管式微滤膜器压力测试系统的研究

　　1引言

　　膜分离是一项新兴的高效分离技术。膜微滤(MF)是膜分离技术的重要组成部分。在化工、轻工、医药、食品和环境治理中，存在大量的高难度、需要 高效分离的固液悬浮液，膜微滤被认为是解决这些问题的有效方法之一。膜微滤主要基于筛分机理。悬浮液进入微滤膜器，在膜两侧压力差的推动下，液体穿过膜面 形成滤液，固相颗粒被截留而实现固液分离。膜微滤技术发展的主要障碍是在固液分离过程中的浓差极化和膜污染问题。它造成固粒在膜面沉积，使过滤通量下降。 研究认为悬浮液沿膜面的流态对固粒沉积的影响很大，其中过滤压力和膜面主流速度是主要因素。

　　管式微滤膜器环隙内流体流动与粒子的受力较复杂，过滤机理认识尚不充分，目前，还不能完全从理论上分析清楚。膜器环隙内的流场及速度分布，可采 用激光粒子成像测速pxV(partieleImageVeloeietry)系统进行测试，但环隙内压力分布状况却很难探明。然而，环隙内的压力直接影 响膜面边界层及其附近流区中细小固相粒子的行为，影响这些粒子的受力与平衡，进而影响膜面粒子的沉积与迁移。弄清膜器环隙内轴向与径向压力分布规律，对减 小和解决膜微滤过程中的浓差极化和膜污染具有重要意义。

　　为此，研制了计算机控制的在线管式微滤膜器环隙压力测试系统，可准确、方便、可靠地对管式微滤膜器环隙内的压力进行测试，并得到该工况下的渗透通量。所测的结果为进一步研究膜微滤机理，探索这种情况下膜面粒子沉积与迁移的规律和影响因素，设计新型微滤膜器提供了依据。

　　2测试系统

　　管式膜微滤分离装置如图1所示。由悬浮液储存罐、离心泵、转子流量计、管式微滤膜器等组成。其工作过程为:离心泵将储液罐内需分离的悬浮液泵 出，经转子流量计送入膜器内。其中一部分液体在膜两端压力差的作用下，渗透过膜形成滤液流出;而大部分液体则经膜器环隙从回流管返回到储液罐。

　　2.1系统硬件

　　微滤膜器环隙压力测试系统如图2所示。由压力传感器、直流放大器、A/D转换板、电子天平、PC机等组成。在测试中压力传感器通过特制的测压探 头穿过采样口插入膜器环隙内，沿径向移动测出膜器环隙径向压力分布，沿轴向穿过不同位置采样口，测得膜器环隙轴向压力分布。同时，电子天平接口与微机 COMZ串口相接。从膜器中过滤出的滤液，流进电子天平上的量杯，由计算机计算出渗透通量。从而利用计算机系统得出压力、渗透通量随时间、位置变化的关 系，动态地在计算机屏幕上显示，并可将所测数据存贮于数据库中。