ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
тип аппарата — с направленной естественной циркуля-
цией;
давление в аппарате — 0,2 МПа.
4.1.1. Определение степени концентрирования
на ступени обратного осмоса
При концентрировании разбавленных растворов обрат-
ный осмос экономичнее выпаривания. Однако, начиная с
концентраций растворенных веществ 0,2—0,4 моль/л воды,
характеристики обратного осмоса ухудшаются: становится
существенным уменьшение проницаемости мембран и сни-
жается их селективность, которая для разбавленных раство-
ров примерно постоянна. Это приводит к увеличению необ-
ходимой поверхности мембран и ухудшению качества
фильтрата. Поэтому примем концентрацию 0,3 моль/л воды
в качестве конечной для ступени обратного осмоса. (Наибо-
лее правильно определять эту концентрацию на основе тех-
нико-экономических расчетов.)
С помощью данных, приведенных в Приложении 2, на-
ходим, что выбранное значение соответствует массовой кон-
центрации 3,2 %. Таким образом, в аппарате обратного ос-
моса раствор концентрируется от начальной концентрации
х
1Н
=0,8% (масс.) до конечной концентрации х
1К
=3,2%
(масс.). Степень концентрирования равна: К = х
1К
/х
1Н
=
3,2/0,8 = 4.
4.1.2. Выбор мембраны
При выборе мембраны следует исходить из того, что
она должна обладать максимальной удельной производи-
тельностью (проницаемостью) при селективности, обеспе-
чивающей требования к качеству фильтрата (соответствие
санитарным нормам, допустимым потерям растворенного
вещества и т. п.).
Истинная селективность φ
и
определяется соотношени-
ем φ
и
=(х
3
—х
2
)/х
3
, в отличие от наблюдаемой φ, равной
φ=(х
1
—x
2
)/x
1
(где х
1
, х
2
, х
3
— концентрация соли соответст-
венно в разделяемом растворе, в фильтрате и у поверхности
мембраны со стороны разделяемого раствора в произволь-
ном поперечном сечении аппарата).
Истинную селективность мембран φ
и
можно рассчи-
тать по формуле:
)(lg)1lg( Hfba
И
∆
−
=
−
ϕ
. (6)
Ниже представлены характеристики ацетатцеллюлоз-
ных мембран для обратного осмоса (при перепаде рабочего
давления ∆р= =5 МПа и рабочей температуре t=25 °С):
Константы уравнения
Марка мембраны
Проницаемость
по воде G
0
10
3
кг/(м
2
ּс)
а b
МГА-100 1,11 7,342 3,024
МГА-95 1,67 5,780 2,400
МГА-90 2,78 5,179 2,093
МГА-80 4,17 4,323 1,729
Для расчета истинной селективности по формуле (6)
предварительно следует определить функцию теплоты гид-
ратации ионов электролита f(∆H):
тm
бM
HHHf
+
∆∆=∆
1
187,4/)(
, (7)
где ∆H
M
, ∆H
б
— соответственно меньшее и большее значе-
ния теплот гидратации ионов данного электролита; т—
константа, зависящая от валентности катиона и аниона.
Экспериментально определенные значения т при
∆р=5 МПа и t = 20 — 25 °С приведены ниже:
Валентность катиона 1 1 2 2 3 3
Валентность аниона 1 2 1 2 2 1
т 0,51 0,47 0,47 0,33 0,33 0,40
12
13
тип аппарата — с направленной естественной циркуля- Истинная селективность φи определяется соотношени- цией; ем φи=(х3 —х2)/х3, в отличие от наблюдаемой φ, равной давление в аппарате — 0,2 МПа. φ=(х1—x2)/x1 (где х1, х2, х3 — концентрация соли соответст- венно в разделяемом растворе, в фильтрате и у поверхности 4.1.1. Определение степени концентрирования мембраны со стороны разделяемого раствора в произволь- на ступени обратного осмоса ном поперечном сечении аппарата). Истинную селективность мембран φи можно рассчи- При концентрировании разбавленных растворов обрат- тать по формуле: ный осмос экономичнее выпаривания. Однако, начиная с lg(1 − ϕ И ) = a − b lg f (∆H ) . (6) концентраций растворенных веществ 0,2—0,4 моль/л воды, характеристики обратного осмоса ухудшаются: становится Ниже представлены характеристики ацетатцеллюлоз- существенным уменьшение проницаемости мембран и сни- ных мембран для обратного осмоса (при перепаде рабочего жается их селективность, которая для разбавленных раство- давления ∆р= =5 МПа и рабочей температуре t=25 °С): ров примерно постоянна. Это приводит к увеличению необ- ходимой поверхности мембран и ухудшению качества Проницаемость Константы уравнения Марка мембраны по воде G0 фильтрата. Поэтому примем концентрацию 0,3 моль/л воды а b 103 кг/(м2ּс) в качестве конечной для ступени обратного осмоса. (Наибо- лее правильно определять эту концентрацию на основе тех- МГА-100 1,11 7,342 3,024 нико-экономических расчетов.) МГА-95 1,67 5,780 2,400 С помощью данных, приведенных в Приложении 2, на- МГА-90 2,78 5,179 2,093 МГА-80 4,17 4,323 1,729 ходим, что выбранное значение соответствует массовой кон- центрации 3,2 %. Таким образом, в аппарате обратного ос- моса раствор концентрируется от начальной концентрации Для расчета истинной селективности по формуле (6) х1Н=0,8% (масс.) до конечной концентрации х1К=3,2% предварительно следует определить функцию теплоты гид- (масс.). Степень концентрирования равна: К = х1К /х1Н = ратации ионов электролита f(∆H): 3,2/0,8 = 4. f (∆H ) = ∆H M ∆H бm / 4,187 1+ т , (7) 4.1.2. Выбор мембраны где ∆HM, ∆Hб — соответственно меньшее и большее значе- ния теплот гидратации ионов данного электролита; т— При выборе мембраны следует исходить из того, что константа, зависящая от валентности катиона и аниона. она должна обладать максимальной удельной производи- Экспериментально определенные значения т при тельностью (проницаемостью) при селективности, обеспе- ∆р=5 МПа и t = 20 — 25 °С приведены ниже: чивающей требования к качеству фильтрата (соответствие санитарным нормам, допустимым потерям растворенного Валентность катиона 1 1 2 2 3 3 вещества и т. п.). Валентность аниона 1 2 1 2 2 1 т 0,51 0,47 0,47 0,33 0,33 0,40 12 13
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »