Создание мембранных аппаратов трубчатого типа при исследовании процессов в биореакторах

Бесплатный доступ

В данном исследовании рассмотрены и изучены способы интенсификации процессов микро- и ультрафильтрации при помощи борьбы с эффектом концентрационной поляризации. Описано отрицательное воздействие концентрационной поляризации на процесс разделения фильтруемой жидкости и на мембранную поверхность (из-за повышения концентрации у мембранной поверхности снижается ее селективность и удельная производительность). Рассмотрена физическая картина протекающих явлений в плоском мембранном канале с известными геометрическими размерами; выделены 4 участка имеющих различное влияние на процесс фильтрования. Проанализировано уравнение материального баланса путем введения граничных условий в критериальное уравнение материального баланса, с целью нахождения возможностей для массопереноса. Выявлено, что коэффициент массопереноса kм уменьшается, вследствие роста толщины пограничного слоя. Основными параметрами, значительно влияющими на процесс микрофильтрации, являются величины расхода G исходного раствора, коэффициента массопереноса kм, с уменьшением которого снижается G. Проведен анализ теоретических и экспериментальных данных, показывающий, что решающую роль на ход процесса микрофильтрации играют: режим движения исходного раствора, физико-химические свойства и геометрия мембранного канала. Обоснована перспективность использования пульсационного поля в биореакторах и необходимость концептуального подхода для разработок перспективных мембранных аппаратов. Рассмотрена необходимость создания мембран сложных геометрических форм, с возможностью размещения в них турбулизирующих устройств и возможностью перемещения их относительно друг друга, создавая каналы переменного сечения, что приведет к появлению достаточного количества возможностей для создания гидродинамических неустойчивостей различной интенсивности. В статье затронуто применение пульсационных режимов разрушения или разрыхления поляризационного слоя при помощи возвратно-поступательного движения концентрата, периодической регенерацией мембраны тангенциальным пульсирующим потоком или использованием обратной прокачки.

Еще

Мембранные аппараты, концептуальный подход, концентрационная поляризация, пульсационное поле

Короткий адрес: https://readera.ru/140229780

IDR: 140229780   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2017-1-55-61

Список литературы Создание мембранных аппаратов трубчатого типа при исследовании процессов в биореакторах

  • Семенов А. Г., Лобасенко Б. А. Интенсификация ультрафильтрационного концентрирования сывороточных белков в установках с керамическими мембранами//Молочная индустрия мира и Российской Федерации: материалы Междунар. науч. практ. конф. Москва, 2013.
  • Тимофеев А.Е., Лобасенко Б.А., Котляров Р.В. Разработка математической модели процесса мембранного концентрирования на основе передаточных функций//Техника и технология пищевых производств. 2013. № 1. С. 1-5.
  • Chakraborty D., Sarkar D., Bhattacharjee C. Modeling and simulation of rotating disk-membrane module in ultrafiltration of bovine serum albumin//Separation science and technology. 2013. Т. 48. № 17. С. 2549-2566.
  • Шушпанников А. С., Лобасенко Б. А., Котляров Р. В. Исследование конструктивных и режимных параметров ультрафильтрационного аппарата при концентрировании обезжиренного молока//Техника и технология пищевых производств. 2013. № 3. С. 85-89.
  • Стефанкин А. Е., Крохалев А. А., Котляров Р. В., Кригер О. В., Dengra, J. P., Иванец В. Н. Подбор параметров гидродинамической вставки мембранной установки для переработки крови сельскохозяйственных животных//Техника и технология пищевых производств. 2014. № 4. С. 106-112.
  • Лобасенко Б. А., Иванец В. Н., Сазонова Е. К., Стефанкин А. Е., Котляров Р. В. Моделирование мембранных установок непрерывного действия укомплектованных аппаратами с отводом диффузионного слоя//Техника и технология пищевых производств. 2016. Т. 42. № 3. С. 112-117.
  • Лобасенко Б. А., Семенов А. Г., Захаров Ю. Н. Ультрафильтрация: Теория и практика Новосибирск: Наука, 2015. 204 с.
  • Ключников А. И., Пономарев А. Н., Полянский К. К. Анализ концентрационной поляризации в процессе микрофильтрации пива//Вестник ТГУ. Т. 17. № 2. 2012. С. 1-4.
  • Ключников А. И. Повышение эффективности мембранных процессов с использованием трубчатых керамических мембран//Материалы LII отчетной научной конференции за 2013 год: В 3 ч. Ч. 2. 2013. С. 15.
  • Беккер В. Ф. Моделирование химико-технологических объектов управления: Учебн. Пособие. Москва. РИОР: ИНФРАМ-М, 2014. 142 с.
Еще
Статья научная