ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет двухступенчатых схем обратного осмоса и ультрафильтрации из "Обратный осмос и ультрафильтрация" Диафильтрация на основе таких мембранных методов разделения, как ультрафильтрация и обратный осмос, не сопровождается фазовыми и химическими превращениями, проводится при невысоких температурах. Это позволяет очищать растворы соединений, которые весьма чувствительны к внешним воздействиям, не ухудшая качества продукции, обеспечивает простоту технологического оформления и низкую стоимость процесса очистки. [c.240] Предлагается метод расчета периодического процесса диафильтрации, протекающего в соответствии со схемой, приведенной на рис. -2. Мембранный аппарат 5 заполняется разделяемой смесью, после чего из емкости 1 насосом 3 в аппарат 5 подается растворитель. Рабочее давление в аппарате поддерживается на постоянном уровне с помощью клапана 2. Фильтрат направляется к сборнику 4. Жидкость в мембранном аппарате интенсивно перемешивается, так что ее состав можно считать постоянным в каждый момент времени во всех точках рассматриваемого аппарата. [c.240] Полагая заданными расход разделяемого раствора Ьо (в кг), его состав, состав растворителя, концентрацию низкоселективного компонента в очищенном растворе и время процесса диафильтрации т, определим необходимый расход растворителя р, состав фильтрата, концентрацию ВС в очищенном растворе и рабочую поверхность мембран. [c.240] При расчете будем предполагать, что селективность мембраны по ВС и НС и не зависит от концентрации компонентов в разделяемом растворе влиянием изменения концентрации высокоселективного компонента в аппарате на проницаемость мембраны можно пренебречь. [c.240] Справедливость этих допущений показана в ряде работ, например [163, 186]. [c.241] Отсюда можно найти расход растворителя, необходимого для проведения диафильтрации. [c.241] Уравнение (У.Зб) с учетом отношения Lp Lo по равенству (У.84) может использоваться для определения конечной концентрации ВС в аппарате. [c.242] Выражения (У.87) и (У.89) с учетом величины р/1о из равенства (У.84) позволяют определить средние концентрации компонентов в фильтрате. [c.242] С помощью выражения (У.92) можно найти поверхность мембран, необходимую для проведения процесса диафильтрации в заданное время (или же определить время диафильтрации в аппарате с известной поверхностью мембран). [c.243] Для выполнения расчетов по предлагаемой методике обычно достаточно постановки двух опытов в лабораторной ячейке с перемешиванием. При двух различных концентрациях НС и требуемой концентрации ВС в исходном растворе определяется проницаемость мембраны, что позволяет рассчитать значения О и С, а также концентрацию ВС и НС в концентрате и фильтрате. [c.243] Рассчитать процесс диафильтрации водно-спиртового раствора белка при следующих данных расход раствора р=1000 кг, концентрация белка 5% (х =0,05) концентрация спирта 20% (х =0,2)-, допустимое содержание спирта в очищенном растворе 1% ( с =0,01) продолжительность процесса очистки 10 ч. Для диафильтрации используется мембрана со следующими характеристиками при рабочих условиях селективность по белку ф =0,998 селективность по спирту фНс=о,) проницаемость мембраны по 5%-ному водному раствору белка 0о=30 кг/(м -ч) коэффициент С=50. [c.244] Из сопоставления результатов следует, что, хотя во втором случае требуемое количество растворителя и поверхность мембран несколько больше, однако при этом удается дополнительно получить 1,74 кг белка — весьма ценного продукта. [c.245] В настоящее время в промышленности применяют в основном периодическую диафильтрацию. Это объясняется периодичностью процессов получения тех продуктов, которые затем подвергают очистке диафильтрацией. Развитие мембранной техники и технологии позволяет рассчитывать на то, что в ближайшие годы диафильтрация найдет применение в нрупнотоннажных непрерывных химических производствах. Очевидно, что в таких производствах будет более предпочтительна непрерывная диафильтрация. [c.245] Предлагается [188] метод расчета непрерывного процесса диафильтрации, протекающего в соответствии со схемой, приведенной на рис. V-3. [c.245] Схема непрерывного процесса диафильтрации (круг — смеситель квадрат — мембранный аппарат). [c.245] определяющие необходимый расход растворителя, рабочую поверхность мембран и концентрации компонентов в фильтрате и очищенном растворе. [c.245] Рассмотрим два основных варианта мембранных аппаратов проточного типа и с мешалками. [c.246] Определим средние концентрации Хф компонентов в фильтрате. [c.247] Минимальные значения Wq ILq и Foe/ o по выражениям (V.119) и (V.120) достигаются при п— -оо, причем они определяются в этом случае так же, как и для аппаратов проточного типа, — соотношениями (V.105) и (V.106). [c.249] Проанализируем некоторые из полученных выражений. На рис. У-4 приведены зависимости отношения 1 об/- о от степени очистки К для различных п и в аппаратах проточного типа и с мешалками. Величина Waй Lo определяет удельный расход растворителя и одновременно удельный выход фильтрата в процессе диаф ильтрации. Очевидно, что снижение этой величины способствует снижению энергозатрат, уменьшению необходимой поверхности мембран, снижению расхода растворителя и уменьшению объема фильтрата, который далеко не всегда может найти полезное применение. [c.249] Вернуться к основной статье