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技术标准
膜分离工艺的设计计算
作者:      发表时间:2011-06-17 23:19:54     浏览量:Loading...

1.间歇式浓缩

膜分离法用于浓缩时,除了处理量特大外,一般都是用间歇式操作,下面简单介绍间歇式操作浓缩装置的设计方法。

间歇式浓缩中,液体量的物料衡算为:

对溶质,当截留率为100%时,溶质的物料衡算为:

式中:V——料液体积,m3

          S——膜面积,m2

          JV——透过液的体积通量,m3/(m2·s);

          c——料液中溶质浓度,mg/L;

          t——操作时间,h。

将式1代入式2,得出浓度随时间的变化式:

    设初始液体量为V0;浓度为c0,定义下列无因次数:

式中:Jw为纯水透过膜的通量。

用式4~式6的无因次数,代入式3可得:

在浓缩进行过程中,透过膜的通量逐渐减少,所以式7本身不能积分。

当渗透压控制膜透过通量时,式7要渗透压模型公式联立求解,因用解析法不能求解,故用计算机求出数值解。

 

当凝胶层控制时,透过膜的通量与原液浓度的关系,可用上图所示的模型化方法求解式9凝胶化方程式可用无因次数改写为下式:

式中:K——k/JW

Xg——无因次凝胶层浓度

将式8代入式7积分,得到:

当1<X≤Xτ

  

当X c<X≤Xg

式中:lJ——为对数积分函数,用下式定义:

用式9或式10可计算出达到所要求浓度所需的时间,用式3可求出所需的膜面积S或浓缩时间t。此外,Xc可由式8在f=1时得到的下式求出

 

2. 重过滤 

如假定大分子有用成分截留率为100%,小分子无用成分的截留率Robs为一定,且与原液浓度无关。如原液浓度较低。渗透压可忽略不计,也不会形成凝胶层,在料液体积V一定时,膜的面积为S,溶质的物料衡算为: 

初始浓度为cb0时,可积分为下列形式

式14为定容间歇式重过滤方程式,其中Robs可用下式求出 

其中R为真实截留率,可由基于不可逆热力学的S-K(Spiegler and Kedem)方程计算,

 当Jv随料液中无用成分浓度减少而增加时,式14不适用。必须由式13与式14联立求解。

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