Самостійна робота № 6 Тема. Мембранні методи розділення рідинних систем

План

1. Загальні визначення та характеристика мембран.

2. Пристрій та принцип роботи апаратів для здійснення мембранних методів розділення.

3. Застосування мембранних методів розділення рідинних систем.

Загальні визначення та характеристика мембран.

Серед мембранних процесів, які можна віднести до фільтрувальних методів розділення рідинних систем відомі: зворотній осмос, ультрафільтрування і мікрофільтрування.

У всіх цих процесах в якості фільтрувальних перегородок використовують напівпроникні мембрани. Ці мембрани називають молекулярно-ситовими.

Застосовують три види напівпроникних мембран: пористі, непористі та рідкі. Для харчової промисловості та підприємств харчування використовують пористі мембрани.

Мембрани, які застосовують на практиці, не завжди мають ідеальну напівпроникність , в зв'язку з цим завжди спостерігається перехід з водою кількості розчиненої речовини.

Пристрій та принцип роботи апаратів для здійснення мембранних методів розділення.

Р озглянемо найпростіші схеми двох типів установок (мал.4.1). Вихідна рідинна система надходить у внутрішню порожнину установки, проходить крізь напівпроникну мембрану, розташовану на підкладці. Підкладку виготовляють з міцного пористого матеріалу – кераміки, пористої нержавіючої сталі .

Мал. 4.1 Схема установок для мембранного розділення рідинних систем:

а – з плоским розташуванням мембран:

1 – нижня основа; 2 – герметизуючі прокладки;

3 – верхня основа; 4– напівпроникна мембрана;

5 – підкладка;

б – з циліндричним розташуванням мембран:

1 – циліндрична підкладка; 2 - напівпроникна мембрана; 3 – корпус установки.

На напівпроникній мембрані осідають частки або молекули, які потрібно виділити з вихідної рідини. Фільтрат проходить через мембрану та підкладку і виводиться з установки.

Принципова відміна зворотньоосмотичних, ультрафільтрувальних і мікрофільтрувальних установок від звичайних фільтрувальних установок полягає в тому, що в них недопустиме утворення осаду на поверхні фільтрувальної перегородки. У поверхні мембран із сторони розчину спостерігається підвищена його концентрація. Це явище називається концентраційною поляризацією, яке приводить до зниження селективності мембран, їх проникності та до істотного зниження їх терміну роботи.

Для того, щоб уникнути концентраційної поляризації або зменшити її негативний вплив на селективність та проникність мембран використовують магнітні мішалки, в промислових апаратах більшої продуктивності збільшують швидкість течії рідини та встановлюють різні турбулізатори течії.

Застосування. Промислові установки для мембранного розділення рідинних систем одержали застосування в харчових виробництвах лише 10- 15 років тому. Їх застосування безперервно розширюється. Їх застосовують у молочній та цукровій промисловості, у виробництві соків, сиропів, концентратів, екстрактів. Одержані цими методами продукти (згущене молоко, цукрові сиропи, концентровані фруктові і овочеві соки, згущені бульйони, екстракти чаю і кави) відрізняються більш високою якістю, ніж продукти, які одержані випаровуванням або виморожуванням. В них зберігаються всі вихідні цінні компоненти (білки, вітаміни, ферменти, імунні тіла). Вони мають кращі органолептичні показники.

Велику роль мембранні методи набули для очищення стічних вод промислових підприємств, в тому числі і підприємств харчування, що сприятливо відобразилося на охороні навколишнього середовища.