 с индексом расплава 100-180 г/10 мин, взятого в количестве 75-95 мас.% и с индексом расплава 20-50 г/ 10 мин, взятого в количестве 5-25 мас.% от массы волокна.

Сущность изобретения состоит в том, что разработана оригинальная конструкция мембранного элемента для разделения воздуха, состоящая из двух усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями, сблокированных на одном опорном стержне. В средней части стержня устанавливают металлический диск определенного размера. Толщина слоя намотанных при этом волокон в мембранном элементе будет уменьшаться в направлении от меньших оснований конусов к большему основанию, то есть к середине элемента.

При этом сопротивление выходу проникшего в межволоконное пространство газового потока будет меньшим, что в конечном счете приводит к увеличению удельной производительности мембранного элемента и ресурса работы элемента.

Согласно данных, полученных при испытании описываемой конструкции, удельная газопроизводительность возросла на 10-14% по сравнению с контрольным мембранным элементом, выполненным в виде цилиндра с намотанными на него полыми полимерными волокнами из 4-полиметилпентена-1.

Размер диска, установленного в середине опорного стержня, определен экспериментально, и он имеет диаметр, равный 4-6 диаметрам опорного стержня, обусловлен необходимостью создания оптимальной толщины слоя волокон в середине мембранного модуля, в которой газовому потоку обеспечивается минимальное гидравлическое сопротивление.

Согласно предлагаемому изобретению намотка полых полимерных волокон производится на опорный стержень.

Полые волокна огибают внешний обод диска, образуя полость. Поскольку количество нитей полых волокон, уложенных в поперечном сечении мембранного элемента по диску и в области концов элемента, зафиксированных эпоксидной смолой, одинаково, а толщина слоя уложенных волокон в этих сечениях обратно пропорциональна квадрату диаметров (вследствие равенства площадей), то толщина слоя волокон на диске будет меньше их толщины области эпоксидного блока, что обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление слоя волокон газовому потоку.

Для намотки на опорный стержень используется смесь из поли-4-метилпентенов-1, имеющих различные показатели текучести расплава, так называемый индекс расплава, который соответствует следующим показателям: 75-95 мас.% от смеси полимера берется с индексом расплава 100-180 г/10 мин; 5-25 мас.% от смеси полимера берется с индексом расплава 20-50 г/10 мин.

Из смеси этих полимеров формуют полое волокно, подлежащее намотке.

Наличие смеси полимеров в волокне обуславливает оптимальные вязкостные характеристики исходного сырья и позволяет избежать наличия дефектов структуры получаемых волокон и их равномерную толщину по всей длине волокна. Полученные таким образом волокна имеют проницаемость на 5-10% выше известных, при той же селективности разделения газов.

В результате использования мембранного элемента вышеописанной конструкции и намотки полимерного волокна вышеуказанного состава удается значительно повысить газопроизводительность элемента, в частности на 15-20%. Это преимущество позволяет, кроме того, увеличить ресурс работы, обеспечив расход гипоксической газовой смеси, т.е. смеси, имеющей пониженное содержание кислорода более 60 л/мин, что расширяет возможность практического использования элемента.

На чертеже изображен мембранный элемент по фронтальному разрезу.

Мембранный элемент, изображенный на чертеже, состоит из стержня 1, слоя полых полимерных волокон 2, полости 3, диска 4, эпоксидного блока 5, герметичных камер 6, крышек 7, гаек 8, канала входа газа 9 и канала выхода газа 10.

Возможность реализации изобретения подтверждается следующими конкретными примерами.

Пример 1. Мембранный элемент, изображенный на чертеже, изготавливают следующим образом.

При намотке полые волокна 2 огибают внешний обод диска 4, образуя полость 3.

После намотки необходимого количества полых волокон 2 и полного отверждения эпоксидного компаунда в блоках 5 производят обрезку нитей по торцам элемента, при этом вскрываются каналы полых волокон, затем надевают по концам элемента крышки 7, которые поджимают гайками 8. В результате образуются две герметичные камеры 6 на входе и выходе из элемента.

Пример 2. Мембранный модуль работает следующим образом.

Сжатый воздух от компрессора через канал входного отверстия 9 подается в одну из герметичных камер 6, откуда попадает внутрь каналов полых волокон 2 на основе поли-4-метилпентена-1. Проходя внутрь каналов, воздух разделяется и обедняется по кислороду, который проходит через стенки волокон и попадает в межволоконное пространство и затем в окружающую среду. Обогащенный азотом воздух выходит из каналов волокна на другом конце элемента во вторую герметичную камеру 6 и направляется потребителю.

Использование вышеописанного мембранного элемента позволяет обеспечить следующие преимущества: повышенную на 15-20% по сравнению с известными элементами газопроизводительность; высокий ресурс работы элемента с одновременной надежностью и простотой сборки и работы конструкции.

1. Мембранный элемент для разделения воздуха, состоящий из полых полимерных волокон, намотанных на металлическую основу, отличающийся тем, что основа выполнена в виде двух усеченных конусов, соединенных на одном опорном стержне, имеющем в средней части диск с диаметром, равным 4-6 диаметрам опорного стержня, при этом полые волокна сформованы из смеси поли-4-метилпентенов-1, имеющих различные индексы расплава.

2. Мембранный элемент по п.1, отличающийся тем, что полые волокна, намотанные на основу, сформованы из смеси 75-95 мас.% поли-4-метилпентена-1 с индексом расплавки 100-180 г/10 мин и 5-25% поли-4-метилпентена-1 с индексом расплава 20-50 г/10 мин.

Источник