ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы снижения концентрационной поляризации из "Баромембранные процессы" Выбор того или иного метода снижения концентрационной поляризации зависит от ряда факторов конструкции мембранного аппарата, свойств мембраны, стоимости готового продукта, производительности установки и др. К основным методам снижения концентрационной поляризации можно отнести следующие. [c.70] Турбулизация разделяемого раствора. Создание развитого турбулентного режима движения в аппарате разделяемого раствора приводит к увеличению проницаемости и селективности мембраны вследствие снижения концентрации растворенных веществ в пограничном слое и приближения ее к концентрации в ядре потока, что вызывает уменьщение осмотического давления и увеличение движущей силы процесса (это важно прежде всего для обратного осмоса). В случае недостаточной турбули-зации раствора над мембраной при толщине пограничного слоя бг=100—300 мкм [55] концентрационная поляризация может достигать значения порядка 10 и более. [c.70] Исследования систем с жестко закрепленными турбулизи-рующими вставками [56, 58] показали их эффективное влияние на проницаемость мембран. Так, спиральные вставки [59], изготовленные из проволоки различного диаметра, позволяют на 50% снизить скорость подачи разделяемого раствора и на 35% уменьшить рабочее давление. Применение статической мешалки Кенигса, являющейся разновидностью вставки спирального типа, приводит к значительному увеличению проницаемости (на 30—40%) при работе с трубчатыми мембранами при сравнительно малых значениях чисел Не=10—1500 [60]. [c.71] В аппаратах с трубчатыми мембранными элементами обычно используют спиральные вставки, в аппаратах с плоскими мембранными элементами — различные перфорированные и гофрированные устройства. Установлено [2], что спиральные вставки увеличивают коэффициент массоотдачи в 4—10 раз (рис. 3-12). Недостатки жестко закрепленных турбулизирую-щих вставок они создают большое гидравлическое сопротивление и способствуют образованию застойных зон. [c.71] Эффективность турбулизаторов значительно возрастает, если они закреплены не жестко [61]. При этом в канале баромембранного аппарата создается неустановившийся режим движения жидкости, в результате чего увеличивается коэффициент массоотдачи. Другой возможный способ снижения концентрационной поляризации — введение в поток 5—40% (об.) твердых частиц или шариков диаметром до 0,5 мм с плотностью материала (например, полимеры, стекло), из которого они изготовлены, близкой к плотности раствора. [c.71] В аппаратах с плоскими мембранными элементами применяют турбулизаторы в виде пластмассовых шариков, диаметр которых на 0,3—0,5 мм меньше расстояния между двумя мембранами, образующими канал для протекания раствора. [c.71] Пульсация раствора. Концентрационную поляризацию можно значительно снизить, создав пульсирующий поток. Так, при разделении раствора глюкозы применение пульсирующего потока с частотой пульсаций 1 Гц позволило увеличить проницаемость трубчатых мембран на 70% [62]. Для такого увеличения скорости процесса при стационарном режиме движения раствора необходимо повышение скорости потока примерно в б раз. Особенность пульсирующего режима движения разделяемого раствора состоит в том, что при достаточно большой частоте пульсаций максимальная скорость потока разделяемого раствора наблюдается не на оси каналов аппарата, а в пристенных слоях жидкости. При наличии в потоке твердых взвешенных частиц они стремятся мигрировать от стенок к оси потока, что уменьшает вероятность их оседания на поверхности мембран, приводящее к снижению проницаемости. В работах [63, 64] приведены методы расчета эффективности воздействия пульсаций на характеристики мембран для обратного осмоса и предложена теория пульсирующего потока жидкости в процессе обратного осмоса. [c.72] Представляет интерес способ интенсификации, основанный на применении возвратно-поступательного движения мешалки. Мешалка приводится в возвратно-поступательное движение вдоль поверхности мембраны, причем в лопастях мешалки могут быть отверстия различной формы и размера. Поверхность лопастей составляет около 75% от площади поперечного сечения межмембранного канала. Считается, что мешалка такого типа создает высокое напряжение сдвига у поверхности мембраны и позволяет предотвратить образование гелеподобного слоя. Например, скорость ультрафильтрации при использовании такой мешалки, увеличивается примерно на 30%. [c.72] Применение аппаратов с узкими каналами. В аппаратах с узкими каналами ( 1 мм) высокая удельная поверхность мембран (200—400 м /м ). Следовательно, они имеют высокую производительность при небольших габаритных размерах аппарата. Аппараты с узкими каналами отличают малые энергетические затраты, так как в них используют ламинарный режим движения разделяемого раствора [2, 65—71]. [c.72] Эффективность этого способа особенно очевидна в том случае, если на разделение поступает подогретый раствор. Для снижения концентрационной поляризации можно применять также мембраны с заряженной поверхностью [69]. Если в разделяемом растворе находятся коллоидные частицы, то они, осаждаясь, снижают проницаемость мембраны. Коллоидные частицы, так же как и молекулы полиэлектролитов несут электрический заряд, причем при рН 8 они обычно заряжены отрицательно. В этом случае мембрана с отрицательным зарядом будет отталкивать частицы. Такой же эффект можно получить, если к мембране подвести электрический заряд одного знака с зарядом частицы в растворе. [c.73] Для снижения концентрационной поляризации особенно в процессах ультрафильтрации, а также микрофильтрации целесообразно воздействовать на пограничный слой ультразвуковыми колебаниями (рис. 3-14, данные И. Мамо, Н. С. Орлова, Ю. И. Дытнерского). [c.73] Вернуться к основной статье