大流量濾芯微孔膜過濾過程的驅(qū)動力(即施加在被過濾流體上的壓力)使流體過濾。以液體過濾為例,液體和小顆粒(溶質(zhì))通過膜過濾液收集,懸浮顆粒通過膜過濾液收集,作為濃縮截留物收集。顆粒被捕獲的機理取決于膜的性能(物理和化學)和膜與顆粒之間的相互作用。當膜的孔徑小于懸浮顆粒的尺寸時,顆粒在幾何開頭被遮擋,不能進入或通過膜,而是與透過液分離,稱為表面過濾或篩選機理。
如果膜的孔徑比粒子大,在這種情況下,粒子可以進入膜孔,當它與孔壁接觸并粘附在上面時,它們就會被過濾掉,因為這種過濾發(fā)生在膜體內(nèi),所以這種分離機理被稱為深度過濾機理。
根據(jù)膜兩側(cè)的主體液和透過液的流動方向,大流量濾芯的微濾過程可以分為并流和錯流兩個過程。實驗室使用濾紙和漏斗共享沉淀物和溶液,被分離的主體懸浮液在自身的靜壓或透過液側(cè)的真空度下通過濾紙分離。此時,主體與透過液并流流動,稱為并流微濾。在并流微濾中,被膜截留的顆粒隨時堆積成濾餅層。如果使用深度過濾膜,截留顆粒會堆積在膜內(nèi)空穴中。如果使用表面過濾膜,截留顆粒會堆積在膜內(nèi)空穴中。如果使用表面過濾膜,截留顆粒會堆積在膜表面。在這兩種情況下,都會導致過濾阻力增加。當過濾在恒壓條件下進行時,會導致透過濾通量下降。如果在恒通量條件下進行,會導致膜兩側(cè)壓力上升高。因此,并流微濾必須定期去除膜上堆積的顆?;蚋鼡Q膜上堆積的顆粒。
當主體懸浮液與膜表面相切流動時,主體液中的顆粒被膜截取,通過液體垂直于膜表面,通過膜流出。這個過程叫做錯流微濾,有時也叫切線微濾。被膜截取的顆粒在膜表面形成濾餅層。由于主體液與膜表面在壓力下相切,產(chǎn)生高剪切力,可以去除膜表面的濾餅顆粒,所以濾餅層比較薄。微濾的錯流結(jié)構(gòu)在控制濃差極化和濾餅層堆積方面有效。因此,長期操作仍能保持較高的通量。
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