作為系統的膜接觸器(MC)是膜技術的一個發展方向。膜在其中的功能是促進兩個接觸相(液/液、液/氣)之間的質量傳遞,其分離過程是基于相平衡原理。凡是傳統的萃取、滌氣、吸收、液/液提取、乳化、結晶、相轉換催化,都可由MC來完成。 |
與傳統方法相比,MC有以下優點:在接觸中相不散開;能獨立改變流速而不受負荷限制;不受相密度差的限制;單位體積的表面積非常大;定型設計;容易比例放大。其缺點是存在額外的質量傳遞阻力等?,F在,MC已成功地實現了商業化應用,例如其在果汁濃縮和水處理等領域中的應用。 |
膜的濃差極化現象和污染,對壓力驅動的膜分離中的液相性質有負面影響。濃差極化是指:被超濾膜截留的溶質在膜面上逐漸積聚,使那里的溶質濃度升高,在濃度梯度的作用下,膜面附近的溶質又反向擴散到溶液的主體中,當溶質的積聚和反向擴散達到平衡時,膜面上形成了有溶質濃度分布的邊界層,該層對溶劑等小分子物質的運動起阻礙作用,通量減小,稱為膜的濃差極化層。在此層中,溶質的濃度高于主體溶液的濃度。濃差極化過程是可逆的,幾秒鐘之內便會發生。如果溶液中含有大分子組成或懸浮顆粒,那么這些物質有可能沉淀在膜面上,導致了致密層(凝膠)的形成,該層進一步增大了膜分離的阻力。 |
總之,濃差極化能產生兩個結果:一是截留相對分子質量大的溶質的能力提高,而截留相對分子質量小的溶質的能力降低;二是膜通量變小。 |
污染對膜分離過程有不利影響。污物在膜面上的積累會造成膜通量的降低。污染也可能是由極化現象所引起的。但是污染多數是因以下物質在膜面上或膜內部的不可逆沉淀引起的:顆粒、膠質、乳化液、懸浮液、大分子、鹽等。污染可能在幾分鐘或幾小時之內發生,并且污染過程是不可逆的。污染會引起分子吸附、孔隙堵塞、沉淀成餅。 |
防止和控制膜污染的方法有:對給料進行預處理、改善膜表面、用化學藥劑清洗等。例如在MF時加電場;對UF和MF進行抗污染改性;使膜具有靜電吸引力;增加膜對細菌的親和力;用高頻脈沖反沖洗等。 |
過去的幾年,人們著力于研究壓力驅動的膜組件的流體動力學和新技術。其中,有不少研究是關于濃差極化問題和污染的??刂茲獠顦O化的方法有:利用帶褶膜面處產生的湍流、脈動流及渦流;將氣體噴射到給料流中,借以產生氣液兩相十字流來提高膜表面處的剪切力。 |
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