Создание мембранных аппаратов трубчатого типа при исследовании процессов в биореакторах

В данном исследовании рассмотрены и изучены способы интенсификации процессов микро- и ультрафильтрации при помощи борьбы с эффектом концентрационной поляризации. Описано отрицательное воздействие концентрационной поляризации на процесс разделения фильтруемой жидкости и на мембранную поверхность (из-за повышения концентрации у мембранной поверхности снижается ее селективность и удельная производительность). Рассмотрена физическая картина протекающих явлений в плоском мембранном канале с известными геометрическими размерами; выделены 4 участка имеющих различное влияние на процесс фильтрования. Проанализировано уравнение материального баланса путем введения граничных условий в критериальное уравнение материального баланса, с целью нахождения возможностей для массопереноса. Выявлено, что коэффициент массопереноса kм уменьшается, вследствие роста толщины пограничного слоя. Основными параметрами, значительно влияющими на процесс микрофильтрации, являются величины расхода G исходного раствора, коэффициента массопереноса kм, с уменьшением которого снижается G. Проведен анализ теоретических и экспериментальных данных, показывающий, что решающую роль на ход процесса микрофильтрации играют: режим движения исходного раствора, физико-химические свойства и геометрия мембранного канала. Обоснована перспективность использования пульсационного поля в биореакторах и необходимость концептуального подхода для разработок перспективных мембранных аппаратов. Рассмотрена необходимость создания мембран сложных геометрических форм, с возможностью размещения в них турбулизирующих устройств и возможностью перемещения их относительно друг друга, создавая каналы переменного сечения, что приведет к появлению достаточного количества возможностей для создания гидродинамических неустойчивостей различной интенсивности. В статье затронуто применение пульсационных режимов разрушения или разрыхления поляризационного слоя при помощи возвратно-поступательного движения концентрата, периодической регенерацией мембраны тангенциальным пульсирующим потоком или использованием обратной прокачки.