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4.3 膜污染程度的度量根据标准的达西定律过滤模型,膜通量可用下式表示:(4.8)式中:膜通量,m3/m2.h;膜两侧的压力差,Pa;溶液的粘度,Pa.;膜自身的阻力,与膜孔径大小、孔密度、孔深度等因素有关,-;浓差极化边界层的阻力,-;膜污染产生的总阻力(包括生物堵塞产生的阻力),-。上式表明,膜通量与膜两侧的压力差成正比,与总阻力成反比。由式(4.8)可以知道,膜的总阻力是由膜自身的阻力Rm、浓差极化边界层阻力Rp和膜污染产生的阻力Rf三部分组成。以下利用Darcy定律分别对1#膜组件和2#膜组件的这三部分阻力进行计算。4.3.1 膜自身的阻力RmRm的测定方法:在一定压力下,分别对1#、2#清洁膜组件用自来水进行过滤,此时Rp和Rf均为零,因此式(4.8)可改写为: (4.9)清水实验测得:1#膜组件在=4.27103Pa时,=21.55L/m2.,代入式(4.9)得:=7.131011 m-12#膜组件在=4.4103Pa时,=7.3L/m2.,代入式(4.9)可得:=2.171012 m-14.3.2 膜污染阻力Rf膜污染阻力Rf的测定方法:膜在反应器中运行一段时间后(20d),从反应器中取出,用清水清洗一下,再在一定操作压力下测定其膜通量,此时,膜的浓差极化边界层阻力认为等于零,因此式(4.8)可改写为: (4.10)整理得: (4.11)实验测得:1#膜组件在=1.0104Pa时,= 7.5L/m2.,代入式(4.11)得:=4.091012 m-12#膜组件在=1.53104Pa时,= 8L/m2.,代入式(4.11)可得:=4.721012 m-14.3.3 浓差极化边界层阻力Rp浓差极化边界层阻力Rp的测定方法:膜在反应器中运行一段时间后,直接在反应器中测定其膜通量。根据式(4.8)得: (4.12)整理得: (4.13)实验测得:1#膜组件在=1.2104Pa时, = 7.5L/m2.,代入式(4.13)得到:=0.961012 m-12#膜组件在=1.72104Pa时,=8L/m2.,代入式(4.13)得:=0.851012 m-1通过以上的计算,可以得出膜各部分的阻力,见下表4.3、表4.4。表4.3 1#膜组件各部分的阻力膜各部分的阻力阻力值(m-1)占总阻力比例(%)膜自身阻力Rm7.13101112.4膜污染阻
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