Процессы и аппараты защиты гидросферы. Ветошкин А.Г. - 119 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПГУ | Пенза

Составители: 

Рубрика: 

119
месей. При использовании таких установок уменьшение расхода раствора на каждой
ступени (в результате отвода фильтрата) должно быть в пределах 10…60 % исходного.
Пример 3.7. Спроектировать установку для концентрирования 5,56 кг/с водного
раствора СаСl
2
от концентрации 0,8 % до 30 % (маcc.). Первичное концентрирование
провести обратным осмосом, окончательное — выпариванием. Потери соли с пермеа-
том не должны превышать 10 % от ее количества, содержащегося в исходном растворе.
Решение. В аппаратах обратного осмоса раствор концентрируется от начальной
концентрации х
1н
= 0,8 % (масс.) до конечной х
1к
= 3,2 % (масс.). Степень концентриро-
вания K = х
1н
/х
1к
= 3,2/0,8 = 4.
В условиях длительной эксплуатации оптимальный перепад давления для поли-
мерных плоских мембран составляет 5…6 МПа, а для мембран в виде полых волокон
— 2…3 МПа.
Выбираем t = 25 °С, Δр = 5 МПа.
По табл. 3.1. выбираем для дальнейших расчетов мембрану МГА-90, имеющую
селективность по СаСl
2
ϕ
и
= 0,945 и удельную производительность по воде G
0
= 3
.
10
-3
кг/(м
2.
с).
Расход пермеата L
п
найдем по формуле:
L
п
= L
н
(1 – K
-1/ϕ
) ,
где L
н
— расход исходного раствора, кг/с.
Тогда
L
п
= 5,56(1 – 4
-1/0,945
) = 4,28 кг/с.
При концентрациях электролита, не превышающих 0,4 моль/л воды, можно счи-
тать, что удельная производительность по воде G
0
равна удельной производительности
по пермеату G, доля свободной воды с
в
= 1, вязкость пермеата равна вязкости воды и
не меняется в процессе концентрирования раствора.
В этих условиях для удельной производительности по пермеату G применимо
уравнение
G = A[Δp – (π
3
- π
2
)] , (3.4)
где А = G
0
/Δp — константа проницаемости мембраны по воде; G
0
– удельная произво-
дительность по воде, кг/(м
2.
с); Δp – перепад рабочего давления через мембрану; π
3
–
осмотическое давление разделяемого раствора у поверхности мембраны; π
2
– осмоти-
ческое давление пермеата.
В первом приближении пренебрегаем влиянием концентрационной поляризации и
будем считать, что осмотическое давление у поверхности мембраны равно осмотиче-
скому давлению π
1
в объеме разделяемого раствора: π
3
= π
1
. Примем также, что осмо-
тическое давление пермеата пренебрежимо мало: π
2
= 0.
С учетом этих допущений перепишем выражение (3.4) в виде:
G = G
0
(1 - π
1
/Δp).
По графику (рис. 3.26) находим π
1н
= 0,46 МПа; π
1к
= 2,0 МПа. 
месей. При использовании таких установок уменьшение расхода раствора на каждой
ступени (в результате отвода фильтрата) должно быть в пределах 10…60 % исходного.
      Пример 3.7. Спроектировать установку для концентрирования 5,56 кг/с водного
раствора СаСl2 от концентрации 0,8 % до 30 % (маcc.). Первичное концентрирование
провести обратным осмосом, окончательное — выпариванием. Потери соли с пермеа-
том не должны превышать 10 % от ее количества, содержащегося в исходном растворе.
      Решение. В аппаратах обратного осмоса раствор концентрируется от начальной
концентрации х1н = 0,8 % (масс.) до конечной х1к = 3,2 % (масс.). Степень концентриро-
вания K = х1н /х1к = 3,2/0,8 = 4.
      В условиях длительной эксплуатации оптимальный перепад давления для поли-
мерных плоских мембран составляет 5…6 МПа, а для мембран в виде полых волокон
— 2…3 МПа.
      Выбираем t = 25 °С, Δр = 5 МПа.
      По табл. 3.1. выбираем для дальнейших расчетов мембрану МГА-90, имеющую
селективность по СаСl2 ϕи = 0,945 и удельную производительность по воде G0 = 3.10-3
кг/(м2.с).
      Расход пермеата Lп найдем по формуле:
                                        Lп = Lн(1 – K-1/ϕ) ,
где Lн — расход исходного раствора, кг/с.
      Тогда
                              Lп = 5,56(1 – 4-1/0,945) = 4,28 кг/с.
      При концентрациях электролита, не превышающих 0,4 моль/л воды, можно счи-
тать, что удельная производительность по воде G0 равна удельной производительности
по пермеату G, доля свободной воды св = 1, вязкость пермеата равна вязкости воды и
не меняется в процессе концентрирования раствора.
      В этих условиях для удельной производительности по пермеату G применимо
уравнение
                G = A[Δp – (π3 - π2)] ,                                 (3.4)
где А = G0/Δp — константа проницаемости мембраны по воде; G0 – удельная произво-
дительность по воде, кг/(м2.с); Δp – перепад рабочего давления через мембрану; π3 –
осмотическое давление разделяемого раствора у поверхности мембраны; π2 – осмоти-
ческое давление пермеата.
      В первом приближении пренебрегаем влиянием концентрационной поляризации и
будем считать, что осмотическое давление у поверхности мембраны равно осмотиче-
скому давлению π1 в объеме разделяемого раствора: π3 = π1. Примем также, что осмо-
тическое давление пермеата пренебрежимо мало: π2 = 0.
      С учетом этих допущений перепишем выражение (3.4) в виде:
                                        G = G0(1 - π1/Δp).
      По графику (рис. 3.26) находим π1н = 0,46 МПа; π1к = 2,0 МПа.




                                         119

Страницы