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膜分离过程中的浓差极化

  浓差极化在膜分离操作中是一个不可忽视的影响因素.众所周知,当膜表面上玻溶质或其他被截留物质形成浓差极化时,膜的传递性能以至分离性能均将迅速衰减,大大影响了膜分离装置的工作效能.从而将缩短其使用夺命。对工业生产而言.无疑将直接导致成本的增高.以至带来更为严重的后果。所以在装粉的设计及工艺操作过程中。浓差极化一直是一项极为重要的课题。对它的分析和处理以使过程强化,具有很大的意义。

  (1)浓差极化形成的基本原因以反渗透过程为例,在膜装咒的操作中,由于机械压力的作用.迫使溶液中的溶质和溶剂都趋向穿过膜.其中溶剂基本L是畅通无阻,可以全部穿过。但是对溶质来说,由于膜的障壁作用,使其绝大部分无法通过而被截留在膜的高压侧表面上累积,造成由膜表面到主体流溶液之间的浓度梯度.从而引起溶质从膜表面通过边界层,向主体流扩散,这种现象就叫作“浓差极化”。

  (2)浓差极化的危害下面仍以反渗透过程为例进行说明。

  a.当膜表面上溶质浓度增加时,溶质透过膜的流量也将增加。例如对醋酸纤维膜而言,其溶质通过随界面浓度直线增加,也就是说,直接支配产品水中溶质含从的是膜表面浓度.而不完全取决于进料

  的溶质浓度。

  b.膜表面上溶质浓度的增加,必然导致界面上渗透压的增高。因而△π增大,也就是说使有效工作压力为膜两侧的压力差;△π为膜两侧溶液的渗透压差),结果使透水率必然下跌。所以紧靠膜表面的溶液浓度对系统的影响是很大的.因为溶液的渗透压决定r系统的推动力。

  c.局部浓度的增高.通常会促进溶液中部分溶质成分的饱和,在一定条件下,甚至会品析沉积,或变成胶状物质附着膜表面,将膜孔堵死,从而减少了膜的有效面积.使透水率进一步下降。应当指出的是:场上述膜污染严垂时,儿乎等于在膜表面上又形成了一层二次薄.导致反渗透膜的透水率作用完全消失。

  (3)改善浓差极化的对策如上所述,浓差极化在反渗透和超过滤等膜过程中是一个很重要的课题。为了减小它的影响,一般除在工艺设计中予以充分注意外,在具体运行中也可采取以下一些改善的对策。


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