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操作条件对死端微滤膜通量的影响_温度_压力_浓度的影响

文章编号:1007-8924(2006)01-0026-05

操作条件对死端微滤膜通量的影响

温度、压力、浓度的影响

王 湛* 张新妙 武文娟

(北京工业大学环境与能源工程学院应用化学研究所,北京100022)

摘 要:采用标准孔径为0.1 m 的亲水PVDF(聚偏氟乙烯)微滤膜和0.2 m 的PTFE(聚四氟乙烯)膜,研究了温度、压力、浓度等操作条件对BSA 溶液死端微滤膜通量的影响.实验表明,温度、压力和浓度对微滤膜通量有重要影响,通量随温度升高而增大;随浓度的增大而减

小;当压力上升到0.14M Pa 时,通量将不随压力变化,达到极限通量.在实验范围内(0 04~0.16M Pa,18~30 ),对于去离子水,通量和温度成良好的线性关系,通量随温度、压力的变化关系分别为ln(J /J )w =-0.0219T -13.993和ln(J / p )w =-1.9584 p +5.2834;对于BSA 溶液,则在0 04~0.14M Pa,20~30 范围内,通量随温度、压力的变化关系分别为J E /J T =ln(-0.0045T 2+0.2309T )和ln(J / p )=-3.5767 p +4.6277.溶液浓度增大,稳态通量下降;当溶液浓度达到一定值时,由于滤饼层厚度趋向平衡厚度,稳态通量将近似恒定.关键词:微滤;死端;通量;操作条件;优化中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 微滤是应用最早也是目前应用最普遍、总销售额最大的一项膜技术.在微滤过程中,由于膜种类、材料和流体动力学等因素的影响,会导致膜污染,它将引起通量降低和截留率改变[1]

.因此,研究温度、压力、浓度等操作条件与膜通量的变化规律并使其最优化是减小膜污染、提高膜通量的关键技术之一.此外,高分子聚合物膜自身对温度的敏感性[2]

也使

得对温度的研究具有重要的实际意义.

M attheus 等[2]和M ohammadi 等[3]在研究海水反渗透过程中进料液温度对膜通量的影响时发现,压力和通量呈良好的正比线性关系,当温度从20 升到40 时,渗透通量增长高达60%,但膜污染也随温度升高而加剧.此外,Konstantinos 等[4]发现,当温度从26 到60 时,西红柿汁的渗透通量增长了64%.这都可归结于温度的升高导致的流体黏度降低,扩散系数增大[5].

目前,对于微滤膜过程中温度对微滤膜污染和

通量的研究甚少,因此,本文主要研究了温度、压力和浓度等对微滤膜通量和膜污染的影响,以期得到优化的操作条件.

1 材料、装置和方法

1.1 材料

实验中所用的标准孔径为0.1 m 的亲水PVDF(聚偏氟乙烯)微滤膜和0.2 m 的PT FE(聚四氟乙烯)微滤膜分别从北京安得膜分离公司和北京化大黎明膜材料厂购买;牛血清白蛋白(BSA)为北京双旋微生物培养基制品厂制品.
实验前,PVDF 膜被浸泡在去离子水里24h;PT FE 膜在常温蒸馏水中浸泡12h.

实验中所用的标准孔径为0.1 m 的亲水PVDF(聚偏氟乙烯)微滤膜和0.2 m 的PT FE(聚四氟乙烯)微滤膜分别从北京安得膜分离公司和北京化大黎明膜材料厂购买;牛血清白蛋白(BSA)为北京双旋微生物培养基制品厂制品.实验前,PVDF 膜被浸泡在去离子水里24h;PT FE 膜在常温蒸馏水中浸泡12h.

1.2 溶液的制备

1.2.1 磷酸盐(PBS)缓冲溶液的制备 将0.03mol/L Na 2H PO 4!12H 2O 和0.03mol/L KH 2PO 4溶解在1000mL 经预过滤过的去离子水里,制成磷酸

收稿日期:2004-05-17;修改稿收到日期:2005-03-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(20276003)

作者简介:王 湛(1966-),男,河南新安人,博士,副教授,从事传质分离.*通讯联系人∀wangzh@http://www.doczj.com/doc/70bad1b851e79b89680226e8.html #

第26卷 第1期膜 科 学 与 技 术

Vol.26 No.1

2006年2月M EM BRAN E SCI EN CE AN D T ECHNOL OGY F eb.2006

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