膜過濾

在過濾質(zhì)量濃度大于約1%的高濃度料漿時(shí)，如果膜的實(shí)際開孔足夠小，在其表面可能形成一個(gè)固體顆粒沉積層，或者，在膜表面形成一個(gè)組合的沉積過濾層。進(jìn)一步的過濾發(fā)生在新形成的沉積層上，且后續(xù)的過濾行為可能僅依賴于此沉積層。該層可稱為“動(dòng)態(tài)層”或 “次生層”膜。

然而在膜過濾中，動(dòng)態(tài)一詞也用于表示具有可移動(dòng)過濾面的一種過濾器。動(dòng)態(tài)膜這一概念不能用于在沉積層上的膜過濾，此沉積層與帶支撐材料的次生層膜所處的位置相同。在這種條件下過濾時(shí)，原來的膜在維持過濾上可能只扮演一個(gè)小角色，此效應(yīng)如圖10-11所示［Raasch, 1987丄細(xì)小的地面石灰?guī)r顆粒的懸浮液，其體積濃度為2%,平均顆粒直徑為4印n, 用名義孔徑為0. 2微米的聚合物膜以及兩個(gè)孔徑分別為25微米和42微米的篩板進(jìn)行過濾。用篩板過濾時(shí)，最初的滲透液是渾濁的，但在40s之后，所有使用的過濾介質(zhì)的滲透液澄清度和滲透通量沒有什么差別。雖然粗大網(wǎng)眼的孔徑比顆粒粒徑約大一個(gè)數(shù)量級(jí)，但是2%的體積濃度足以在網(wǎng)眼上形成架橋，構(gòu)成次生層膜。這是體現(xiàn)次生層膜效應(yīng)的一個(gè)顯著 的實(shí)例，同時(shí)也表明了次生層膜如何在錯(cuò)流過濾中控制過濾性能。在錯(cuò)流過濾中，顆粒分離是一個(gè)眾所周知的效應(yīng)［Tarleton和Wakeman, 1993］。錯(cuò)流速度的增大可引起更多的粗大顆粒從沉積層移走，膜上剩下的小顆粒便形成了更薄的一層濾餅。在次生層膜過濾中，此種分離可以導(dǎo)致顆粒濃度降低，且沉積下來的顆粒粒徑必然符合能形成次生層膜的要求。因此，形成次生層膜所必需的條件是實(shí)現(xiàn)在粗大孔徑上的架橋，而這種架橋是錯(cuò)流速度、膜支撐和懸浮液顆粒粒徑分布的函數(shù)。