Баромембранные процессы. Хараев Г.И - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

Решение
На первой ступени ключевым компонентом является
белок. Его конечная концентрация 810
,,
=
⋅
=
бнбк
xx мас. %.
Определим с помощью формулы (2.11) расход ретанта пер-
вой ступени, переписав формулу в следующем виде:
б
I
бн
I
бк
I
H
I
K
x
x
LL
ϕ
1
,
,
−
=
.
Здесь верхний индекс «I» определяет номер ступени,
нижний индекс «б» определяет компонент – белок (далее
для лактозы будет использован индекс «л», для солей вме-
сте с примесями – «с»).
()
77,99101000
999,01
=⋅=
−
I
K
L кг/ч.
Расход пермеата на первой ступени найдем как раз-
ность расходов исходного раствора и ретанта:
89
2,90077,991000 =−=−=
I
K
I
H
I
LLW кг/ч.
Найдем концентрацию лактозы в ретанте первой сту-
пени:
918,5
1000
77,99
7,4
1,0
,,
=
⋅=
⋅=
−
−
л
I
H
I
К
I
лн
I
лк
L
L
xx
ϕ
мас. %
(Здесь и далее мы проводим расчеты, используя мас.
% вместо мас. долей, поскольку это в данной задаче хотя и
приводит к ошибкам, но упрощает запись).
Концентрация солей и примесей из-за нулевой се-
лективности мембраны будет как в ретанте, так и в пермеате
первой ступени равна концентрации, содержащейся в ис-
ходном растворе:
%1
,
=
I
ск
x , 1
,
=
I
сп
x мас. %.
Определим концентрацию белка и лактозы в пермеа-
те первой ступени, используя формулу (2.13):
81
3
999,0
1
999,0
1999,0
1
.
,
1
,
,
,,
10044,2
101
101
8,0
1
1
−
−
−
−
−
⋅=
−
−
=
−
−
=
б
б
б
I
бн
I
бк
I
бн
I
бк
I
бн
I
бп
x
x
x
x
xx
ϕ
ϕ
ϕ
мас. %;
565,4
7,4
918,5
1
7,4
918,5
1
7,4
1
1
1,0
1
1,0
11,0
1
,
,
1
,
,
,,
=
−
−
=
−
−
=
−
−
−
−
л
л
л
I
лн
I
лк
I
лн
I
лк
I
лн
I
лп
x
x
x
x
xx
ϕ
ϕ
ϕ
мас. %.
Проведем теперь аналогичные расчеты для второй
ступени, исходя из того, что для нее исходным раствором яв-
ляется пермеат первой ступени, ключевым компонентом –
лактоза.
Найдем расход ретанта второй ступени:
1,153
565,4
25
2,900
96.0
1
1
,
,
=
=
=
−
−
л
I
лп
II
лк
III
K
x
x
WL
ϕ
кг/ч.
Расход пермеата второй ступени:
1,7471,1532,900 =−=−=
II
K
III
LWW кг/ч.
Концентрация белка в ретанте второй ступени:
2
1
3
,,
10202,1
2,900
1,153
10044,2
−
−
−
−
⋅=
⋅=
=
б
I
II
K
I
бп
II
бк
W
L
xx
ϕ
мас. %.
Концентрация минеральных солей вместе с низкомо-
лекулярными примесями в ретанте второй ступени:
82 
                                  Решение                                                                          ϕ б −1
                                                                                                 xкI , б          ϕб
                                                                                             1−  I                                                  0 , 999 −1
       На первой ступени ключевым компонентом является                                          x                                          1 − 10    0 , 999
                                                                       xпI , б = xнI , б         н,б                            = 0,8                             = 2,044 ⋅ 10 − 3 мас. %;
белок. Его конечная концентрация xк,б = xн,б ⋅10 = 8 мас. %.                                                         −
                                                                                                                         1
                                                                                                                                                      −
                                                                                                                                                            1

Определим с помощью формулы (2.11) расход ретанта пер-                                              xкI , б            ϕб
                                                                                                                                             1 − 10       0 , 999
                                                                                              1 −  I           
                                                                                                                 
вой ступени, переписав формулу в следующем виде:                                                    xн.б        
                                                1
                                            −                                                                        ϕ л −1
                                       x кI ,б  ϕб                                              x кI , л          ϕл
                                                                                                                                                                    0 ,1−1
                          LIK = LIH  I  .                                                   1−  I                                           5,918              0 ,1
                                      x                                                        x                                        1−        
                                       н ,б                                                     н, л                                         4,7 
       Здесь верхний индекс «I» определяет номер ступени,               x пI , л = x нI , л                                   1
                                                                                                                                      = 4,7                              1
                                                                                                                                                                               = 4,565 мас. %.
                                                                                                                         −                                          −
нижний индекс «б» определяет компонент – белок (далее                               x                 5,918 
                                                                                                          I                  ϕл                                         0 ,1
                                                                                 1−               1−   к,л
                                                                                                               
для лактозы будет использован индекс «л», для солей вме-                            x                  4,7 
                                                                                                          I
сте с примесями – «с»).                                                                                 н, л

                                                                            Проведем теперь аналогичные расчеты для второй
                  LIK = 1000 ⋅ (10)
                                    −1 0 , 999
                                               = 99,77 кг/ч.
                                                                     ступени, исходя из того, что для нее исходным раствором яв-
       Расход пермеата на первой ступени найдем как раз-             ляется пермеат первой ступени, ключевым компонентом –
ность расходов исходного раствора и ретанта:                         лактоза.
                              89                                            Найдем расход ретанта второй ступени:
              W = LH − LK = 1000 − 99,77 = 900,2 кг/ч.
                I     I    I
                                                                                                                                  −
                                                                                                                                      1                                      1
                                                                                                                                                                        −
       Найдем концентрацию лактозы в ретанте первой сту-                                            x кII, л                        ϕл
                                                                                                                                                   25                     0.96
                                                                                        LIIK = W I  I                                    = 900,2                               = 153,1 кг/ч.
пени:                                                                                              x                                             4,565 
                           −ϕ л                     −0 ,1
                                                                                                    п, л                     
                     LI                  99,77 
         x = x ⋅  IК  = 4,7 ⋅ 
           I
           к,л
                 I
                 н, л                              = 5,918 мас. %
                     LH                  1000                               Расход пермеата второй ступени:
       (Здесь и далее мы проводим расчеты, используя мас.
% вместо мас. долей, поскольку это в данной задаче хотя и                                         W II = W I − LIIK = 900,2 − 153,1 = 747,1 кг/ч.
приводит к ошибкам, но упрощает запись).
      Концентрация солей и примесей из-за нулевой се-                           Концентрация белка в ретанте второй ступени:
                                                                                                                              −ϕ б                                                 −1
лективности мембраны будет как в ретанте, так и в пермеате                                          LII     153,1     
первой ступени равна концентрации, содержащейся в ис-                             x   II
                                                                                      к ,б    = x  KI
                                                                                            = 2,044 ⋅ 10 −3 
                                                                                                   I
                                                                                                   п ,б
                                                                                                                         
                                                                                                                     = 1,202 ⋅ 10 − 2
                                                                                                   W        900,2      
ходном растворе: x кI ,с = 1% , x пI ,с = 1 мас. %.
                                                                                               мас. %.
       Определим концентрацию белка и лактозы в пермеа-                    Концентрация минеральных солей вместе с низкомо-
те первой ступени, используя формулу (2.13):                         лекулярными примесями в ретанте второй ступени:
                                                                                                   82
                                    81

Страницы