π ∙ 0,0162
W = wср ∙ S = 2,97 ∙ ────── = 5,96 ∙ 10-4 м3/с = 2,15 м3/ч. 4
Производительность мембранного элемента по пермеату
Wп = G ∙ F = 0,3 ∙ π ∙ 0,016 ∙ 2 = 0,03 м3/ч,
W 2,15
К конц = ──── = ─── = 1,01.
W – Wп 2,12
9. Размещение над мембраной турбулизирующих вставок – гофрированных, спиральных, перфорированных. По оценкам, турбулизаторы могут увеличить коэффициент массоотдачи в 4-10 раз. На рисунке 3.10 показано принципиальное действие турбулизаторов в межмембранном канале.
Рис.3.10. Турбулизирующая вставка в канале между мембранами:
1 – отверстие для перетока; 2 – вход в канал; 3 – полупроницаемые мембраны;
4 – пластина турбулизатора; 5 – дросселирующий выступ
10. Ведение в поток гетерогенных частиц – лучше всего пузырей газа, которые по ходу потока вибрируют и способствуют размыванию поляризационных слоев.
11. Применение механической вибрации инфра- и ультразвукового диапазона. Излучатель вибрации можно расположить в потоке и передавать колебания по жидкости, можно подвергать вибрации саму мембрану.
12.Эффективным способом снятия поляризационных явлений является движущаяся мембрана. Самый простой тип движения – вращение. Мембранный элемент выполняют в виде двухстороннего диска и вращают со скоростью 500- 1000 об/мин. Пермеат выходит через полый вал, а между соседними мембранными дисками устанавливают неподвижные кольца-турбулизаторы (рис. 3.11).
Рис.3.11. Принципиальная схема разделительного аппарата с вращающимися
мембранными дисковыми элементами
В щелевых зазорах между мембраной и турбулизатором зарождаются так называемые вихри Тейлора, обеспечивающие интенсивную турбулизацию и соответствующее увеличение коэффициента массоотдачи β. Недостаток – противодействие центробежной силы внутри мембранных элементов потоку пермеата.
13. Более простым динамическим действием является вращение турбулизаторов над поверхностью мембраны. На рисунке 3.12 показано принципиальное устройство такого аппарата.
Рис.3.12. Принципиальная схема разделительного аппарата
с вращающимися дисковыми турбулизаторами
Турбулизаторы выполнены в виде перфорированных дисков, при вращении которых в отверстиях возникают турбулизирующие вихри, направленные к поверхности мембран. Скорость вращения достаточно мала - 200-400 об/мин.
Механизм возникновения поперечных потоков представлен на рисунке 3.13.
Рис. 3.13. Механизм возникновения турбулизирующих вихрей
в отверстиях вращающегося диска
Третья группа способов основана на периодическом восстановлении разделительных свойств мембраны путем очистки ее от накопившихся наслоений. Выбор способа такой очистки зависит от механических и химических свойств мембраны.
14. Гидравлическая очистка обратным потоком пермеата. Речь идет о периодической подаче пермеата из-под мембраны в камеру исходного раствора. При этом в камере снимают давление, но продолжают прокачивать раствор. Схема такой очистки показана на рисунке 3.14.
Рис.3.14. Принцип обратной промывки
Способ применим для мембран с высокой механической прочностью.
15. Гидравлическая очистка реверсивным потоком концентрата. Здесь речь идет о периодической смене направления движения исходного потока вдоль мембраны. Принципиальная схема осуществления способа показана на рисунке 3.15.
Рис.3.15. Очистка мембран реверсивным потоком концентрата
16. Механическая очистка мембран с помощью мягких губчатых тел, которые проталкиваются вдоль мембраны потоком исходного раствора, снимая с поверхности гелевые и осадочные образования.
17. Химическая очистка мембран периодическим заполнением межмембранных каналов химическими реагентами, растворяющими образовавшиеся отложения. Очень важно правильно выбрать моющее средство, которое не должно растворять мембрану, а также подобрать его концентрацию и режим мойки.
Среди наиболее употребляемых следующие:
- кислоты – фосфорная, лимонная, соляная;
- щелочи – сода, гидроксид натрия;
- комплексообразователи – этилендиаминтетрауксусная кислота;
- поверхностно-активные вещества;
- дезинфицирующие вещества – Н2О2, NaOCl;
- ферменты для ускорения гидролиза;
- чистая вода.