Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Основные принципы мембранного фильтрования / пищевая инженерия

Тангенциально-поточное фильтрование — это технологический процесс под давлением. Смесь жидкости с твердыми веществами контактирует с мембраной так, что жидкость поступает сквозь мембрану. Удерживаемое твердое вещество потоком «прометается» по поверхности мембраны, а через мембрану проходит лишь небольшое количество твердых веществ.

Поток жидкости через мембрану обусловлен градиентом гидравлического давления. В случае обратного осмоса и нанофильтрации осмотическое давление раствора направлено навстречу фильтрационному давлению. При ультра- и микрофильтрации осмотическое давление пренебрежимо мало из-за высокого молекулярного веса растворенных веществ.

При обратном осмосе и нанофильтрации растворенные вещества проходят через мембрану благодаря диффузии, обусловленной градиентом концентрации. Существуют модели, позволяющие растворенному веществу проходить сквозь крупные поры мембраны. При ультра- и микрофильтрации растворенные вещества проходят через крупные мембранные поры. Поскольку растворенные вещества — это макромолекулы и отдельные частицы, их поток обычно пренебрежимо мал.

Растворенное вещество, которое не проходит через мембрану, накапливается в тонком граничном слое вблизи поверхности мембраны и приводит к изменению концентрации в направлении, противоположном фильтрации. Растворенное вещество благодаря градиенту концентрации диффундирует через этот граничный слой. Это явление, называемое концентрационной поляризацией, играет важную роль во всех разновидностях тангенциально-поточного фильтрования, причем механизм диффузии зависит от типа растворенного вещества.

Накопление растворенного вещества в граничном слое создает сопротивление потоку жидкости. При обратном осмосе и нанофильтрации оно невелико, но при ультра- и микрофильтрации гидравлическое сопротивление граничного слоя значительно и зачастую превышает сопротивление мембраны. Кроме того, макромолекулы и частицы, достигая на поверхности мембраны насыщения, формируют гелевые слои, которые оказывают дополнительное сопротивление.

Работа системы мембранного фильтрования оценивается с точки зрения ее способности давать за короткое время большие объемы фильтрата и степенью чистоты фильтрата относительно концентрации растворенного вещества. Для этого применяются два универсальных параметра — поток пермеата и количество отфильтротного вещества. Поток пермеата J определяется как объем пермеата, проходящего через единицу площади мембраны в единицу времени (л/м² * ч):
Поток пермеата (проницаемость) J = Объем пермеата / площадь мембраны * время.

Количество отфильтрованного вещества определяется как отношение массы растворенного вещества, задержанного мембраной, к его массе в поступаемом потоке, и обычно выражается в процентах.

Математическая модель тангенциально-поточного фильтрования включает два уравнения переноса через мембрану (для жидкости и растворенного вещества), два уравнения переноса через граничный слой (для жидкости и растворенного вещества) и уравнение непрерывности. Универсальная математическая модель может описать большое число процессов тангенциально-поточного фильтрования, однако явления переноса на "обратноосмосном" конце спектра фильтрования коренным образом отличаются от явлений на его «микрофильтрационном» конце. Следовательно, характеристику мембранного фильтрования следует давать, используя две отдельные модели для разных концов этого спектра.

 

Друзья! FSHQ довольно молодой ресурс, мы группа создателей сайта имеем общее увлечение всей нашей жизни в лице этого проекта, мы пытаемся нести пользу людям. Мы не хотим, и не будем заваливать весь проект огромным количеством рекламы для того чтобы была финансовая возможность строить этот ресурс, потому мы решили обратиться к нашим читателям с просьбой поддержать наш проект, всего 5 рублей, большего не просим. Надеемся, что данная сумма не станет большой потерей для бюджета наших посетителей, эта помощь будет просто неоценима, для проекта это жизнь, а вместе с ним живем и работаем мы. Это очень важно для нас. Спасибо! VISA - 4276020013209090; WebMoney - R256677704329; Z164891118384;

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика