19.4 Расчет мембранных аппаратов

Отсутствие надежных теоретических методик расчета аппаратов мембранного разделения усугубляется участием трех фаз, сложностью описания массопереноса внутри мембраны, наличием явлений поверхностной адсорбции и концентрационной поляризации. В связи с этим расчет мембранных аппаратов проводится по методикам с использованием эмпирических зависимостей. Рассмотрим основные этапы расчета на примере установки обратного осмоса [8].

1. Из уравнений материального баланса (19.1), (19.2) по заданным расходу и концентрации исходного раствора, а также концентрациям концентрата и фильтрата определяют расходы последних. Из уравнения (19.3) находят требуемую селективность мембраны.

2. По приведенным в литературе характеристикам выбирают мембрану, обеспечивающую требуемую селективность и максимальную удельную производительность при разделении данного раствора. Из уравнения (19.4) определяют ориентировочную поверхность мембраны.

3. Исходя из условий проведения процесса, выбранной мембраны и ориентировочной ее поверхности выбирают нормализованный типоразмер аппарата (возможно несколько аппаратов с последовательным и (или) параллельным соединением).

4. Проводят поверочный уточненный расчет поверхности мембраны для выбранного аппарата (аппаратов) с учетом концентрационной поляризации, при необходимости производят коррекцию.

Контрольные вопросы к главе 19

1. Что называется мембранным разделением, мембранами? Какие продукты получают в результате мембранного разделения?

2. Что такое селективность и проницаемость мембраны?

3. Запишите уравнения материального баланса процесса мембранного разделения.

4. Как классифицируются методы мембранного разделения?

5. Что такое концентрационная поляризация, какими способами можно снизить ее негативное влияние на процесс мембранного разделения?

6. В чем заключаются преимущества и недостатки мембранного разделения?

7. Как классифицируются мембраны, их достоинства и недостатки?

8. Какие модели объясняющие процесс мембранного разделения вам известны, в чем они заключаются?

9. Изобразите конструкции мембранных аппаратов, проанализируйте их преимущества и недостатки.

10. Сформулируйте основные этапы расчета мембранных аппаратов.

Вопросы для обсуждения

1. В каких случаях методы мембранного разделения обладают преимуществом по сравнению с другими?

2. За счет чего возникает концентрационная поляризация?

209