Влияние факторов на эффективность мембранной фильтрации (часть 1)

3-04-2012, 21:01

Движущей силой баромембранной фильтрации является давление, которое оказывает значительное влияние на скорость фильтрации. Различают два вида давления, воздействующие на обрабатываемую жидкость: гидравлическое и трансмембранное.
Гидравлическое давление действует вдоль фильтрационного модуля, и скорость фильтрации зависит от падения гидравлического давления р = р1 — р2, где р1 — давление на входе исходного продукта; р2 — давление на выходе концентрата. Чем выше р1, тем выше скорость прохождения через модуль, тем больше воздействие, направленное перпендикулярно мембранам, и тем меньше воздействие поляризации.
Трансмембранное давление — это перепад давлений между двумя сторонами мембраны в какой-то конкретной точке. В результате этого перепада возникает сила, проталкивающая фильтрат через мембрану. Максимальных значений трансмембранное давление достигает на входе в фильтрационный модуль, минимальных — на выходе из него. Среднее трансмембранное давление ТМД = (р1 + p2)/2 - p3, где р3 — давление на выходе фильтрата.
По мере концентрирования сухих веществ, происходящего при фильтрации, на поверхности мембран образуется поляризационный пограничный слой (осадок) с высокой концентрацией растворенных веществ, который начинает оказывать сопротивление потоку фильтрата.
В процессе ультрафильтрации образуется гелеобразный осадок из высокомолекулярных белков и нерастворимых солей, находящихся в коллоидной форме. Концентрация низкомолекулярных веществ, таких, как лактоза, также возрастает в поляризационном слое, поскольку коэффициент диффузии для лактозы меньше коэффициента диффузии для воды, вследствие чего поток лактозы через пограничный слой тоже должен быть меньше потока воды. В результате подобное явление должно привести к резкому увеличению концентрации лактозы на внешней границе поляризационного слоя и увеличению потока лактозы через пограничный слой. Это продолжается до тех пор, пока градиент концентрации не приводит к обратной диффузии в противоположном направлении потока лактозы из поляризационного слоя. В результате оказывается, что концентрация лактозы по обе стороны поляризационного слоя одинакова. Растворимый фосфат кальция, концентрация которого на внешней границе пограничного слоя достигает предела насыщения, переходит в нерастворимое состояние и также осаждается на поверхности мембран.