Апарат для дослідження селективних властивостей дифузійних мембран

Корисна модель належить до пристроїв для дослідження фізико-хімічних властивостей селективних дифузійних (непоруватих) мембран, зокрема їх селективності (здатності до розділення) І набухання та може бути використана при виготовленні та/або виборі мембран для конкретного технологічного процесу розділення рідких однорідних систем первапорацією (випаровуванням крізь дифузійну мембрану). Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є апарат для дослідження селективних властивостей дифузійних мембран, що містить вертикальний корпус, який розділено по висоти плоскою дифузійною мембраною на верхню завантажувальну камеру, обладнану мішалкою та оболонкою для циркуляції теплоносія, І нижню парову камеру, обладнану штуцером відведення пермеату і яка сполучається з вакуум-магістраллю [1]. Цей апарат дозволяє вести дослідження властивостей дифузійних мембран в залежності від градієнту тиску і температурного напору по обидва боки мембрани. Однак, виконання в нижній паровій камері поверхні конденсації пари, що пройшла крізь мембрану, у вигляді циліндра, поверхня якого має сталу температуру і який розташовано перпендикулярно до мембрани, значно ускладнює визначення властивостей останньої залежно від градієнту температури в нижній паровій камері апарата, тому що в даному випадку можна визначити лише загальний температурний напір по обидва боки мембрани. При проектуванні ж мембранних апаратів крім того необхідно знати залежність властивостей мембрани не тільки від різниці температур мембрани та поверхні конденсації, але й від відстані між останніми, яка суттєво впливає на розміри мембранної апаратури. В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалення апарата для дослідження селективних властивостей дифузійних мембран, що містить вертикальний корпус, який розділено по висот! плоскою дифузійною мембраною на верхню завантажувальну камеру, обладнану мішалкою та оболонкою для циркуляції теплоносія, і нижню праву камеру, обладнану штуцером відведення пермеату і яка сполучається з вакуум-магістраллю, шляхом встановлення в нижній паровій камері паралельно дифузійній мембрані з можливістю переміщення по висоті стінки, яка охолоджується, що забезпечує можливість дослідження властивостей мембрани залежно від градієнту температури в нижній, паровій камері та за рахунок цього проектувати мембранну апаратуру, що матиме оптимальні розміри. Встановлення в нижній паровій камері паралельно дифузійній мембрані з можливістю переміщення по висоті стінки, яка охолоджується, дозволить точно визначати властивості мембрани (селективність, набухання) залежно від градієнту температури в нижній паровій камері, тобто в залежності не тільки від різниці температур між мембраною та поверхнею конденсації (стінкою, що охолоджується), але й від відстані між ними, що суттєво впливає на габарити нижньої парової камери та мембранного апарата в цілому. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено продольний розріз апарата. Апарат для дослідження селективних властивостей дифузійних мембран містить вертикальний корпус 1, який розділено по висоті плоскою дифузійною мембраною 2 на верхню завантажувальну камеру 3, закриту кришкою 4, та нижню парову камеру 5 з днищем 6. Плоска дифузійна мембрана 2 притискається до внутрішнього фланця 7 нижньої парової камери 5 кільцем 8 за допомогою кріпильних деталей 9. Верхню завантажувальну камеру 3 обладнано оболонкою 10 для циркуляції теплоносія та мішалкою 11 (якнайкраще магнітною) з приводом 12, термопарою 13 для вимірювання температури системи, що розділяється, штуцером 14 для подачі останньої та повітряним клапаном 15. Нижню парову камеру 5 обладнано штуцером 15 відведення пермеату 1 штуцером 17, який сполучається з вакуум-магістраллю. Крім того, в нижній паровій камері 5 паралельно дифузійній мембрані 2 встановлено стінку 18, що охолоджується, яка являє собою торцеву поверхню порожнього диску 19 з перегородкою 20 та коаксіальними трубками 21 І 22, які мають можливість переміщення по висоті з фіксацією в заданому положенні. Апарат працює таким чином. За умови знятої верхньої завантажувальної камери 3 між внутрішнім фланцем 7 нижньої парової камери 5 та кільцем 8 за допомогою кріпильних деталей 9 розташовують плоску дифузійну камеру 2, селективні властивості якої досліджуються. Потім до нижньої парової камери 5 приєднують верхню завантажувальну камеру З І встановлюють необхідну відстань між плоскою дифузійною мембраною 2та стінкою 18, що охолоджується, шляхом переміщення трубки 22 (разом з трубкою 21) в днищі 6 нижньої парової камери 5 (при цьому з метою полегшення встановлення на трубці 22 може бути нанесена вимірювальна шкала). В трубку 21 подають холодоагент, який завдяки наявності перегородки 20 забезпечує рівномірне температурне поле на стінці 18, що охолоджується, а штуцер 17 сполучають з вакуум-магістраллю. Через штуцер 14 до верхньої завантажувальної камери 3 заливають вихідну суміш, що підлягає розділенню. Після цього вмикають привод 12 мішалки 10, здійснюючи при цьому контроль температури вихідної системи за допомогою термопари 13. Внаслідок селективних властивостей матеріалу мембрани один або декілька компонентів вихідної суміші (пермеат) у вигляді пари проникають крізь неї, конденсуються на поверхні стінки 18, що охолоджується, стікаючи по боковій поверхні порожнього диску 19, потрапляють на днище 6 і через штуцер 16 видаляються з апарата. При цьому дослідження властивостей плоскої дифузійної мембрани 2 можуть вестись як при вакуумуванні нижньої парової камери 5, так і без нього. В процесі розділення вихідної суміші її об'єм в верхній завантажувальній камері 3 зменшується, при цьому сталість тиску в камері забезпечується наявністю повітряного клапану 15. Застосування даного технічного рішення за умови нескладної конструкції забезпечує можливість дослідження властивостей дифузійних мембран в залежності від перепаду, тиску І температури по обидва Π боки.