Введение в мембранную технологию - Мулдер М.
Скачать (прямая ссылка):
ности. Для борьбы с забиванием можно использовать различного рода промоторы турбулентности, хотя системы с псевдоожижением и вращающиеся модули, по-видимому, не очень эффективны по своим экономическим показателям при использовании в крупных установках.
Очистка мембран
Хотя все вышеперечисленные методы направлены на подавление забивания мембран, на практике всегда приходится использовать методы очистки. Частота операции очистки мембраны определяется при оценке оптимизации процесса. Следует различать три типа процессов очистки: гидравлическая, механическая и химическая очистка. Выбор метода очистки зависит главным образом от конфигурации модуля, химической стабильности мембраны и типа загрязнений.
1) Гидравлическая очистка
Методы гидравлической очистки включают обратную промывку, которая пригодна только для микрофильтрационных и крупнопористых ультрафильтрационных мембран, а также чередующиеся ком-примирование и декомпримирование и периодическое изменение направления потока с заданной частотой. На рис. VII-21 представлены схематические результаты экспериментов по фильтрации с обратной промывкой и без нее. Принцип обратной промывки показан на рис. VII-22. Через определенный промежуток времени давление над сырьевым потоком сбрасывается и пермеат устремляется через мембрану в противоположном направлении, при этом удаляется осадок с поверхности мембраны.
2) Механическая очистка
Механическая очистка применима только для трубчатых мем-
Пермеат
Пермеат
Суспензия
• • •
Суспензия ^ ^ •
Пермеат
Пермеат
Обратная
промывка
Рис. VII-22. Принцип обратной промывки.
бранных систем; в ней используются губчатые шары большего диаметра, чем у трубчатой мембраны.
3) Химическая очистка
Методы химической очистки особенно важны для борьбы с забиванием мембран. Целый ряд химических реагентов используется в индивидуальном виде и в различных комбинациях. В зависимости от химической устойчивости мембран здесь очень важно правильно выбрать концентрацию очищающего агента (например, активного хлора), а также время очистки. Полный список таких реагентов дать затруднительно, поэтому ограничимся отдельными примерами (и классами) таких веществ:
- кислоты — сильные (например, фосфорная) или слабые (например, лимонная);
- щелочи (гидроксид натрия);
- ферменты;
- комплексообразователи (этилендиаминтетрауксусная кислота);
- дезинфицирующие вещества (Н2О2 и NaOCl).
VII.11. Сжатие мембран
Сжатие заключается в механической деформации полимерной матрицы мембраны под действием приложенного давления в баромембранных процессах. В ходе этих процессов структура мембраны уплотняется, в результате чего поток снижается. После релаксации, вызван-
ной понижением давления, поток может восстановиться, но может и не достичь своего исходного значения в зависимости от того, была ли деформация обратимой или необратимой.
Литература
1. Bixler Н. J., Nelsen L. М., Bluemle Jr., L. W., Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, 14 (1968), 99.
2. Blatt W. F., Dravid A., Michaels A. S., Nelsen L. M., in: Membrane Science and Technology, Flinn J. E. (ed.), Plenum Press, New York, 1970.
3. Porter М. C., Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 11 (1972) 234.
4. Nakao 5.-/., Nomura Т., Kimura S., AlChE J., 25 (1979) 615.
5. Dejmek P., PhD Thesis, Lund Institute of Technology, Sweden, 1975.
6. Kozinsky A. A., Lightfoot E. N., AIChE J., 17 (1971) 81.
7. Goldmith R. L., Ind. Eng. Chem., Fundam., 10 (1971) 113.
8. Vilker V. L., Colton С. K., Smith K. A., AIChE J., 27 (1981) 637.
9. Jonsson G., Desalination, 51 (1984) 61.
10. Wijmans J. G., Nakao 5.-/., Smolders C. A., J. Membr. Sci., 20 (1984) 115.
11. Wijmans J. G., Nakao 5.-/., van den Berg J. W. A., Troelstra F. R., Smolders C. A., J. Membr. Sci., 22 (1985) 117.
12. Nakao 5.-/., Wijmans J. G., Smolders C. A., J. Mfcmbr. Sci., 26 (1986) 165.
13. van den Berg G. B., Smolders C. A., J. Membr. Sci., 40 (1989) 149.
14. Darcy H., Les fontaines publique de la ville Dijon, 1856.
15. Mijnlieff P. F., Jaspers W. J. V., Trans. Faraday Soc., 67 (1971) 1837.
16. Svedberg Т., Pedersen K. O. The Ultracentrifuge, Clarendon Press, Oxford, 1940.
17. Bellucci F., J. Membr. Sci., 9 (1981) 285.
18. Fane F. G., Fell C. J. DDesalination, 62 (1987) 117.
19. Mathiasson E., Sivik ВDesalination, 35 (1980) 59.
20. Schippers J. C.f Verdouw J., Desalination, 32 (1980) 137.
Задачи к главе VII
1. Пенициллин (мол. масса 334) получают в ферментере емкостью 500 л. После ферментации реакционная смесь содержит 3 масс.% пенициллина и 5 масс.% суспендированных частиц. 99% пенициллина должны быть извлечены в процессе диафильтрации. Ультрафиль-трационная мембрана полностью задерживает твердые частицы, и ее задержание для пенициллина равно 30%.
