Несмотря па различия в подходах к расчету концентрации мнения исследователей в целом сходны при объяснении причин резкого уменьшения концентрации от С3 до C3'. Так, можно утверждать, что величина отношения C3'/С3 определяется комплексом физико-химических взаимодействий раствора с мембраной, а также влиянием внешних факторов; значение C3' зависит от концентраций С1 и С3 , природы растворенного вещества и растворителя, размеров пор мембраны и перепада гидростатического давления.
"Скачок" концентрации С2'-C2 обусловлен теми же причинами и определяется величиной константы распределения К2:
К2 = С2'/С2 (2.12.)
Следует отметить, что изменением концентрации от С2 до C2 часто пренебрегают.
Сопротивление переносу растворенного вещества сосредоточено как в самой мембране, так и в пограничном слое со стороны концентрируемого раствора [8, 9]. Толщины δ1 - пограничного слоя и δ2 - слоя геля зависят не только от кинематической вязкости раствора, коэффициента эффективной диффузии, концентрации растворенных веществ, но и от скоростей потоков, а также соотношения длины и ширины мембранного канала. Следовательно, целью изучения массоотдачи в пограничном слое является поиск путей направленного воздействия на производительность и эффективность разделения. Поэтому исследование массообменных процессов в системе «ядро потока – мембрана» имеет важное практическое и теоретическое значение.
2.5. Режимы проведения процесса ультрафильтрации.
Как говорилось выше для веществ с большой молекулярной массой (>500) коэффициент диффузии очень мал, влияние КП на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса или микрофильтрации [1, 4]. Вследствие этого при ультрафильтрационном разделении растворов ВМС возможны два режима протекания процесса:
a) режим предгель-поляризации;
b) режим гель-поляризации.
2.5.1. Предгель-поляризационный режим.
В режиме предгель-поляризации пристеночная концентрация не достигает концентрации геля. Этот режим характеризуется тем, что объёмный поток через мембрану увеличивается с увеличением давления. Изучению области предгель-поляризации посвящено много работ. Дытнерским Ю.И. [1, 7] с соавторами с помощью оптических методов были определены локальные характеристики массообмена в напорном канале при ультрафильтрации желатина. Были получены значения коэффициентов в критериальной зависимости:
(2.13.)
Показано, что при УФ веществ с числом Sc=25000 — 35000 в режиме предгель-поляризации для случая ламинарного потока уравнение (2.13.) хорошо описывает процесс.
2.5.2. Модель концентрационной поляризации гелеобразования.
Экспериментальные исследования давления на проницаемость показали, что при УФ растворов рост проницаемости с повышением давления носит асимптотический характер [3]. Лайторут объяснил это следующим образом: «Вблизи мембранной поверхности может быть достигнуто насыщение раствора белком, в результате чего на мембране образуется более или менее пористый твёрдый слой. Любое дальнейшее увеличение давления ведёт только к утолщению этого слоя без увеличения скорости фильтрации» [4]. В цитируемой работе, как возможные причины предела проницаемости рассматривается также повышение осмотического давления и возникновение бародиффузии при образовании полутвёрдого геля. Из вышесказанного следует, что образование осадка на мембране начинается в асимптотической обрасти изменения проницаемости при этом концентрация на поверхности раздела раствор-осадок постоянна и соответствует обрасти насыщения раствора.
Рисунок 2.4. Зависимость объемного потока от давления при УФ для режимов предгель (2) и гель-поляризации (1).
На основании вышеизложенного появилась гель-поляризационная модель, которая наиболее широко применяется для описания массообмена при ультрафильтрации в гелиевом режиме.
Для упрощения в модели принимают следующие четыре условия:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.