错流微滤过程的无因次特征量_马智英

错流微滤过程的无因次特征量_马智英第27卷第3期山西化工Vol.27No.32007年6月SHANXICHEMICALINDUSTRYJun.2007收稿日期:2007-03-28作者简介:马智英,女,1981年出生,太原理工大学在读硕士研究生。研究方向:膜分离。化学工程错流微滤过程的无因次特征量马智英,孙彦平,丁光月(太原理工大学洁净化工研究所,山西太原030024)摘要:从近膜面微粒的受力分析出发,对错流微滤过程进行了因次分析,得到新的特征量Rem和Eum,合理地概括了重要过程参数对微粒在膜面沉积的复合作用。由基于Eum和Rem数学模型所得的预测值与实验值高度吻合,说明用Eum和Rem表征复杂的错流微滤过程的合理性。关键词:错流微滤;无因次特征量;膜通量;可逆膜污染中图分类号:O657.7文献标识码:A文章编号:1004-7050(2007)03-0036-02引言近年来,随着节能环保意识的加强和对产品质量要求的提高,错流微滤成为分离微米、亚微米级粒子的首选技术,因此对错流微滤悬浮液过程的理论分析和模拟研究益显重要。其中微粒在膜面沉积引起的可逆膜污染[1]是应首要考虑的问题。可逆膜污染受到很多因素,尤其是方向正交的切向流和渗透流相互作用的复合影响[2],这使其数学模拟倍觉困难。在已发表的文献中,都是将颗粒粒径dp、操作压力ΔP、错流速率v等重要过程参数的影响各自独立地进行研究[1～5],而忽略了各参数对过程复合作用的本质,故至今尚未建立普遍适用的模型。为此,本文从单一微粒的受力分析出发,对错流微滤过程进行因次分析,得到新的特征量Rem和Eum,合理地概括了重要过程参数对微粒在膜面沉积的复合作用,为复杂错流微滤过程的普遍化分析提出一个新的思路。1微粒受力分析以近膜面的单一微粒(粒径为dp)为研究对象,从图1可以清楚地看出,它主要受到由推动力ΔP作用形成的渗透液产生的曳力FP,切向流动产生的惯性力Fv,惯性(升)力FL及黏性力Fμ[2,3]。当FP>FL时,微粒在膜面沉积引起可逆膜污染;当FP≤FL时,微粒悬起。若Fv>Fμ,则微粒被切向流带走。由上述分析可知,微粒在膜面的沉积与否,绝非由各过程参数如ΔP、v等单一作用的结果,而是受到了它们的复合作用。错流微滤的分离机理是微粒向膜面沉积与微粒从膜面离去的相互作用。图1错流微滤过程微粒受力分析图2因次分析错流微滤过程受