![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные закономерности мембранного фильтрования
Для идеальной мембраны при уменьшении объема фильтруемой жидкости концентрация высокомолекулярных соединений возрастает пропорционально уменьшению этого объема. Концентрация низкомолекулярных соединений в этой жидкости будет оставаться неизменной. За мембраной (в фильтрате) высокомолекулярные соединения отсутствуют, а концентрация низкомолекулярных соединений будет равна их концентрации в исходной жидкости и в концентрате.
СВМСисх < СВМСконц.
СНМСисх = СНМСконц. = СНМСфильт. Материальный баланс: МВМС+НМСисх. = МВМС+НМСконц. + МНМСфильт. Пример 1: Дано: Объем сточной воды – 10 л (V1) Концентрация низкомолекулярных соединений в исходной жидкости – 2 %. Концентрация высокомолекулярных соединений в исходной жидкости – 2 %. Объем концентрата – 2 л (V2). Определить концентрацияю: СВМСконц, СВМСфильт., СНМСконц., СНМСфильт.
Решение: Vф = 10-2=8 л Так как при уменьшении объема фильтруемой жидкости концентрация высокомолекулярных соединений возрастает пропорционально уменьшению этого объема, то СВМСконц = 10 % (в 5 раз снизился объем фильтруемой жидкости было 10 л, а осталось 2 л, а содержание СВМСисх = 2% - по условию задачи, то 5 × 2 = 10 %). СВМСфильт.=0 СНМСконц= СНМСфильт. = СНМСисх. = 2 %
Пример 2: Дано: Производительность мембраны по фильтрату = 1 л/(м2× мин) Площадь мембран = 1 м2 Исходный объем жидкости = 10 л Прошло 4 мин. Определить каков объем концентрата и фильтрата через 4 мин.
Решение: Объем фильтрата через 4 мин будет равен Vф = Q × t = 1× 4 = 4 л.
Vисх = Vконц + Vфильт
Vконц = Vисх - Vфильт = 10 – 4 = 6 л.
Для реальных мембран (в промышленности), которые не обладают 100%-ным задерживанием высокомолекулярных соединений (с размерами молекул больше, чем диаметр пор мембраны) вводится понятие селективность (избирательная способность).
j = 0 – 100 %. Селективность может быть привязана к определенному веществу (белку и т.д.) Чем больше j данной мембраны по данному веществу, тем лучше мембрана задерживает данное вещество. Селективность для каждого соединения и каждой мембраны устанавливается экспериментальным путем. Если при мембранном фильтровании желают максимально выделить или удалить из раствора высокомолекулярное соединение, то мембрану выбирают с высокой селективностью этих веществ. По низкомолекулярным соединениям (которые необходимы или нет в зависимости от задачи) селективность будет нулевой. Большое значение j играет при обратном осмосе, когда обрабатывают воду, придавая ей питьевые кондиции. Производительность мембран зависит от следующих факторов: - от температуры - от давления - от вязкости - от степени турбулизации потока жидкости над мембраной. Мембранные процессы и мембранные технологии в целом имеют один существенный отрицательный эффект – это явление концентрационной поляризации мембран. Вследствие этого явления задерживаемые частицы над мембраной обладают более высокой концентрацией, чем в основном объеме жидкости. Эти частицы создают своеобразный молекулярный слой, являющийся барьером для проходящего потока.
Вследствие роста концентрации задерживаемых частиц в определенный момент их молекулы начинают агрегироваться и оседать на поверхности мембраны в виде геля. Это явление называют гелевой поляризацией. И концентрационная и гелевая поляризация – отрицательные явления. На практике их пытаются устранить с помощью следующих приемов: - увеличение подвижности фильтруемой жидкости (снижение вязкости) - повышение температуры - турбулизацией потока над мембраной (увеличение скорости потока; применение турбулизационных насадок – препятствий; введение в жидкость включений в виде шариков, которые также турбулизируют поток; применение вибраций мембраны).
|