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大流量滤芯的微滤理论

2021-07-12

大流量滤芯微孔膜过滤过程的驱动力(即施加在被过滤流体上的压力)使流体过滤。以液体过滤为例,液体和小颗粒(溶质)通过膜过滤液收集,悬浮颗粒通过膜过滤液收集,作为浓缩截留物收集。颗粒被捕获的机理取决于膜的性能(物理和化学)和膜与颗粒之间的相互作用。当膜的孔径小于悬浮颗粒的尺寸时,颗粒在几何开头被遮挡,不能进入或通过膜,而是与透过液分离,称为表面过滤或筛选机理。
 
如果膜的孔径比粒子大,在这种情况下,粒子可以进入膜孔,当它与孔壁接触并粘附在上面时,它们就会被过滤掉,因为这种过滤发生在膜体内,所以这种分离机理被称为深度过滤机理。
 
根据膜两侧的主体液和透过液的流动方向,大流量滤芯的微滤过程可以分为并流和错流两个过程。实验室使用滤纸和漏斗共享沉淀物和溶液,被分离的主体悬浮液在自身的静压或透过液侧的真空度下通过滤纸分离。此时,主体与透过液并流流动,称为并流微滤。在并流微滤中,被膜截留的颗粒随时堆积成滤饼层。如果使用深度过滤膜,截留颗粒会堆积在膜内空穴中。如果使用表面过滤膜,截留颗粒会堆积在膜内空穴中。如果使用表面过滤膜,截留颗粒会堆积在膜表面。在这两种情况下,都会导致过滤阻力增加。当过滤在恒压条件下进行时,会导致透过滤通量下降。如果在恒通量条件下进行,会导致膜两侧压力上升高。因此,并流微滤必须定期去除膜上堆积的颗粒或更换膜上堆积的颗粒。
 
当主体悬浮液与膜表面相切流动时,主体液中的颗粒被膜截取,通过液体垂直于膜表面,通过膜流出。这个过程叫做错流微滤,有时也叫切线微滤。被膜截取的颗粒在膜表面形成滤饼层。由于主体液与膜表面在压力下相切,产生高剪切力,可以去除膜表面的滤饼颗粒,所以滤饼层比较薄。微滤的错流结构在控制浓差极化和滤饼层堆积方面有效。因此,长期操作仍能保持较高的通量。


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