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临界通量 (threshold flux)—膜污染转折点

已有 11941 次阅读 2013-9-18 05:06 |个人分类:学习|系统分类:论文交流| 膜分离, 临界通量

   

图1 临界通量家族概述

   通常压力驱动膜过程中的临界通量(critical flux)是指有无膜污染的分界点,但是在实际应用中,即使在极低的通量下操作,通量同样会有下降,膜污染是无法避免的。因此临界通量J. Membr. Sci.100  (1995) 259–272的提出者R.W. Field2011年在critical flux的基础上提出了threshold flux的概念,即低污染和高污染的分界点,不过在这篇文章中(Adv. Colloid  InterfaceSci. 164 (2011) 38–44),作者并没有详细深入阐述这个新概念。

 本文不仅系统地介绍了整个临界通量家族(图1),并通过实验验证了threshold flux的存在(图2b),明确提出并阐述了这个新概念,threshold flux是污染速率是否受通量影响的临界点,在threshold flux下,总的过滤阻力不受通量大小影响,而一旦通量超过临界值,膜污染会随通量的增加而增加(图2a)。Threshold flux的提出,解决了之前一些对临界通量的质疑,这样在实验研究中,不需要用长时间的实验找到零污染点(实际也是不存在的),通过短时间的压力递增实验就能得到这个临界点(临界点之下的通量会很快稳定下来)。

图2 threshold flux概念假设和实验验证(此处Jcri指的是不可逆污染临界点)

    其实,在所有膜过滤实验中,应该首先找到膜组件在一定条件下threshold flux的操作压力,如果接下来的实验要尽量避免污染的影响,则在这个临界压力之下操作,如果要考察污染的影响,可以在这个压力之上操作。通过threshold flux的概念,可以明确通量/压力对膜污染的影响,也为考察其他因素的影响奠定基线。

 

两篇threshold flux相关论文:

1. Flux behavior in clarification of chicory juiceby high-shear membrane filtration : Evidence for threshold flux, Journal of Membrane Science, 435 (2013) 120-129.

下载地址:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738813001038

2、Threshold flux for shear-enhanced nanofiltration: experimental observation in dairy wastewater treatment, Journal of Membrane Science 409-410 (2012) 276-284

下载地址:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738812002669

 自评:文章写得还算清楚,尤其对临界通量的总结综述。但是这两篇文章都是在高剪切力下得到的实验结果,应该在普通膜面剪切力下操作看是否能得到类似的结果,这样才具有一定的普适性;还有就是在机理解释上缺乏数学模型,主要还是用概念性模型在解释,靠的是逻辑推理,应该用一定的数值模型支撑机理猜想,但是数学基础不够,没能够建立起模型。



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