XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Скорость мембранного переноса для всех баромембранных процессов принято описывать с помощью следующего выражения: где Δp и Δp - разность гидростатических и осмотических давлений по обе стороны мембраны. Коэффициент проницаемости К зависит от структуры мембраны и свойств жидкости и влиять на него в процессе эксплуатации оборудования не представляется возможным. Увеличения скорости переноса можно добиться за счет увеличения давления, однако при этом следует помнить о том, что может произойти уплотнение структуры мембраны со снижением константы ее проницаемости.

Рис. 1 Физическая модель изменения концентрации раствора в направлении, перпендикулярном поверхности мембраны

Возникающее в процессе переноса повышенное осмотическое давление служит очень важным фактором, ограничивающим скорость переноса, особенно в случае обработки пищевых жидкостей. Оно связано с ростом концентрации у поверхности мембраны, которое обычно называется концентрационной поляризацией. Рассмотрим изменение концентрации раствора в направлении, перпендикулярном поверхности мембраны (рис.1). Вдали от поверхности концентрация раствора постоянна и равна исходной. Вторая зона представляет собой пограничный слой, в котором концентрация растет в направлении к поверхности мембраны до некоторого наибольшего значения, достигаемого на той границе, где происходит эффект разделения компонентов. Вследствие шероховатости поверхности мембраны эта граница может быть заглублена в мембрану, вследствие чего в общем случае весь пограничный слой можно разбить на две зоны. В первой зоне жидкость движется как перпендикулярно, так и параллельно мембраны, а во второй - лишь перпендикулярно. Таким образом, могут иметься две области, в которых наблюдается концентрационная поляризация. Толщина одной из них зависит от гидродинамического режима течения жидкости и может меняться экспериментатором, а вторая практически недоступна для регулирования. На границе разделения концентрация раствора резко падает, затем он попадает в пористую структуру мембраны и практически без изменения выводится из нее. Из предложенного анализа можно выявить основные способы снижения с концентрационной поляризацией: перемешивание, изменение конфигурации межмембранных каналов, повышение температуры, обратный ток фильтрата.