ЭлБиб

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 3, 2011

íèðîâàíèå æèäêèõ ïîëèäèñïåðñíûõ ñèñòåì ìîæíî

óñïåøíî ïðîâîäèòü, èñïîëüçóÿ òðåêîâûå ìåìáðàíû.

Íî ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ íà ïîâåðõíîñòè êàê

ñàìîé ìåìáðàíû, òàê è íà ñòåíêàõ ïîð îáðàçóþòñÿ

äîñòàòî÷íî ïðî÷íî ñâÿçàííûå ñëîè îòëîæåíèé, ñî-

ñòîÿùèå èç ÷àñòèö ðàçäåëÿåìîé æèäêîé ïîëèäèñ-

ïåðñíîé ñèñòåìû. Ïðè÷åì î÷åíü ÷àñòî ñèëà ñâÿçè

ìåæó îòäåëüíûìè ÷àñòèöàìè è ìåìáðàíîé îáðàòíî

ïðîïîðöèîíàëüíà èõ ðàçìåðàì. Ðàçëè÷èÿ ãèäðîäè-

íàìè÷åñêèõ óñëîâèé â ðàçëè÷íûõ çîíàõ ìåìáðàííî-

ãî êàíàëà àïïàðàòà ïðèâîäÿò ê íåîäíîðîäíîñòè âñå-

ãî ïîëÿ ýòèõ îòëîæåíèé è, êàê ñëåäñòâèå, ê ðàçáðî-

ñó ðåàëüíûõ ðàçìåðîâ ïîð òðåêîâûõ ìåìáðàí. Ñëå-

äîâàòåëüíî, ìåìáðàííîå ôðàêöèîíèðîâàíèå ïîëè-

äèñïåðñíûõ æèäêèõ ñèñòåì ìîæíî ïðîâîäèòü ëèøü

ïîýòàïíî è ñ ó÷åòîì èçìåíåíèÿ óðîâíÿ ñåëåêòèâíî-

ñòè ìåìáðàí â ïðîöåññå èõ ýêñïëóàòàöèè. Ìíîãî-

ñëîéíûå çàãðÿçíåíèÿ ÷àùå âñåãî óäàëÿþò ñ ïîìî-

ùüþ ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ â ïðîöåññå

ìîéêè è ðåãåíåðàöèè ìåìáðàí. Ñîîòâåòñòâåííî ìà-

òåðèàë äëÿ èõ èçãîòîâëåíèÿ äîëæåí áûòü õèìè÷åñêè

óñòîé÷èâ ê äåéñòâèþ êîìïîíåíòîâ ñïåöèàëüíûõ ìî-

þùèõ ðàñòâîðîâ.

Òàêèì îáðàçîì, ïðè îöåíêå ïðèíöèïèàëüíîé âîç-

ìîæíîñòè ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà ìåìáðàííîãî ðàçäå-

ëåíèÿ æèäêèõ ïîëèäèñïåðñíûõ ñèñòåì íåîáõîäèìî

ïðèíÿòü ñëåäóþùèå îñíîâíûå óñëîâèÿ:

1. ×àñòèöû äèñïåðñíîé ôàçû îòëè÷àþòñÿ äðóã îò

äðóãà ïî ìîëåêóëÿðíîé ìàññå, ôèçèêî-õèìè÷åñêèì

ñâîéñòâàì è ò.ä., ò.å. â ïðèíöèïå ìîãóò áûòü ðàçäåëå-

íû â òîì èëè èíîì ïîëå ôèçè÷åñêèõ ñèë.

2. Îáðàçóþùèåñÿ íà ïîâåðõíîñòè ìåìáðàí è íà

ñòåíêàõ ïîðîâûõ êàíàëîâ îòëîæåíèÿ ìîãóò áûòü óäà-

ëåíû ìîéêîé, ò.å. âîçìîæíî ìíîãîêðàòíîå ïðîâåäå-

íèå ðåãåíåðàöèè ìåìáðàí áåç çíà÷èòåëüíîé ïîòåðè

èìè ñâîèõ ôóíêöèîíàëüíûõ ñâîéñòâ.

3. Ñóùåñòâóþò ìåìáðàíû, ìàòåðèàë êîòîðûõ óñ-

òîé÷èâ ê âîçäåéñòâèþ êàê êîìïîíåíòîâ ñàìîé æèä-

êîé ïîëèäèñïåðñíîé ñèñòåìû, òàê è âîçìîæíûõ õè-

ìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè ìîéêå è ðå-

ãåíåðàöèè ìåìáðàí.

Â îïðåäåëåííûõ ñëó÷àÿõ âîçìîæíîñòü àäñîðáöè-

îííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÷àñòèö äèñïåðñíîé ôàçû ñ

íåêîòîðûìè âåùåñòâàìè òîæå ïðåäïîëàãàåò ïåð-

ñïåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ ïðîöåññà ìåìáðàííîãî

ðàçäåëåíèÿ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ ðàçäåëåíèÿ

íåîäíîðîäíûõ ïîëèäèñïåðñíûõ ñèñòåì ìåòîäîì

îñàæäåíèÿ èëè îáû÷íîé ôèëüòðàöèè íåîáõîäèìî,

÷òîáû ñîáëþäàëîñü óñëîâèå âîçìîæíîñòè îòíîñè-

òåëüíîãî äâèæåíèÿ ÷àñòèö äèñïåðñíîé ôàçû è äèñ-

ïåðñèîííîé ñðåäû. Îäíàêî ê ïðîöåññàì ìåìáðàí-

íîé ôèëüòðàöèè ýòî îòíîñèòñÿ òîëüêî â îïðåäåëåí-

íîé ìåðå. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî íà ìåìáðàíå ïðî-

öåññû ðàçäåëåíèÿ ÷àñòî ïðîõîäÿò íà ìîëåêóëÿðíîì

óðîâíå. Íàïðèìåð, ïðè óëüòðàôèëüòðàöèè äàæå îò-

íîñèòåëüíî ïðîñòûõ áèíàðíûõ áåëêîâûõ ðàñòâîðîâ

ñåëåêòèâíîñòü ìåìáðàí ìîæíî îöåíèòü òîëüêî ïî

òàê íàçûâàåìîé íîìèíàëüíîé îòñåêàåìîé ìîëåêó-

ëÿðíîé ìàññå áåëêîâûõ ìîëåêóë. Íåîáõîäèìîñòü

ââåäåíèÿ òàêîãî ïîíÿòèÿ âûçâàíà íåêîòîðûìè îñî-

áåííîñòÿìè ìåõàíèçìà ìåìáðàííîé ôèëüòðàöèè.

Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ ïðè îäèíàêî-

âîé ìîëåêóëÿðíîé ìàññå ñôåðè÷åñêàÿ íåçàðÿæåííàÿ

áåëêîâàÿ ìîëåêóëà ìåìáðàíîé çàäåðæèâàåòñÿ, à âû-

òÿíóòàÿ â äëèíó ñâîáîäíî ïðîõîäèò ÷åðåç òó æå ïîðó.

Êðîìå òîãî, çàðÿæåííàÿ ìîëåêóëà ñ ìåíüøåé ìîëå-

êóëÿðíîé ìàññîé òîæå çàäåðæèâàåòñÿ ìåìáðàíîé.

Ýòî åùå ðàç ïîäòâåðæäàåò íàëè÷èå ñëîæíîãî è íåîä-

íîçíà÷íî ïðîÿâëÿþùåãîñÿ ìåõàíèçìà ìåìáðàííîãî

ðàçäåëåíèÿ æèäêèõ ïîëèäèñïåðñíûõ ñèñòåì. Äëÿ åãî

âïîëíå äîñòîâåðíîãî îïèñàíèÿ òðóäíî ïðèìåíèòü

òåîðèþ îáû÷íîé ôèëüòðàöèè.

Ïîæàëóé, íà ñòàäèè ðàçðàáîòêè òåõíîëîãèè ìåìá-

ðàííîé ôèëüòðàöèè êîíêðåòíîé æèäêîé ïîëèäèñ-

ïåðñíîé ñèñòåìû áîëåå ïðèåìëåì ýìïèðè÷åñêèé

ýêñïåðèìåíòàëüíûé ïîäõîä, îñíîâàííûé íà àíàëèçå

èçâåñòíûõ çàêîíîâ òåîðèè ðàçäåëåíèÿ íåîäíîðîä-

íûõ ñèñòåì. Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ óñïåõ â ïðèìåíåíèè

áàðîìåìáðàííûõ ïðîöåññîâ ðàçäåëåíèÿ ïîëèäèñ-

ïåðñíûõ ñèñòåì îïðåäåëÿåòñÿ ïðèíÿòèåì ïðàâèëü-

íîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ðåøåíèÿ â êîìïîíîâêå ëè-

íèé èõ ïåðåðàáîòêè. Êàê ïðàâèëî, ïðè ïðîõîæäåíèè

÷åðåç òåõíîëîãè÷åñêóþ ëèíèþ ïåðåðàáîòêè íåêàÿ

óñëîâíàÿ æèäêàÿ ïîëèäèñïåðñíàÿ ñèñòåìà ïîñëåäî-

âàòåëüíî èçìåíÿåò ñâîè ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñò-

âà. ×àùå âñåãî òàêèå èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäÿò äèñ-

êðåòíî, ñëåäîâàòåëüíî, âñþ òåõíîëîãè÷åñêóþ ëèíèþ

ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ñîâîêóïíîñòü ñòðóêòóðíûõ

ýëåìåíòîâ, èçìåíÿþùèõ èñõîäíûå ñâîéñòâà ðàçäå-

ëÿåìîé æèäêîé ïîëèäèñïåðñíîé ñèñòåìû (ðèñ. 2).

Î÷åâèäíî, ÷òî ÷åì êîìïàêòíåå è óíèâåðñàëüíåå

êàæäûé ýëåìåíò òåõíîëîãè÷åñêîé ñõåìû, òåì âàðèà-

òèâíåå îí ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí â ïðåäåëàõ åå

êîìïîíîâêè.

Â êà÷åñòâå òàêîãî ýëåìåíòà ïðåäëàãàåòñÿ ïðèìå-

íèòü óíèâåðñàëüíûé ìîäóëü ìåìáðàííîãî ðàçäåëå-

íèÿ. Â åãî ñîñòàâ íåîáõîäèìî âêëþ÷èòü:

óçåë ïðåäâàðèòåëüíîé ïîäãîòîâêè æèäêîé ïîëè-

äèñïåðñíîé ñèñòåìû ê ìåìáðàííîìó ðàçäåëåíèþ;

ìåìáðàííûå àïïàðàòû ñîîòâåòñòâóþùåé êîí-

ôèãóðàöèè, óêîìïëåêòîâàííûå ìåìáðàííûìè ýëå-

ìåíòàìè òðåáóåìîãî òèïà;

íàñîñíóþ ñòàíöèþ, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ñîçäàåò-

ñÿ ðàáî÷åå äàâëåíèå è îñóùåñòâëÿåòñÿ öèðêóëÿöèÿ

æèäêîé ïîëèäèñïåðñíîé ñèñòåìû â ìîäóëå;

êîìïëåêñ êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ è

àâòîìàòèêè.

Сбор и хранение жид-

ой полидисперсной

высо омоле 'лярной

системы

Компле сообразование

для о ончательно/о

выделения частиц

дисперсной фазы

Отделение

наиболее

р'пных чстиц

дисперсной

фазы в поле

сил тяжести

Тон ая очист а в

поле центробежных

сил или т'пи овая

фильтрация

1-я ст'пень

мембранно/о

разделения

(ми рофильтрация)

2-я ст'пень

мембранно/о

разделения

('льтра-

фильтрация)

На дальнейш'ю переработ '

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà òåõíîëîãè÷åñêîé ëèíèè ìåìá-

ðàííîãî ðàçäåëåíèÿ æèäêèõ ïîëèäèñïåðñíûõ ñèñòåì:

ðàçäåëÿåìàÿ ñèñòåìà; êîíöåíòðàò; ôèëüòðàò

Эл ктронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека