設(shè)備的比例放大和模型

工業(yè)生產(chǎn)上，大型化微濾通常采用幾個膜器并聯(lián)操作以獲得所需要的滲透通量。用單個膜器做的初步實驗是很容易進行的，用過濾面積和滲透通量成比例的方法進行放大，可以滿足工程設(shè)計的要求。然而還應(yīng)有一些關(guān)于優(yōu)化操作方法的重要選擇：

(1)單次通過串聯(lián)操作；

(2)用于懸浮液增濃的多次通過間歇操作；

(3)具有“進料和排岀”的多次通過操作。

上述這些流程示意見圖單次通過法需要大的膜面積以實現(xiàn)對適量懸浮液的增濃。一組并聯(lián)操作的膜器的濃縮液或截留液成為下一組膜器的進料。因為滲透液的移走減少了所需要處理的懸浮液的體積，所以各組中并聯(lián)膜器的數(shù)目逐漸減少，而其數(shù)目減少后仍能保持原來的錯流速度，甚至設(shè)計中可以使錯流速度更大一些。多次通過的懸浮液增濃法實際上是一個間歇操作，在過濾過程中隨著滲透液從系統(tǒng)中移出，膜器的進料濃度增大。工業(yè)生產(chǎn)上大型的多次通過增濃操作中，懸浮液通常以滲透液離開系統(tǒng)的相同速度進入系統(tǒng)。在實驗室或小型生產(chǎn)操作中，連續(xù)進料是很少見的。在具有進料和排出的多次循環(huán)操作中，膜的進料濃度為恒定值，此值應(yīng)保證得到較高的滲透通量。滲透液和排出濃縮液的流速應(yīng)正好和待處理的新的懸浮液的流入速度相匹配。第一種操作方式的能量效率比較高，因為泵送液體的消耗最小，但要使膜消耗最少，則膜的滲透通量必須要很高。為了簡化初步實驗，一般采用沒有連續(xù)進料的多次通過增濃方式。通過進行簡單實驗得到滲透通量隨流入的懸浮液濃度的變化關(guān)系，如圖10-17所示。然而，這個過程可能引起對滲透通量的過高估計，因為在增濃操作中，瞬時滲透通量通常比相同濃度下的穩(wěn)態(tài)滲透通量要大。沉積的濾餅層需要一段時間來適應(yīng)主體流的流動條件，包括懸浮液濃度。在這個適應(yīng)過程中，穩(wěn)態(tài)滲透通量常按圖10-3所示的相似的方式遞減。如果使用這些實驗數(shù)據(jù)來預(yù)測單次通過法或具有進料和排出的多次通過法的操作性能，可能會出現(xiàn)問題。對于這些操作方式應(yīng)做允許穩(wěn)態(tài)滲透通量增長的進一步實驗。