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超滤技术由于其高效快速、操作简便、低能耗、无污染等优点,近年来在多个领域展现出广泛的应用价值。浓差极化和膜污染是超滤过程中固有的客观现象,而浓差极化又是诱导膜污染的主要成因之一,两者会导致膜通量下降,清洗周期缩短,使用寿命降低等问题,制约了膜技术的广泛应用
在压力驱动膜过程中,由于料液中水透过膜,而溶质被膜阻留,使膜表面上溶质的浓度升高。在浓度梯度作用下,溶质从膜表面向本体溶液反向扩散,形成边界层,使流体阻力和渗透压增加,从而导致溶剂透过通量减小。当溶剂向膜表面流动引起的溶质流动速度与由浓度梯度引起的溶质向本体溶液的扩散速率达到平衡时,在膜表面附近形成一个稳定的浓度梯度区,膜表面浓度C2高于主体溶液浓度C1,这一区域称为浓差极化边界层,这一现象叫浓差极化;C2/C1叫浓差极化度。
浓差极化的危害及防治:
危害:浓差极化使膜表面溶质浓度增高,引起渗透压的增大,从而减小传质驱动力;当膜表面溶质浓度达到其饱和浓度时,会在膜表面形成沉积或凝胶层,增加透过阻力;膜表面沉积层或凝胶层的形成会改变膜的分离特性;当有机溶质在膜表面达到一定浓度时有可能对膜发生溶胀或溶解,恶化膜的性能;严重的浓差极化导致结晶析出,阻塞流道,运行恶化
减弱浓差极化:由浓差极化的形成原理可知,减小浓差极化边界层的厚度,减小溶质传质系数,均可减小浓差极化,具体操作如下:加强进料的预处理。选择合适膜组件:组件结构;加入紊流器;料液横切流向设计;螺旋流。合理的过程设计:料液脉冲流动;提高流速。合适的操作参数的选择:适当提高进料液温度以降低粘度,增大传质系数等。
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GMT+8, 2024-6-20 20:08
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