膜分離無機(jī)鹽及氨基酸的過程模擬與分析.pdf

1、在膜分離工藝的開發(fā)過程中,傳質(zhì)模型起著重要的指導(dǎo)作用。然而,現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的溶解-擴(kuò)散模型、優(yōu)先-吸附毛細(xì)孔流模型并不能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)膜對(duì)溶質(zhì)的截留率和滲透通量。吸附-擴(kuò)散模型是新的描述膜分離過程的模型,模型包含影響膜分離過程的多種因素,從理論上預(yù)測(cè)了膜分離過程中可能出現(xiàn)的極大值和極小值,然而這些只是停留在理論上的,未用于實(shí)際計(jì)算,有待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文考察了反滲透脫鹽過程中操作壓力、溶液濃度對(duì)溶質(zhì)截留率和滲透通量的影響,利用溶解-擴(kuò)散模型(

2、SDM)和吸附-擴(kuò)散模型(ADM)一級(jí)近似式對(duì)反滲透脫鹽過程進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果表明吸附-擴(kuò)散模型(ADM)的一級(jí)近似式的擬合精度高于溶解-擴(kuò)散模型(SDM)。從數(shù)學(xué)形式上看,溶解-擴(kuò)散模型只含有一個(gè)參數(shù)B,而吸附-擴(kuò)散模型(ADM)一級(jí)近似式含有兩個(gè)參數(shù)Ki(λ)和b。由吸附-擴(kuò)散模型可知,溶質(zhì)截留率、滲透通量隨操作壓力、溶液濃度的變化出現(xiàn)極大值的現(xiàn)象是由膜的荷電性、孔隙率及濃差極化等因素綜合影響所致。以反滲透膜溶解-擴(kuò)散模型(SDM)

3、為基礎(chǔ),考慮了溶質(zhì)體積壓力驅(qū)動(dòng)項(xiàng)的影響,提出了改進(jìn)的反滲透膜溶解-擴(kuò)散模型(MSDM),改進(jìn)模型擬合的均方差在10-8~10-6之間,優(yōu)于溶解-擴(kuò)散模型(SDM)。由改進(jìn)的溶解-擴(kuò)散模型(MSDM)可知,溶解-擴(kuò)散模型(SDM)中的參數(shù)B是隨操作壓力變化而變化的參數(shù)。由吸附-擴(kuò)散模型知,改進(jìn)的溶解-擴(kuò)散模型(MSDM)中參數(shù)α可能是一個(gè)與滲透通量、操作壓力相關(guān)的函數(shù),使得由模型參數(shù)α值計(jì)算的Vs值與溶質(zhì)摩爾體積真實(shí)值有些偏差,因此該模型

4、為一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ苑€(wěn)態(tài)條件下膜兩側(cè)氨基酸電離反應(yīng)平衡和溶液電荷守恒為理論基礎(chǔ),推導(dǎo)出描述氨基酸總截留率與氨基酸分子(兩性離子)截留率、氫離子截留率和溶質(zhì)電離度之間關(guān)系的一個(gè)唯象模型。由該模型可知,氨基酸總截留率及各離子截留率是隨溶液pH值的變化而變化的,當(dāng)pH值較高時(shí),氨基酸正離子的電離度α1可以忽略,當(dāng)pH值較低時(shí),氨基酸負(fù)離子的電離度α3可以忽略。利用該模型進(jìn)行模擬計(jì)算,計(jì)算曲線與實(shí)驗(yàn)曲線基本吻合,所建立的模型為膜分離多元有機(jī)酸的