Разработка лабораторной работы «Процесс микрофильтрации» по курсу «Мембраны. Моделирование и применение» Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 66.081.6-278

М. Д. Тришкина*, М. С. Ермушев, Е. В. Гусева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 * e-mail: [email protected]

РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ «ПРОЦЕСС МИКРОФИЛЬТРАЦИИ» ПО КУРСУ «МЕМБРАНЫ. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ»

Аннотация

В рамках курса «Мембраны. Моделирование и применение» была разработана лабораторная работа по экспериментальному изучению процесса микрофильтрации на трубчатой керамической мембране. Приведена схема экспериментальной установки и описаны основные параметры процесса.

Ключевые слова: лабораторная работа, мембраны, микрофильтрация.

Методы мембранного разделения широко используются для решения многих задач, например: получения очищенных продуктов питания, опреснения воды, очистки сточных вод, сохранения баланса между экологическими и социально-бытовыми проблемами. В настоящее время мембраны применяют в химической, нефтехимической, фармацевтической, газовой, пищевой,

микробиологической промышленности,

водоподготовке, медицине и т.д.

Одними из самых распространенных мембранных процессов являются баромембранные процессы, в которых перенос вещества через мембрану происходит за счет разности давлений в напорном и дренажном каналах. Баромембранные процессы включают в себя микрофильтрацию,

ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос.

Процесс микрофильтрации применяется для отделения коллоидных или взвешенных частиц, размер которых составляет 0.1-10 мкм (рабочее давление от 0.03 до 0.1 МПа). Этот метод эффективен для подготовки жидкостей перед процессом обратного осмоса и ультрафильтрации в водоподготовке [1].

В данной статье представлено описание разработанной лабораторной работы «Процесс микрофильтрации» по курсу «Мембраны. Моделирование и применение». Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки по микрофильтрации (обозначения в тексте)

Данная микрофильтрационная установка состоит из емкости с исходной средой 1; перистальтического насоса «МТА Kutesz» 2, который обеспечивает прокачивание жидкости сквозь мембрану; мембранного модуля 3 с керамической мембраной внутри; приемника фильтрата 4; двух манометров для измерения давлений на входе и на выходе из мембраны 5, 6; вентиля 7, регулирующего перепад

давлений на мембране; сборника концентрата 8. Перед началом работы установка промывалась дистиллированной водой для удаления возможных загрязнений.

В таблице 1 приведены параметры керамического мембранного элемента, который был использован в эксперименте.

Таблица 1. Параметры мембранного элемента

Параметры мембраны Значение

Внутренний диаметр мембраны 5 мм

Внешний диаметр мембраны 9 мм

Длина мембраны 80 см

Радиус пор мембраны 0.23 мкм

Число пор на единице поверхности мембраны 3.25-1010

Площадь поверхности мембраны 0.01256 м2

Экспериментальное исследование процесса микрофильтрации проводилось с использованием грубодисперсной окрашенной суспензии. Из исходной емкости 1 с помощью насоса 2 суспензия подавалась на мембранный модуль 3. Объем исходной суспензии составлял 800 мл. Микрофильтрация была проведена при скорости работы насоса, близкой к 1.6 об/сек, и давлении 1.5 атм. Длительность процесса составила 80 минут. За это время было получено 200 мл фильтрата, который был бесцветным, не имел запаха и в нем

отсутствовали частицы грубодисперсной системы. Полученный концентрат, объемом 580 мл, имел более яркий и глубокий цвет относительно исходной суспензии, с более сильным запахом. Таким образом, в результате проведения эксперимента был исследован процесс микрофильтрации на трубчатой керамической мембране. Полученные результаты показывают значительное осветление исходной жидкости и удаление запаха. Разработанная лабораторная работа будет включена в курс «Мембраны. Моделирование и применение».

Тришкина Мария Дмитриевна, студентка 4 курса факультета Информационных технологий и управления РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва.

Ермушев Максим Вячеславович, студент 4 курса факультета Информационных технологий и управления РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.

Гусева Елена Владимировна, к.т.н., доцент кафедры Кибернетики химико-технологических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.

Литература

1. Колзунова Л. Г. Баромембранные процессы разделения: задачи и проблемы // Вестник ДВО РАН. -2006. - № 5. - С. 65-70.

2. Гусева Е. В. Моделирование процесса микрофильтрации на трубчатом керамическом элементе (на примере производства лимонной кислоты): дис. канд. техн. наук: 07.15.08. Москва, 1998. 178 с.

TrishkinaMariaDmitriyevna*, ErmushevMaxim Vechelavovich, Guseva Elena Vladimirovna

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. *e-mail: [email protected]

DEVELOPMENT OF LABORATORY WORK "PROCESS OF MICROFILTRATION" FOR THE COURSE "MEMBRANE. MODELLING AND APPLICATION"

Abstract

In the frame of the course "Membrane. Modelling and application" the laboratory work has been developed concerning the experimental investigation of microfiltration process on tube ceramic membrane. The scheme of experimental device is presented. The main process parameters have been described.

Key words: laboratory work, membrane, microfiltration.