6 Tipuri de Module

8/17/2019 6 Tipuri de Module

1/16

6. TIPURI DE MODULE MEMBRANARE ŞI6. TIPURI DE MODULE MEMBRANARE ŞIINSTALAŢII UTILIZATE ÎN PROCESELE DEINSTALAŢII UTILIZATE ÎN PROCESELE DE

SEPARARE CU MEMBRANESEPARARE CU MEMBRANE

Utilizate în procesele de separare, membranele suntUtilizate în procesele de separare, membranele sunt

încorporate într-un utilaj având geometrie adecvată,încorporate într-un utilaj având geometrie adecvată,numitnumit modul de separaremodul de separare. Rolul primordial al acestuia. Rolul primordial al acestuiaeste de a fixa membrana realizându-se astfel şi o izolareeste de a fixa membrana realizându-se astfel şi o izolarecompletă a celor două compartimente între care are loccompletă a celor două compartimente între care are loc

transferul de masă. n afara de aceasta modulele trebuietransferul de masă. n afara de aceasta modulele trebuiesă îndeplinească şi alte cerin!e, cum ar fi"să îndeplinească şi alte cerin!e, cum ar fi"


2/16

rezisten!a mecanică oferită membranei care să facărezisten!a mecanică oferită membranei care să facă posibilă operarea la diferen!e de presiune uneori posibilă operarea la diferen!e de presiune uneori

ridicate#ridicate# compactitatea mare $raportul arie de transfer%volumcompactitatea mare $raportul arie de transfer%volum

să aibă valori cât mai ridicatesă aibă valori cât mai ridicate

solu!ia constructivă să permită cură!area uşoară asolu!ia constructivă să permită cură!area uşoară amembranei sau înlocuirea acesteia#membranei sau înlocuirea acesteia# să permită, prin solu!ia constructivă, diminuareasă permită, prin solu!ia constructivă, diminuarea

acelor fenomene $complementare& ce înso!escacelor fenomene $complementare& ce înso!esc

permea!ia care îi diminuează productivitatea şi reduc permea!ia care îi diminuează productivitatea şi reduc puritatea permeatului# puritatea permeatului#

costuri de investi!ie şi de operare cât mai reduse.costuri de investi!ie şi de operare cât mai reduse.


3/16

6.1.TIPURI DE MODULE6.1.TIPURI DE MODULE

a) Celula de separarea) Celula de separare $fig. '.(&, cu$fig. '.(&, cufunc!ionare continuă sau discontinuă,func!ionare continuă sau discontinuă, prevăzută sau nu cu agitare, reprezintă cel mai prevăzută sau nu cu agitare, reprezintă cel maisimplu utilaj de separare cu membrane. )stesimplu utilaj de separare cu membrane. )steutilizată în încercări de laborator sau pentruutilizată în încercări de laborator sau pentrusepararea unor cantită!i reduse de amestecuri,separarea unor cantită!i reduse de amestecuri,

având o compactitate mică.având o compactitate mică.


4/16

Fig. 6.1. Celulă de separare cu agitare şi funcţionare

continuă:

1 - membrană; 2 - sistem de drenare a permeatului; 3 -

suport membrană; 4 -agitator, 5-alimentare; 6-rejectat; 7-

permeat


5/16

b) !odulele placă "i ramăb) !odulele placă "i ramă

$plane&,$plane&,asemănătoare filtrelor presă, prezintă oasemănătoare filtrelor presă, prezintă ocompactitate sensibil mai mare decât în cazulcompactitate sensibil mai mare decât în cazulanterior, cuprinsă între (** şi +** manterior, cuprinsă între (** şi +** m,,%m%m--. fiind. fiind

uşor de cură!at sunt utilizate îndeosebi pentruuşor de cură!at sunt utilizate îndeosebi pentruunele separări în industria alimentară $undeunele separări în industria alimentară $undecolmatarea membranei constituie o problemăcolmatarea membranei constituie o problemă

majoră& precum şi pentru electroliză.majoră& precum şi pentru electroliză.


6/16

Fig. 6.2. Modul plan.


7/16

c)c) !odule tubulare !odule tubulare $fig. '.& sunt constituie din$fig. '.& sunt constituie dinmai multe suporturi cilindrice poroase, caremai multe suporturi cilindrice poroase, careconferă rezisten!ă mecanică, pe interiorul sauconferă rezisten!ă mecanică, pe interiorul sauexteriorul cărora este fixată membrana#exteriorul cărora este fixată membrana#

diametrul tuburilor este de (-, cm. /ixareadiametrul tuburilor este de (-, cm. /ixareaacestora în modul se face într-un modacestora în modul se face într-un modasemănător celui de prindere a !evilor într-unasemănător celui de prindere a !evilor într-un

sc0imbător de căldură tubular.sc0imbător de căldură tubular.


8/16

Fig. 6.3. Elemente ale unui modul tubular.


9/16

1eşi raportul arie%volum se men!ine totuşi la valori1eşi raportul arie%volum se men!ine totuşi la valorimodeste, avantajul modulelor cilindrice îl reprezintămodeste, avantajul modulelor cilindrice îl reprezintă

posibilitatea cură!irii mecanice a acestora cu bile posibilitatea cură!irii mecanice a acestora cu bile poroase. )ste indicat pentru situa!iile în care poroase. )ste indicat pentru situa!iile în carecolmatarea membranei reprezintă o prolemă specificăcolmatarea membranei reprezintă o prolemă specificăseparării.separării.

d&d& !odulele spirale !odulele spirale $fig. '.+& constituie o variantă$fig. '.+& constituie o variantă

constructivă prin care compactitatea este mărită pânăconstructivă prin care compactitatea este mărită pânăla valori de ordinul (** mla valori de ordinul (** m,,%m%m--. polarizarea. polarizareaconcentra!iei poate fi controlată în acest tip de utilajconcentra!iei poate fi controlată în acest tip de utilaj

prin realizarea unor canale $foarte înguste, ce prin realizarea unor canale $foarte înguste, cedetermină mărirea vitezei de curgere şi prindetermină mărirea vitezei de curgere şi prin

dispunerea pe membrană a unei !esături din materialdispunerea pe membrană a unei !esături din material plastic, cu rol promotor de turbulen!ă&. ntrucât plastic, cu rol promotor de turbulen!ă&. ntrucâtcură!irea acestor module este dificilă, acestea nu secură!irea acestor module este dificilă, acestea nu seutilizează pentru separările amestecurilor cu tendin!ăutilizează pentru separările amestecurilor cu tendin!ă

pronun!ată de colmatare. pronun!ată de colmatare.


10/16

Fig. 6.. Modul spiral.


11/16

e&e& !odulele capilare !odulele capilare $fig. '.& sunt alcătuite din fibre $goale$fig. '.& sunt alcătuite din fibre $goaleîn interior& extrudate, într-un număr foarte mare $aproximativîn interior& extrudate, într-un număr foarte mare $aproximativ

+2(*' într-un tub cu diametrul de , cm, ceea ce asigură cea+2(*' într-un tub cu diametrul de , cm, ceea ce asigură ceamai mare compactitate-(*** m%m&. 1imensiunilemai mare compactitate-(*** m%m&. 1imensiunilecapilarelor sunt diferen!iate în func!ie de procesul de separare.capilarelor sunt diferen!iate în func!ie de procesul de separare.3stfel, pentru osmoza inversă raportul diametru3stfel, pentru osmoza inversă raportul diametruinterior%diametru exterior este de + 4m%5 4m, grosimeainterior%diametru exterior este de + 4m%5 4m, grosimea

stratului dens al membranei fiind de circa *,(-( 4mstratului dens al membranei fiind de circa *,(-( 4m$membrane asimetrice pentru ultrafiltrare diametrul interior$membrane asimetrice pentru ultrafiltrare diametrul interiorare dimensiuni de ordinul **-(*** 4m.are dimensiuni de ordinul **-(*** 4m.

1atorită diametrului mic al capilarelor se produce înfundarea1atorită diametrului mic al capilarelor se produce înfundareaacestora de către particulele mari, astfel încât amestecurileacestora de către particulele mari, astfel încât amestecurile

con!inând astfel de componen!i fie nu se separă pe modulecon!inând astfel de componen!i fie nu se separă pe modulecapilare, fie sunt supuse unei separări $mai grosiere&capilare, fie sunt supuse unei separări $mai grosiere&

prealabile. prealabile.


12/16

Fig. 6.!. Modulul capilar "#ollo$%fiber&:1-alimentare amestec; 2-sistem de prindere a #ibrelor capilare; 3-

#ibre capilare; 4- permeat; 5-rejectat


13/16

1eşi mai pu!in utilizate,1eşi mai pu!in utilizate, modulele cu membrană rotati$ămodulele cu membrană rotati$ă, în, încare amestecul curge printr-un canal circular delimitat decare amestecul curge printr-un canal circular delimitat de

cilindrul pe care se află dispusă membrana şi un alt cilindrucilindrul pe care se află dispusă membrana şi un alt cilindruexterior fix, prezintă avantajul că permit diminuareaexterior fix, prezintă avantajul că permit diminuareafenomenului de colmatare.fenomenului de colmatare.

)xistă o destul de mare diversitate a caracteristicilor)xistă o destul de mare diversitate a caracteristicilorconstructive ale modulelor, comercializate de un număr mareconstructive ale modulelor, comercializate de un număr mare

de firme, func!ie de separarea pentru care sunt utilizate. 1oarde firme, func!ie de separarea pentru care sunt utilizate. 1oarcu titlu informativ in 6abelul '.( se prezintă câteva datecu titlu informativ in 6abelul '.( se prezintă câteva datereferitoare la modulele de ultrafiltrare.referitoare la modulele de ultrafiltrare.

1e obicei pentru separările industriale un singur modul nu1e obicei pentru separările industriale un singur modul nueste suficient pentru realizarea unei productivită!i mari şi%saueste suficient pentru realizarea unei productivită!i mari şi%sau

unei separări impuse, motiv pentru care unită!ile individualeunei separări impuse, motiv pentru care unită!ile individualesunt plasate în paralel şi%sau serie, realizându-se astfelsunt plasate în paralel şi%sau serie, realizându-se astfelcascadele de separarecascadele de separare $fig. '.'&.$fig. '.'&.


14/16

Fig. 6.6. 'c#ema de amplasare a modulelor de separare cu

membrane.


15/16

1ispunerea modulelor în modurile $a& şi $b& este1ispunerea modulelor în modurile $a& şi $b& esteargumentată de necesitatea asigurării unei productivită!iargumentată de necesitatea asigurării unei productivită!icorespunzătoare, respectiv, unei purită!i impuse $permeatuluicorespunzătoare, respectiv, unei purită!i impuse $permeatului

sau fazei rejectat&, în timp ce aranjamentul de tip $c& îmbinăsau fazei rejectat&, în timp ce aranjamentul de tip $c& îmbinăcele două aspecte men!ionate $cascadă în trepte reducereacele două aspecte men!ionate $cascadă în trepte reducereanumărului de module în treapta a doua $şi eventualnumărului de module în treapta a doua $şi eventualurmătoarele& este justificată când, datorită permea!iei înurmătoarele& este justificată când, datorită permea!iei întreapta (, debit de amestec se reduce într-o măsură importantă,treapta (, debit de amestec se reduce într-o măsură importantă,

astfel încât pentru men!inerea unor condi!ii 0idrodinamiceastfel încât pentru men!inerea unor condi!ii 0idrodinamicecorespunzătoare, se impune diminuarea sec!iunii de curgerecorespunzătoare, se impune diminuarea sec!iunii de curgere

prin micşorarea numărului de module. 3celaşi deziderat îl prin micşorarea numărului de module. 3celaşi deziderat îlrealizează şi dispunerea de tip $d&, în cazul când debitul derealizează şi dispunerea de tip $d&, în cazul când debitul dealimentare este mic $modul cu recirculare par!ială&.alimentare este mic $modul cu recirculare par!ială&.

7ând activitatea membranei este redusă şi se urmăreşte o7ând activitatea membranei este redusă şi se urmăreşte o puritate avansată a permeatului se adoptă dispunerea în puritate avansată a permeatului se adoptă dispunerea înconformitate cu fig. '.' $e&.conformitate cu fig. '.' $e&.


16/16

n situa!ia în care se urmăreşte o recuperaren situa!ia în care se urmăreşte o recuperareînaintată a unui component şi o purificare avansată aînaintată a unui component şi o purificare avansată a

acestuia, modulele se dispun în cascade cu reflux înacestuia, modulele se dispun în cascade cu reflux încontracurent $fig. '.' $f&&. 1acă o singură trecere princontracurent $fig. '.' $f&&. 1acă o singură trecere prinmodul este insuficientă pentru recuperarea avansată amodul este insuficientă pentru recuperarea avansată aunui component, dar permeatul are puritatea necesară,unui component, dar permeatul are puritatea necesară,

se adoptă modul de operare prezentat în fig. '.' $g&.se adoptă modul de operare prezentat în fig. '.' $g&. n alegerea sc0emei de operare trebuie lua!i înn alegerea sc0emei de operare trebuie lua!i în

considera!ie factori diverşi referitori la selectivitateaconsidera!ie factori diverşi referitori la selectivitateamembranei, tendin!a de colmatare şi de polarizare amembranei, tendin!a de colmatare şi de polarizare aconcentra!iei, productivitatea, puritatea necesară,concentra!iei, productivitatea, puritatea necesară,costul instala!iei şi energiei necesare ve0iculăriicostul instala!iei şi energiei necesare ve0iculăriifluidelor, costul materiei prime, etc.fluidelor, costul materiei prime, etc.

6 Tipuri de Module

Documents

Transcript of 6 Tipuri de Module