Баромембранные процессы. Хараев Г.И - 48 стр.

       При заданной величине коэффициента очистки и вы-     кг, его концентрации по компонентам x0HC и x0BC и коэффи-
бранном типе мембран единственным параметром, с помо-
                                                            циент очистки раствора от компонента НС K 0 = x0HC X KHC ,
                                                 W
щью которого можно воздействовать на величину об , сна-     где x KHC - концентрация компонента НС в очищенном раство-
                                                  L0
чала резко уменьшается, затем снижение становится незна-    ре. Примем для общности, что растворитель может быть с
чительным.                                                  примесями компонентов НС и ВС, концентрации их в раство-
       Выбор числа ступеней является задачей технико-       рителе x pHC и x pBC . (Заметим, что должно выполняться огра-
экономического расчета. При отсутствии исходных данных,     ничение на концентрацию в растворителе компонента НС:
требуемых для выполнения такого расчета, можно в качест-    x HC
                                                              p  < xKHC (1 − ϕ HC ) ). Будем считать , что удельная производи-
ве рабочего выбирать число ступеней, при котором Wоб
                                                            тельность мембраны G и ее селективность по компонентам
приблизительно в 1,5 раза больше минимальной величины,
определяемой (7.41). Обычно это от 5 до 10 ступеней.        ϕ HC и ϕ BC нам известны и в процессе диафильтрации оста-
                                                            ются постоянными.
        Перейдем теперь к рассмотрению периодической               Выведем при этих условиях формулы, необходимые
диафильтрации, упрощенная схема которой изображена на       для определения количества растворителя и пермеата, кон-
рис. 7.7.                                                   центрации компонентов в очищенном растворе, и получим
                                                            выражения, позволяющие найти время диафильтрации в ап-
                                                            парате с известной поверхностью мембраны, необходимую
                                                            для проведения процесса в заданное время.
                                                                   Пусть в момент времени τ концентрации в аппарате
                                                            имеют некоторые текущие значения x HC и x BC , а текущая
             Рис. 7.7. Схема периодической диафильтрации
                                                            концентрация компонента НС в пермеате x пНС . Для аппарата
                                                                                                                      (
                                                            идеального смешения она будет равна xпНС = 1 − ϕ НС x HC . За      )
       Мембранный аппарат заполняется раствором, кото-      время dτ от τ до τ + dτ в аппарат войдет dW ⋅ x кг ком-       НС
                                                                                                                          п
рый нужно очистить. После этого в аппарат посредством
насоса подается растворитель, причем расход растворителя    понента НС, где dW – количество растворителя и пермеата за
равен расходу пермеата. Раствор в аппарате интенсивно пе-   время dτ . За это же время dτ количество компонента НС в
ремешивается, так что можно считать его состав постоян-     аппарате изменится на L0 ⋅ dx HC . Таким образом, можно за-
ным в каждый момент времени в любом сечении аппарата,       писать следующее уравнение:
что соответствует модели идеального смешения. Темпера-
тура и давление в аппарате также поддерживаются постоян-
                                                            L0 ⋅ dx HC = dW ⋅ x HC
                                                                                p − dW ⋅ x p
                                                                                           HC
                                                                                                                  (        )
                                                                                              = dW ⋅ x pHC − dW ⋅ 1 − ϕ HC x HC . (7.60)
ными.                                                                Разделим переменные:
     Пусть нам заданы количество исходного раствора L0,       dx HC =
                                                                        dW HC dW
                                                                         L0
                                                                            xp −
                                                                                 L0
                                                                                       (       )
                                                                                    1 − ϕ HC x HC =
                                                                                                    dW HC
                                                                                                     L0
                                                                                                            [         (
                                                                                                        x p − 1 − ϕ HC x HC ;  ) ]
                              95
                                                                                               96