Моделирование ультрафильтрационного процесса на рулонных мембранах в центробежном поле

В статье рассматривается процесс ультрафильтрации на мембранах рулонного типа, установленных в роторе фильтрующей центрифуги специальной конструкции, обеспечивающей атмосферное давление в зоне образования фильтрата за мембраной и центробежное давление в зоне фильтрации ретанта до мембраны. Получены уравнения для расчета производительности по фильтрату и пермеату и концентрации в них молекул растворенного вещества. Приведен пример расчета в сравнении с установкой одного слоя листовой мембраны на боковой стенке перфорированного ротора. Результаты численных расчетов основных параметров процесса ультрафильтрации водного раствора ацилазы по разработанному алгоритму при скорости вращения ротора ω = 100 рад/с, радиусе ротора Rн = 0,25 м и ширине мембраны b = 0,5 м показывают, что площадь рулонной мембраны увеличивается в 12 раз, а степень концентрирования раствора почти в 6 раз, при этом расход пермеата возрастает почти в 10 раз по сравнению с листовой мембраной, уложенной в один слой на стенку перфорированного ротора. Однако очистка пермеата в роторе с рулонной мембраной уменьшается почти в 12,5 раза, так как средняя концентрация в пермеате возрастает с 1·10-5 % до 2,6·10-5 %.

1. Тимонин А.С., Балдин Б.Г., Борщев В.Я., Гусев Ю.И. и др. Под общей редакцией Тимонина А.С. Машины и аппараты химических производств: учебник для вузов .– Калуга: Издательство «Ноосфера», 2014.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии : пособие по проектированию - М.: Альянс, 2015.

3. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды – М.: Химия, 1989.

4. Голованчиков А.Б., Коворова П.Э., Филимонов М.И., Доан Минь Кыонг Моделирование процесса ультрафильтрации в центробежном поле. Химическая технология. 2018;19(4):186-191.

5. П.м. 177265 РФ, МПК B04B 3/00, B04B 5/10, B01D 63/16, B04B 9/14. Маятниковая центрифуга . Голованчиков А.Б., Филимонов М.И., Горбатенко В.И., Прохоренко Н.А., Коворова П.Э., Доан Минь Кыонг; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - № 2017119979, заявл. 06.06.2017; опубл. 14.02.2018. Бюл. №5.

6. Голованчиков А.Б., Коворова П.Э., Филимонов М.И., Доан Минь Кыонг Моделирование процесса ультрафильтрации в центробежном поле. Химическая технология. 2018;19(4):186-191.

7. Голованчиков А.Б., Прохоренко Н.А., Доан Минь Кыонг. Моделирование процесса ультрафильтрации с учётом продольного перемешивания очищаемого раствора. Теоретические основы химической технологии. 2019;53(2):168-173.

8. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике .– М.: Наука, 1966.