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膜浓差极化

浓差极化是指分离过程中,料液中的溶液在压力驱动下透过膜,溶质(离子或不同分子量溶质)被截留,在膜与本体溶液界面或临近膜界面区域浓度越来越高;在浓度梯度作用下,溶质又会由膜面向本体溶液扩散,形成边界层,使流体阻力与局部渗透压增加,从而导致溶剂透过通量下降。

在压力驱动膜过程中,由于料液中水透过膜,而悬浮物胶体等溶质被陶瓷膜阻留,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。

CRM陶瓷膜浓差极化的危害
1、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。
2、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。
3、膜表面沉积层或凝胶层的形成会改变膜的分离特性。
4、严重的浓差极化导致结晶析出,阻塞流道,运行恶化。

CRM陶瓷膜浓差极化防治
既然陶瓷超滤膜的浓差极化有如此危害,那么如何防止浓差极化现象呢?主要有几种方法:
1、优化过程设计:降低膜设备的浓缩倍数;提高供料泵流量;
2、选择合适膜组件:组件结构;加入紊流器;料液横切流向设计;
3、加强进料的预处理:降低悬浮物、胶体含量
4、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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