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膜科学与技术 2017年第1期37卷 23-26,43页

作者：刘冲吕晓龙武春瑞王暄高启君陈华艳贾悦分离膜与膜过程国家重点实验室生物化工研究所天津工业大学天津300387

临界通量一般被用于反映膜污染状态,但是临界通量对应的压力值偏小,不能完全反映实际过滤过程中的膜污染过程.按照我们提出的临界运行通量概念,本文将临界通量与临界运行通量进行了比较.通过考察无脉冲工艺、脉冲工艺和脉冲+硅藻土组合... 详细信息

临界通量一般被用于反映膜污染状态,但是临界通量对应的压力值偏小,不能完全反映实际过滤过程中的膜污染过程.按照我们提出的临界运行通量概念,本文将临界通量与临界运行通量进行了比较.通过考察无脉冲工艺、脉冲工艺和脉冲+硅藻土组合工艺的临界通量和临界运行通量,探讨二者反映膜污染的情况.结果表明,临界通量虽然可以表征3种工艺下膜污染状态的不同,但是由于此时滤饼层尚未形成,不能完全反映实际膜过滤过程中滤饼层的污染情况,临界通量数值缺乏实际指导意义.临界运行通量则较好地表征了实际膜过滤过程中的膜污染状态,更真实地反映滤饼层对膜通量的影响,与临界通量相比,临界运行通量对于实际工程应用更具实际指导意义.

关键词：膜污染临界通量临界运行通量

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膜孔径对陶瓷膜净化生物发酵液性能的影响研究

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膜科学与技术 2021年第6期41卷 95-102页

作者：孟子怡叶亚晗余浩卫闻娟娟陈献富邱鸣慧范益群南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室南京210009

生物发酵液具有成分复杂、黏度大、不稳定等特点,膜分离技术应用于发酵液净化时普遍存在有机及生物污染问题,降低了膜的过滤通量,极大限制了膜技术在生物发酵产业的应用.针对发酵液净化工艺中的膜污染问题,提出以小孔径陶瓷超滤膜同时... 详细信息

生物发酵液具有成分复杂、黏度大、不稳定等特点,膜分离技术应用于发酵液净化时普遍存在有机及生物污染问题,降低了膜的过滤通量,极大限制了膜技术在生物发酵产业的应用.针对发酵液净化工艺中的膜污染问题,提出以小孔径陶瓷超滤膜同时去除菌体、大分子物质和蛋白的方法,探究合适的超滤膜孔径以减小蛋白分子等物质的堵塞污染.研究选取牛血清白蛋白溶液作为基准体系,以增添D-果糖、大肠杆菌种子液配制不同溶液体系,考察了孔径分别为5、10、100 nm 3种陶瓷膜在不同物料体系下的临界运行通量,探究膜孔径与渗透分离性能的构效关系.结果表明,在牛血清白蛋白模拟体系下,孔径为10 nm的小孔径超滤膜表现出更高的临界运行压力和临界运行通量,分别为0.3 MPa和210.26 L/(m^(2)·h);随着料液体系的复杂程度增加,陶瓷膜的临界运行通量逐渐减小,孔径为10 nm的小孔径超滤膜在复杂料液体系中表现出更高的渗透通量和更优的抗污染性能.

关键词：抗生物污染孔径陶瓷膜临界运行通量

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基于流体力学响应的膜污染控制方法研究

基于流体力学响应的膜污染控制方法研究

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作者：刘冲天津工业大学

学位级别：硕士

为了减轻膜污染,本文基于流体力学原理设计了一种泄压式脉冲过滤工艺。实验以高污染性酱油作为模拟料液,以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维内压式超滤膜作为过滤介质,考察了泄压式脉冲过滤工艺对减轻膜污染,提高膜通量的效果。然后借鉴前期科... 详细信息

为了减轻膜污染,本文基于流体力学原理设计了一种泄压式脉冲过滤工艺。实验以高污染性酱油作为模拟料液,以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维内压式超滤膜作为过滤介质,考察了泄压式脉冲过滤工艺对减轻膜污染,提高膜通量的效果。然后借鉴前期科研成果,向料液中投加适量硅藻土助滤剂以强化对膜污染的控制。最后,提出临界运行通量概念,考察不同工艺在较高压力时的膜污染情况,以分析所提工艺对减轻膜污染,提高膜通量的效果。论文所设计的泄压式脉冲工艺,实现了对膜表面滤饼层冲刷的目的。结果表明该泄压式脉冲在压力损失22.5%的不利情况下,通过减薄滤饼层,获得膜通量比传统无脉冲过滤方式提高了14.9%。说明该种工艺对膜污染的控制发挥了积极作用,弥补了因压力损失造成的膜通量下降,是一种可行的膜污染控制方法。并且,该工艺简单实用,有利于工业化应用。为强化对膜污染的控制效果,基于微粒子辅助过滤原理,首次提出通过向料液中投加硅藻土助滤剂强化脉冲工艺控制膜污染。利用硅藻土在膜表面微孔处的架桥作用,形成相对疏松的滤饼层,避免污染物直接在膜表面形成致密滤饼层而导致膜通量迅速衰减,然后再通过脉冲产生的强剪切力,对滤饼层进行有效冲刷,从而降低滤饼层阻力,达到提高膜通量的目的。结果表明,通过硅藻土与脉冲工艺耦合,滤饼层阻力相对于无脉冲工艺降低了24.5%,其所占总过滤阻力百分比由原来无脉冲工艺的72.7%,降低到67.9%,膜通量提高了33.3%。与仅投加硅藻土助滤剂膜通量提高8%和脉冲工艺下膜通量提高14.9%相比,硅藻土与脉冲组合工艺下,膜通量实现了大幅度提高。为反映所提工艺对膜污染控制情况,提出了临界运行通量概念：在过滤过程中,膜通量随着压力的增大而增加,当到达某点后,膜通量不再增加,只是随着压力继续增大而维持稳定甚至下降,此膜通量最大点即为临界运行通量,其对应操作压力定义为临界运行压力。结果表明,滤饼层阻力由滤饼层致密性和滤饼层厚度两个因素构成,料液性状(有无助滤剂)和过滤压力决定滤饼层致密程度,工况条件(有无脉冲、过滤时长等)决定滤饼层厚度。硅藻土与脉冲组合工艺,既可有效改善滤饼层致密程度,又能减薄滤饼层厚度,因此可以提升操作压力,获得更高膜通量,提高膜工效：临界运行通量达到65.7 kg·m-2·h-1。与无脉冲工艺临界运行通量相比,提高了38.9%;与投加硅藻土条件相比,提高了16.9%;与脉冲工艺相比,膜通量提高了17.3%。与临界通量比较,临界运行通量可以更真实的反映膜过滤过程中膜污染(特别是滤饼层阻力)对膜通量的影响,与临界通量相比,更具实际意义。

关键词：膜污染脉冲流硅藻土临界通量临界运行通量

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