Баромембранные процессы и аппараты. Николаев Г.И - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕМБРАННЫХ
ПРОЦЕССОВ
Сам процесс мембранного разделения систем подчиня-
ется основным законам массопередачи, и массовый поток М
вещества определяется кинетическим уравнением:
τ
PFKM
MM
∆
= , (1)
где М – количество вещества, проходящего через мембрану,
кг; F
M
– рабочая поверхность мембраны, м
2
; К
М
– коэффи-
циент массопередачи мембраны,
сПам
кг
⋅
⋅
2
; τ – время про-
цесса мембранного разделения, с; ∆Р – движущая сила про-
цесса мембранного разделения, Па.
Коэффициент массопередачи К
М
при переносе вещест-
ва через мембрану равен:
21
11
1
βλ
δ
β
++
=
M
M
K , (2)
где β
1
– коэффициент массоотдачи от общего потока к по-
верхности мембраны; β
2
– коэффициент массоотдачи от мем-
браны в поток; λ
М
– коэффициент массопроводимости мем-
браны; δ – толщина мембраны, м.
Движущая сила мембранного разделения систем выра-
жается следующим образом:
)(
21
π
π
−
−=∆ PP , (3)
где Р – избыточное (рабочее) давления над исходным рас-
твором, Па; π
1
– осмотическое давление раствора, Па; π
2
–
осмотическое давление пермеата, Па.
Удельная производительность G мембраны при дан-
ном давлении определяется следующим образом:
τ
⋅
=
F
V
G , (4)
где V – объем пермеата, м
3
; F – поверхность мембраны, м
2
;
τ – время, с.
Селективность φ процесса разделения с помощью по-
лупроницаемых мембран определяют по формуле:
%,100
1
21
⋅
−
=
C
CC
ϕ
(5)
где С
1
и С
2
– концентрация растворенного вещества в ис-
ходном растворе и пермеате, кг/м
3
.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ БАРОМЕМБРАННЫХ
ПРОЦЕССОВ
К основным баромембранным методам разделения
жидких и газообразных систем относится обратный осмос,
ультрафильтрация, микрофильтрация.
Условные гарницы применения этих процессов приве-
дены ниже:
Процесс
Обратный
осмос
Ультрофильтрация Микрофильтрация
r, мкм
0,0001-
0,001
0,001-0,02 0,02-0,1
Р, МПА
6-10 0,3-0,8 0,05-0,2
2.1. Обратный осмос
Обратный осмос - процесс мембранного разделения
жидких смесей путем преимущественного проникновения
через полупроницаемую мембрану растворителя под дейст-
вием приложенного к раствору давления, превышающего
его осмотическое давление (6-10 МПа).
В основе данного процесса лежит явление осмоса -
самопроизвольного перехода растворителя через полупро-
ницаемую перегородку в раствор. Давление, при котором
наступает равновесие, называется осмотическим.
4 5 
   1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕМБРАННЫХ                              Селективность φ процесса разделения с помощью по-
                 ПРОЦЕССОВ                                     лупроницаемых мембран определяют по формуле:
                                                                                           C − C2
     Сам процесс мембранного разделения систем подчиня-                                ϕ= 1        ⋅ 100%,       (5)
                                                                                              C1
ется основным законам массопередачи, и массовый поток М
вещества определяется кинетическим уравнением:                 где С1 и С2 – концентрация растворенного вещества в ис-
                      M = K M FM ∆Pτ ,                  (1)
                                                               ходном растворе и пермеате, кг/м3.
где М – количество вещества, проходящего через мембрану,
кг; FM – рабочая поверхность мембраны, м2; КМ – коэффи-
                                   кг                              2. КЛАССИФИКАЦИЯ БАРОМЕМБРАННЫХ
циент массопередачи мембраны, 2            ; τ – время про-
                                м ⋅ Па ⋅ с                                     ПРОЦЕССОВ
цесса мембранного разделения, с; ∆Р – движущая сила про-
цесса мембранного разделения, Па.                                   К основным баромембранным методам разделения
     Коэффициент массопередачи КМ при переносе вещест-         жидких и газообразных систем относится обратный осмос,
ва через мембрану равен:                                       ультрафильтрация, микрофильтрация.
                                   1                                Условные гарницы применения этих процессов приве-
                       KM =                 ,            (2)
                              1   δ      1                     дены ниже:
                                +     +
                                 β1   λM   β2
                                                               Процесс Обратный Ультрофильтрация Микрофильтрация
где β1 – коэффициент массоотдачи от общего потока к по-
                                                                         осмос
верхности мембраны; β2 – коэффициент массоотдачи от мем-
                                                                        0,0001-
браны в поток; λМ – коэффициент массопроводимости мем-          r, мкм              0,001-0,02       0,02-0,1
                                                                         0,001
браны; δ – толщина мембраны, м.
                                                               Р, МПА     6-10        0,3-0,8        0,05-0,2
      Движущая сила мембранного разделения систем выра-
жается следующим образом:
                                                                                    2.1. Обратный осмос
                        ∆P = P − (π 1 − π 2 ) ,         (3)
где Р – избыточное (рабочее) давления над исходным рас-             Обратный осмос - процесс мембранного разделения
твором, Па; π1 – осмотическое давление раствора, Па; π2 –      жидких смесей путем преимущественного проникновения
осмотическое давление пермеата, Па.                            через полупроницаемую мембрану растворителя под дейст-
      Удельная производительность G мембраны при дан-          вием приложенного к раствору давления, превышающего
ном давлении определяется следующим образом:                   его осмотическое давление (6-10 МПа).
                                   V                                В основе данного процесса лежит явление осмоса -
                              G=        ,                (4)
                                  F ⋅τ                         самопроизвольного перехода растворителя через полупро-
где V – объем пермеата, м3; F – поверхность мембраны, м2;      ницаемую перегородку в раствор. Давление, при котором
 τ – время, с.                                                 наступает равновесие, называется осмотическим.
                             4                                                                5

Страницы