Надалі для опису фільтрації за допомогою керамічних мембран введемо такі терміни і формули:
що надходить в систему рідина в процесі фільтрації розділяється на наступні компоненти:
• Пермеат: кількість фільтрату, що пройшов через мембрану
• ретентат: розчин (концентрат), затриманий мембраною
Загальна характеристика тангенциальной фільтрації
Цей спосіб фільтрації відрізняється від інших наявністю двох потоків.
vj = швидкість руху фільтрату, що проходить через мембрану.
V2 = швидкість тангенціального (дотичного) потоку (англ. Cross - Flow), паралельного поверхні мембрани.
Q1 = вихід пермеата, продуктивність фільтра.
Q2 - тангенціальна швидкість ретентат, який оберігає і обмежує скупчення речовин на поверхні мембрани.
Принцип тангенциальной фільтрації використовувався вже раніше при зворотного осмосу (RO) і ультрафільтрації (UF). При мікрофільтрації ж застосовувалися спочатку тільки з мішковини фільтри (англ. Deal - End - Systeme), однак при цьому мембрана повинна була замінюватися після кожного разового користування або при повному її засміченні.
Результати, отримані при вивченні процесів зворотного осмосу (RO), ультрафільтрації (UF), а також вдосконалення стійкості самих неорганічних мембран, сприяли створенню мікромембранних систем (MF), що діють за принципом тангенціального потоку і відповідають високим з тимчасовим вимогам.
Процеси, що впливають на вихід пермеата
адсорбція
Причиною адсорбції є взаємодія поверхні мембрани і макро молекул. Це явище залежить від:
• діелектричних властивостей фільтрованої рідини і мембрани
• поверхневих властивостей пір (наприклад: смачиваемость або несмачиваемость поверхні при взаємодії з рідиною).
глибоке засмічення
Це засмічення має незворотний характер, причому, чим більше розмір мембрани, тим частіше відбувається цей процес. Навіть зворотна промивка мембрани після глибокого засмічення не відновлює її повної пропускної здатності.
гідравлічний опір
Обсяг пермеата в процесі фільтрації залежить від робочого тиску в установці і гідравлічного опору в системі:
, де:
Rm = гідравлічний опір мембрани
R a = адсорбційну опір
R g = опір гель-шару
Rs = опір в результаті поляризації рідини
Газова "емболія"
Проникнення дрібних бульбашок газу в пористу структуру мембрани може повністю зупинити фільтрацію і вихід пермеата. Тому дуже важливо, щоб фільтрується продукт не містив газу, а якщо містить його, то в незначній кількості, що не тягне до підвищення тиску в порах мембрани. Небезпека газової "емболії" зростає зі збільшенням діаметра пор мембрани.
Зворотній промивка
Цей спосіб регенерації застосовується для дрібнопористих мембран. Фільтрат, що надходить імпульсом в напрямку зворотному звичайної фільтрації, руйнує гель-шар на поверхні мембрани, що збільшує продуктивність пермеата. Але зворотна промивка мембрани не завжди ефективна і не дає підвищення виходу пермеата. Це означає, що ефект зворотної промивки мембрани повинен в кожному випадку індивідуально досліджуватися, так як він залежить в основному від властивостей фільтрованої рідини.
хімічне очищення
Хімічної очистки універсальної для всіх областей застосування керамічних мембран не існує. Але підібрати відповідний засіб і методику очищення для конкретної установки не представляє складності.