第10章膜分离677 Jm=传质推动力 传质阻力 (10-12) Jw=(△P-△π)KRg+Rm) (10-13) 式中：Rg为凝胶层阻力，Pam2smol；Rm为膜阻力，Pam2smol。 由于大分子以及胶体分散液的渗透压通常是很低的，所以，式(10-13)中 的△π可以忽略不计，则溶剂的渗透通量为： Jw=△P《Rg+Rm) (10-14) 若采用具有较高保持性的微孔薄膜，对大分子溶质的稀溶液进行超滤时，凝 胶层阻力可忽略不计。故式(10-14)变为： Jw=△P/Rm (10-15) 这是没有浓差极化的情况，或者是在无限稀释时，凝胶层可以自由流动的情 况。在这种情况下，当溶质仅仅是靠与溶剂一起转移而透过膜孔，而膜孔又大得 足以允许溶质分子透过，此时溶质的通量可以表示为： J.=Jw(1-p)(cb lp) (10-16) 式中P为透过对溶质有一定排斥作用的孔的纯溶剂流的分数。 3.2.2细孔模型 水透过反渗透膜的渗透通量关系式也可以用于表示超滤的渗透通量： Jw=A(△P-g△π) (10-17) A- 。=1-5(1+5g2 其中：q=rs/rp Sr=2(1-q)2-(1-q)4 式中：rs为膜孔半径，m;r。为溶质半径，m;e为膜的孔隙率；8为膜的厚 度，mo
678食品工程原理 3.3超滤的浓差极化现象 3.3.1超滤的浓差极化现象 超滤过程中在水透过膜的同时，大分子溶质被截留，而在膜表面处聚积，形 成被截留的大分子溶质的浓度边界层，这就是超滤过程的浓差极化。超滤过程 中，通常渗透通量较大，而大分子物质的扩散系数、传质系数又较小，所以其浓 差极化要比反渗透严重。当膜表面处溶质的浓度比主体高得多时，将达到饱和从 而形成凝胶层，导致渗透通量严重降低。 3.3.2减轻反渗透和超滤浓差极化的方法 (1)回收率的控制 回收率=原液进永 产品水 当回收率增大时，cw会随之增大，极化度M也会增加。尤其是对于具有较 低扩散系数的物质，如高分子有机物或胶体更易极化。因此，回收率应控制在较 低的状况下。一般的卷式组件，单个组件回收率不得高于15%，整机回收率不 得高于50%。 (2)流动型态和流程的控制浓差极化与组件内流体的流动型态和流程长度 有很大关系。流动型态一般分为层流、过渡流和湍流三种，其中层流的极化程度 最大，过渡流次之，湍流最小。为了减轻浓差极化，须使流体处于湍流状态，至 少应是过渡流。流程长度、阻力损失与浓差极化也有很大关系，流程太长，阻力 损失增大，流速降低，因而极化度也变大，可通过串、并联结合的锥形排列法 (图10-7)，尽力缩短流程，才能减少阻力损失。一般压力降应控制在3.92一 4.90MPa之间。 (3)填料法将直径为29一100m的小球放入被处理液体中，令其共同流 经反渗透器以减小浓差极化层厚度而增大渗透通量。小球的材质可用玻璃、甲基 丙烯酸甲酯。对于管式反渗透器而言，可向进料中添加微型海绵球，效果也较 好。但，对板式和卷式装置而言，添加填料有将流道堵塞的危险。 (4)设置湍流促进器湍流促进器一般是指可强化流动型态的各类障碍物。 例如管式组件内部可安装螺旋挡板，板式或卷式可内衬网栅等物以促进湍流。图