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影响超滤过程稳定运行的因素分析


文章出处:超滤膜产品作者:北京超滤膜公司发表时间:2013-05-07 15:29:56

  超滤在操作压力为0.1—0.6MPa、温度为60℃以下时,其透过通量应在100—500L/(m2.h)为宜,实际中比它要小得多,一般为1—100L/(m2.h)。当超滤透过浓差通量低于1L/(m2.h)时,过程缺乏经济效益,其原因是浓差极化在膜面上形成的边界层(或凝胶层),使流体阻力增加,因此必须相应采取一些措施来解决。

  料液流速

  提高料液流速对防止浓差极化、提高设备处理能力有利。但增大压力使工艺过程耗能增加,结果导致费用增大。一般湍流体系中流速为1—3m/s。

  在螺旋式组件体系中,常在层流区操作,可在液流通道上设湍流促进材料,或采用振动的膜支撑物,在流道上产生压力波等方法,以改善流动状态,控制浓差极化,从而保证超滤组件的正常运行。

  操作压力

  超滤膜透过通量与操作压力的关系决定于膜和边界层的性质。在实际超滤过程中往往后者控制着超滤透过同量。在用渗透压模型时,膜透过通量与压力成正比,而用凝胶化模型时,膜透过通量与压力无关。此时的透过通量称为临界透过通量。实际中超滤操作应在临界透过通量附近进行,此时操作压力约为0.5—0.6MPa,除了克服透过膜的阻力外,还要克服通过膜表面的流体压力损失。

  超滤膜性能温度

  操作温度主要决定与所处理料液的化学、物理性质和生物稳定性,应在膜设备和处理物质允许的最高温度下进行操作,因为高温可以减少料液的黏度,从而增加传质效率,提高透过通量。温度与扩散系数的关系,可以用下式表示:

  操作时间

  随着超滤过程的进行,浓度极化在膜表面上形成了浓缩的凝胶层,使超滤透过通量下降。其透过通量随时间的衰减情况,与膜组件的水力特性、料液的性质和膜的特性有关。当超滤运行一段时间后,就需要进行清洗,这段时间称为一个运行周期,当然运行周期的变化还与清洗情况有关。

  膜必须进行定期清洗,以保持一定的膜透过通量,并延长膜的寿命。清洗方法一般根据膜的性质和处理料液的性质来确定。通常和反渗透相类似,即先以水力清洗,而后根据情况采用不同的化学洗涤剂进行清洗,例如对电涂材料可以选用含离子的增溶剂,对水溶性有机涂料可以用“桥键”型溶剂。食品工业中蛋白质沉淀可以用朊酶溶剂或磷酸盐、硅酸盐为基础的碱性去垢剂。膜表面由无机盐形成的沉淀可用EDTA之类的螯合剂或酸、碱加以溶解。对于不同的膜组件,可以选用不同的清洗方法,如管式组件可以用海绵球进行机械清洗,中空纤维式组件可以用反向冲洗等。对于食品工业用膜还需进行消毒处理。



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