错流膜过滤系统膜通量及其影响因素的研究

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图2
温度控制装置结构简 图
2. 仄 差控 制装 粉 4.2 选 用数 显式 智 能压 力变送 器 和带执 行机 构 的从 力调 }丁 阀配 了 流膜 ,!, 央控制 系统 实现 透 竹浩 膜从 差的实 时控 制 " 两 个刊 能压 力变送 器分 别 安装 在错 流膜 过 滤 系统 的待 滤酒液 入 口和滤才 占 洒液 出 日 "这 两个压 力 变送 器实时 采 集压 力 {:. i 一 号传送 到 错流 膜 ,},央 控制 系统 的可 编程 信号 处 理 器 中 , 通过 根 据 预先 设定 的参数 和运 算公;一 七
上况 "
液进 行物理 性 分 离的过程 , 本课题 系统 的研究 厂错流 膜过 滤 系统 0{膜 包 的流通 墩(即过 滤 墩, 卜 称膜 通 暇) 及 其影 响 囚素 , 引入 了透 膜压 差 ! 错流切} 句速度 ! 过 滤时 问 ! 洒 液温 度 ! 反 冲间 隔五 个 重要 的影响 因素 , 以啤 洒 为待 滤对 象 , 探 讨膜 通 量与 各影 响因素之 间的关 系 , 从而 了 # 求 错流 膜过 滤 系统过 滤啤 酒的最 优工 况 , 使膜 通 觉达 到最 优 仇 " 错 流膜 过 滤系统 膜包 的膜通 准是 膜包和 系 统 工作 性 能的重 要指 标 " 以膜通 准为 仁 , 对 体 影 响膜 通 蛋的 各 因素进行 相应 的研 究 , ! 求错 子
切 向速 度 3一 /S; 过 滤 时 问 1一 ; 酒 液 温 度 7m 3h 一 o C ; 反冲I 1.5一 司隔 4 一 m i " lo n 以连续 生产 的模式 不 断补充 发酵 液并 排放 浓缩液 , 在 保持 发酵液 可滤 性基 本稳 定 的前提
卜 行试验 " 系统 的膜 通 员数据 以错 流过 滤 系 进 统 自身配置 的清酒 液流 最计 数据 为准 "
图1
温度传感器示意 图
分 析 系统 0 对 相 关 数据 采 集 -, 和 分 析 " 该 分 卜 析 系统 以数据 采集 卜 Pc 机 为 二要硬 件 , 构 和 卜 建 r 多通 道 数据 采 集和分 析 系统 (图 4 所 小) "
错 流 腆 中 央控 控
制 系统 统
值
号 E
采 A : 板式换热 料. B : 带执斤妇 L构的流 鼠调 竹阀. C : 温心 传感 器
和 客 观性 "
) 2 依 据 各项 过 滤 实验 的 日标 和 方法 没 计 各实验 的囚 索参数 表 , 并按错 流 膜过 滤 的操 作 规程 以 各 白组 建 的装 竹进 行 各项 实验 "
2 . 实验 的操 作 控制 6
行机 构 的仄 力调 节阀触动 调 竹阀 , 并 同时对 系 统 卜 力泵进 行 变频 控制 调 竹泵 的输 出功率 ! 动
) 4 数 据 采 集 分 析 : 该项 工 作 由独 众外设
的 /数据 收 集分析 系统 0 完成 "通过 与分 析系 统连 接 的 /过 滤液 温度 控制装 置 0 ! /压 差控 制装 置 0 和 /错流 膜过 滤 中央 控制 系统 的信号 输 出模 块 0 所 提供 的相 关数据 , 分析 系统 可以 根 据 某 一 设 定 的采 样 频 率 实 时 在 线 的记 录 各 项 相 关 数 据 " 数 据 采 集 完 成 后 可 以通 过 装 有 a I L b v Ew - 的 Pc 对 数据 进行 相应 的分析 处理 " 7, 3 实验研 究 首先 用单 因素 法试验 各 因素对错 流膜 过滤 系统膜 通量 的影 响 , 然 后在此 基础 上采用 正交 试验 方法 , 寻 找错流 膜 过滤 系统在 啤酒过 滤过 程 中的最 佳 工况 " 根 据 啤酒 过 滤 工 艺 及 实 验 设 备 的操 作 要 求 , 将试 验过 程安 排如下 : 选 定 固定 原 浓 度 ! 酵母 数 和 可 滤 性 相 对 稳 定 的 发 酵液 ; 透 膜 压 差 " 5一 2M P a ; 错 流 刀 0.
r 关键词 1 错流膜 膜通 星 过滤影响l 索 最优 丁 l k _况
概述
中存在 一 个临界 值 , 当膜 通 最大 于这 个仇时 , 错 流膜 过 滤是 一种 无需借 助过 滤介质 对滤 T M P (透膜压 差 ) 迅速 上 升 , 膜 污 染急 剧 发展 " 在错流 膜过 滤 系统 中临界 通 量是 一 个对 膜污 染 有 币要意 义的概 念 " 临界通 晴主 要 山透 膜压 差 ! 错流 切 向速度 ! 过滤 时 间 ! 酒 液 温度 ! 反 冲 间 隔 11个影 响 因素决定 }0 " 夕 一 个巳认 为 , 临 界通 显 可 以作为 五大 因素 的综 合 相关 函数 " 当啤 洒 中 醉 母等颗粒 杂质 浓度 一定 的时候 , 可 以引 入极 限流 城来表述 最优 的理 想化 膜通 准 " 鉴 J川 亩界 通 肠概 念 的价 值 , 本课题 以此作 为对体 系优 化 卜 的指 导 , 通过 五个 影 响因 素的单 因素实验 及 正 交 系统 的研 究 , 优 化 了错流 膜过 滤 系统 的应用
流 膜过 滤 系统 的最优 工沉 , 对 实现错 流膜过 滤 系统 的 高效 ! 低耗运 行 , 延 长错 流膜 板和 系统 的工 作寿 命提 供技 术支持 , 对提 高生 产 没备效 能和企 业经济 效益 , 实现 价值 最大化 的 日标 具 有重 要意 义 " 1 膜 通量研 究的理论 依据 根据 错流 过滤 的特性 , 已知影 响错流 过滤 膜通 }l 的 因 素 很 多 , 关 于滤 ] 通 员 -. 方面 的 务 g J 2 研 究 和理 论也 很 多 " 有学者 根据 微 滤试验现 象 提 出了 临界通 { 的概 念 , 它是指 在恒 通 哦过 滤 ,卜
3.1 平均 透膜 压差 对膜通 员 的影 响 酵 母数 和可 滤性 相对稳 定 的酒液 , 温 度 一 " C ! 错 流 切 向 速度 sm / ! 过 滤 时 间 l ! 反 ,S s h 冲 间隔 6m in , 透 膜压 差分 别为 0. ! 0. ! 0.1 ! 05 08 0 .15 ! 脱 M P 时 的 平均 过 滤 通 量 , 以研 究 透 a 膜压 差对膜 通 量的影 响 " 3. 错 流切 向速度 对膜通 吸的影 响 2
流 {.}和] ! , 从 } 实现 对仄 旅的 在线拧 制 " J 力 J j {
2. . 数据 收 集分 析系统 43 透 膜) 井和 洒 液温 度 山 以上 所述 的 自乡{建 { I 的过滤 液温 度控 制装 代和) 爪控 制装 价提供 数 { l
A : 主动 力泵 . B : 发. 液 入 口压力变 送卷 . C : 沈清 酒液 出口压 力变送 器 . D : 带执 行狡
醉母数 和可 滤性 相对 稳定 的酒 液 , 温度 一
o 万C ! 透 膜 压差 0.1 M Pa ! 过 滤 时 间 zh ! 反 冲 问 隔 6m i , 错 流 切向速 度分 别为 3 ! 4 ! 5 ! 6 ! n 7m / 时 的 平均 膜 通 址 , 以 研 究 错 流 切 向 速 度 s 对膜 通 } 的影 响 " !卜 3. 过 滤时 间对膜 通 准的影 响 3 酵毋数 和 可滤性 相对稳 定 的酒 液 , 温度 一
收稿 日期 : 2012一 1一 1 29
2 实验 装置 与方法 2 .1 实验 材料 啤酒 发酵液 2 . 实验 对 象 2 错流 膜过滤 系统
2. 主要 实验 装备 .J仪器 3 过滤 液温度 控制 装置 ( 图 1 和 图 2 ; )
过 滤仄 差控 制装 置 ( 图 3 所水 ); 数据 收 集 分 析 系 统 ( 图 4 所 示 ), 均 由不 同 没备配 置 " 2. 自组 建装 备简 介 4
康迪 , 消毒专家
总机: 肠3 3 3 7翁印! 3 以14 传真: 3 7 日 1 1 7 1 釜,
卜 胃盯 助吻 即 E 刁. 日 耐归7 @ 16 D 2 即弃 以卜 爪" 3 厅
次份康 迪 日用 化 工 有 限 公 司
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错流膜边滤系统膜通量及泉影响因素前研穷
周文龙 广州市珠江 啤酒有 限公 司
, 压力调 节阀
图3
过滤压差控制装置
据了 占号, 错流 切向速 度 ! 过 滤[ l J ! 反 子 飞 箱 I寸 h ,1 J ,1 JI 和 滤膜 通 {. 在 错流 膜过 滤 系统 的 - 央控 制 系 !过 卜 },
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统 中了8相 关信 号输 出 " l 玫而 , 搭 建数 据收 集 分 析 系 统 . {从 科 应 的 数据 输 出 点采 集 数据 便 3 1对 J l r 实现 试验 所需 数据 的收 集 和 相关 分析 " 在 本 研 究 - , 采j 卜 ] 1 /基 J几 多仪 器 的 多通道 数据 采集
1 5 0308
=摘
要 1本文 系统 的研究 厂 错流 膜过 滤系统膜包的膜通 量及其 影响因索 , 引入 厂透膜压差 ! 错 流 切向速度 ! 过
滤时间 ! 酒液温 度 ! 反 冲间隔五 个 重要的影响 因素 , 研究在不} 司上况下刃 通量 的变化趋势 , 以确定错流膜过 滤系 莫 统的最优 一 7祝, 使膜通 景达到最优位 "
进 行 对 比运 算 , 处理 器将 运 算结果 输送 到带 执
图4 数据收集分析系统
2 . 实验 方法 5 ) 1 选 定 试验 对 象 : 选 定 某 一: l种 ! 某 }} 原 浓 ! 可滤性 稳 定的 发酵 液 , 以便 J几 定 待 滤 恒 液 的醉 母 等杂质浓 度 , 使 试验 数据 更 具 l 比性 J .
康迪 , 消毒专家
点- 康 迪 日用 化 工 有 限 公 司
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) 1 温度 : 酒液温度数据传送和在线控 制
由 /发酵液 温度 控制 装置 0 辅助 实现 " 如上 所 述 , 通 过 该装置 的在 线协 调运 作对待 滤洒 液进 行在 线 检测 , 并通 过 对 (图 2 ) 7 }.的酒 液换 热 器 的冷媒 入 口流 量调节 阀进行精 确 的微 从调节 对待 滤 的酒液进 行 相应 的准确 温控 , 以满 足试 验 的要求 " 2 ) 透 膜 压 差 : 错 流膜 过 滤 过 程 中 的透 膜 压 差 由 /压 差控制 装置 0 辅助 实现 " 通过 该装 置 的在 线检 测 和 协 调运 行 , 对 (图 3) 中清酒 液 出 口处 的洒 液压 力调 节阀进 行微 量调 节, 并 同时 对 系统 主 动力 泵进 行变频 控制 , 调节 泵 的 输 出功率 ! 流 气 压力 , 实现 错流 膜透膜 压差 坏口 的相应稳 定控 制 , 从而 满足试 验 的需求 " 3) 错流 切 向速度 ! 过滤 时 阳2 反冲 间隔 : 和 错流 过滤 过程 中 的错流 切 向速 度 ! 过滤时 间和 反 冲问 隔的数 据输送 和 相应控 制可 以 山错 流膜 过滤 中央 控制 系统 的 自身功能 来满 足 , 对 错流 膜过 滤 系统 的触摸 式操 作屏 幕进 行相应 的操作 便 可以 实现 "
康迪 , 消毒专家
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2.4.1 过 滤液 温度 控 制装 仪 i 亥装 )! 11} #} 行 控 制 器 7 流 { 一 竹l 亡 {}:执 . l 勺 ,l 调 调 (" A 公 ,,J ) ! 往 度 传 感 器不 J 程 温 度 f:. 号 ;E I 左 {1.!.编 i 处少!器 川 ( 一 J几 构成 " 温 J ,} )t{门 ) 变传 感 器安装 了 } 板 框 式换 热 器的洒 液 出 口处 , 对洒 液 的温度 进 行实 1寸 {l 测 日}同 时将 温度 信 廿传送 到 温度 {- 廿 ; . 处理 器 , 处尸 器按 照 预 设定 的 方式 对 f.. 号进 行 只 i 比较性 分 析 , ! 何后按!! 预 设的 比 例和运 算 公式 砚 输 出执 行信 号到 安装 J飞 t 式换 热 器冷 媒 入 日 板l 的心 执 行控 制器 的流 场 竹阀 , 调 竹阀对冷 媒 ;/ l调 I 均流 { 进 行 十 认均调整 , 从 l J实现 待滤 洒液 i.勺 .哥 !I)! 一 自 l 实 时 在线 钻 控 " 温度传 感 器结 构形 式 夕 图 1 1 !l ( ) 所示 , ( 图 2 ) 是认 装置结 构 的简 单不 意 图 " 材空