Szűréssel a tangenciális áramlású (cross - áramlási szűrés)

A folyamatos működéshez a membrán elem szükséges, hogy biztosítsák a folyamatos öblítés késleltetett membrán szennyeződés. Erre a lavage elrendezve állandó membrán betáplálási áramban. Egy ilyen módszer az úgynevezett a tangenciális áramlási szűréssel (ábra. 2.10). Ebben az esetben a bejövő víz betáplálási áramot táplálunk mentén a membrán felületén és, átmegy a felületén két részre van osztva áthaladt a membránon volt tisztított oldat (szűrlet), és szemben a szemközti oldalon a belépő víz a koncentrátum. ami nem ment át a membránon, és tartalmaz egy nagy részét a szennyeződések fogva membrán.

Szűréssel az érintőleges áramlási használatos minden fordított ozmózis és nanoszűrés, néha - az ultraszűrő és csak ritkán - mikroszűrés.

Ábra. 2.10. Az elv a tangenciális áramlási szűréssel

Ábra. 2.11. A eloszlások koncentráció az oldott anyag a membrán réteg:

és - a koncentráció hiánya polarizáció; b - egy köztes állapot; in - állandósult állapotban

Ahogy a víz megy át a membránon, a határréteg a felületén szennyező koncentráció megemelkedett képest a mag áramlási (ábra. 2.11). Ez a jelenség a koncentráció-polarizáció (CP). Következményei ez a jelenség nagymértékben függ a szennyezések természetétől és a membrán típusától elválasztási eljárás.
Abban az esetben, a mikro- és ultraszűréssel által fogva tartott szennyezések főként szuszpenziók és kolloidok. Ennek megfelelően, a növekedés a koncentrációs vezethet durvulás a részecskék és azok a csapadék a membrán alkotnak egy üledék réteget, rontja a permeabilitása a membrán. A nanoszűrés és fordított ozmózis késleltetési gyengén oldódó szennyeződések növelheti azok koncentrációja a felületi rétegben, és hozza létre a veszélye, hogy a lerakódások képződését a megfelelő membránon. Delay fordított ozmózis jelentős hányada nagymértékben oldható szennyeződések okoz helyi növekedését a felületi rétegben az ozmotikus nyomást. Egy adott üzemi nyomás, ez csökkenti a hatékony vezetési nyomáskülönbség, azaz a különbség az üzemi nyomás és az ozmotikus, ami jelentősen csökkenti a termelékenységet a növény.

Elhanyagolása hosszanti transzfer, egy képet a koncentráció-polarizáció lehet az alábbi képlettel ábrázolható. Keresztirányú áramlási folyamatosan hozza megoldást a membrán. A víz és a szennyeződések vannak az oldalán a szűrletet és a maradék szennyezések maradnak.
Ennek eredményeként a parietális szennyező koncentráció növekedni kezd. Ez, viszont okoz kiáramlását a szennyező a membránról molekuláris diffúzió mechanizmusa. Ha a diffúzió késik kiáramlást megegyezik a beáramló szennyeződések, egyensúly jön létre, és stabilizált parietális koncentrációt (ábra. 2.11).

A gyakorlati alkalmazások a sebesség szükséges áramlási turbulencia (

1 m / s), elfogadhatatlan lehet. Először is, az ilyen sebességgel fog bekövetkezni túlzott nyomásesést hossza mentén a membrán elem. Másodszor, a hosszanti sebesség egyedileg elsősorban az áramlási a membránon keresztül a kiválasztott beállítást és hidraulikus hatékonysága egy adott geometria. Következésképpen, nagy sebességű azt jelenti, hosszanti és keresztirányú magas, ami megkövetelheti elfogadhatatlan nyomásesést a membránon keresztül. Ezért a gyakorlatban a felszíni egyenletessége áramlási zavarokat intermembránján rés speciális eszközök (mesh) nevű örvénykel-.

szűrletet eltávolítása egységnyi membrán felületének egy kritikus jellemzője a membránok dolgozik egy tangenciális üzemmódban. Egy tipikus skála-membránréteg 100 um, és egy diffúziós koefficiens 10 -5 cm 2 / s arra a mennyiségre oldhatóan membránfelület egységek:

amely egyetért meglehetősen jól a tipikus sor specifikus termelékenység a fordított ozmózis 10-30 l / (m 2 · óra).

A fenti kifejezés a koncentráció-polarizáció lejár, ha figyelembe vesszük a hatását a viszonylag nagy szennyező részecskék, például ultraszűréssel. Ebben az esetben, a fajlagos fogyasztása jelentősen magasabb lehet, mint a fordított ozmózis és a diffúziós együttható kisebb nagyságrendekkel, úgy, hogy formálisan becsült koncentrációja polarizációs lenne abnormálisan magas. Ugyanakkor, bár a kvalitatív következtetéseket szerepének erősítése a koncentráció-polarizáció érvényes, mennyiségi következtetések tévesek. Az a tény, hogy ebben az esetben a méret a diffúziós határréteg kisebb, mint a méret a szennyező részecskék azonban diffúziós transzfer nem működik. Ebben az esetben a szennyezéseket tartalmaznak a membrán történik kizárólag hatása alatt a hidrodinamikus tényezők miatt longitudinális sebességgradiens a membránban. Mivel a sebesség nő a távolság a membrán, lehet képzelni, hogy a szennyező részecskék lesz, mint gördülő áramlás „ugrál” a szabálytalanságok a falak és elviszik térfogat. Ezekben a módokban, az egyetlen hatékony módja elleni koncentráció polarizáció növekedése áramlási sebesség (azaz, a növekvő nyírási sebesség membrán) legfeljebb értékek 1-3 m / s. Ha ez nem sikerül, hogy a hatékony eltávolítása a leválasztott szennyeződések a térfogata a skála-membránszűréssel réteg tangenciális áramlási módban alig különböznek a dead-end szűréssel mód és az is szükséges, időszakos visszirányú áram mosási szűrletet.

A fent leírt kialakulását a koncentráció polarizációjának jelenléte miatt a fluxus merőleges a membrán felületén. A gyakorlatban, jelenléte miatt a membrán elemek hosszanti dimenziója kimerülése is előfordul hosszanti irányú áramlási, ami növeli a kezdeti koncentrációja az oldat ezen a ponton a keresztmetszete a membrán eszköz.

Tekintsük paraméterek viselkedése a membránon.

Mivel része a vízfolyás áthatja a membrán és távozik a permeátum, áramlási sebesség a membránon mindig csökkenti. Ezzel együtt, mivel a szennyeződések koncentrációja a szűrletben alacsonyabb volt, mint a belépő áram halad a membránon növeli a szennyeződések koncentrációja. A szelektivitást a membrán általában attól gyengén a szennyező koncentrációját a membránon. Ezért, a piaci koncentráció növekedése mentén membránt a bemeneti folyam, és kíséri növekvő koncentrációjú víz halad át a membránon, és, végső soron, növekedéséhez vezet a szennyező koncentrációját a szűrletben, azaz a szelektivitást megfigyelt hatékony elem alatt van a minősítés a membrán szelektivitás.

A fenti megfontolások egyértelmű, hogy a súlyos ez a hatás függ a válogatás a permeátum - minél nagyobb a hatékonysága a hidraulikus elemek, annál nagyobb a növekedés a szennyező koncentrációját a bemeneti folyam, és a kevésbé hatékony a szelektivitás szerves eleme. Kapunk kifejezések meghatározásának ez a kapcsolat a legegyszerűbb esetben, amikor a hatása koncentráció-polarizáció nem expresszálódik, és nem tudja megkülönböztetni a középső szakasza, és a felszín-közeli a szennyezések koncentrációja.

Ha a teljesítmény a membrán körülbelül állandó (ami igaz), ha a nyomásesés a elem kicsi a nyomáskülönbség a membránon, és lehet figyelmen kívül hagyják a hozzájárulását az ozmózisnyomás, szerves a membránon át arányos lesz az Y koordináta mentén a membrán elem. Ezért, a nagyobb a membrán permeabilitását, annál gyorsabb a szennyezettségi koncentrációja növekszik, mégpedig az elem (ábra. 2.12).

Ábra. 2.12. Megoszlása ​​áramlási sebesség és az anyag koncentrációja a membránon:

A - membrán alacsony permeabilitás; B - membrán nagy áteresztőképességű; W Rin - sebességű betáplált oldatot; W A - sebesség a kimeneténél membránok A; W B - sebesség a kilépés a membrán B; A ref - kezdeti koncentráció; A kA - koncentrációja a kilépő membránok A; KB - koncentráció a kilépő a membrán B