Трубчасті ультрафільтраційні мембрани — це мембранна технологія, яка під тиском використовує селективне проникнення та механічне просіювання мембрани для досягнення ефективного розділення компонентів із різними розмірами частинок у розчині. Його основний принцип роботи полягає в різниці між розміром пор мембрани та розміром частинок компонентів у живильному розчині. Завдяки унікальній конструкції каналу трубчастого потоку формується режим фільтрації поперечного-потоку для придушення забруднення та підтримки стабільного потоку.
З точки зору механізму розділення, розділовий шар трубчастої ультрафільтраційної мембрани має рівномірний розмір пор від нанометрів до мікрометрів, як правило, в діапазоні 2–100 нанометрів, що відповідає граничній молекулярній масі приблизно 1000–500000 Дальтон. Коли живильний розчин протікає через внутрішню або зовнішню стінку мембранної трубки під певним тиском (зазвичай 0,1–0,5 МПа), молекули води та невеликі-молекулярні розчинені речовини, менші за розмір пор мембрани, можуть проникати крізь шар мембрани на сторону пермеату, утворюючи очищений пермеат. Тим часом зважені частинки, колоїди, бактерії, білки, полісахариди тощо, розмір яких перевищує розмір пор мембрани, утримуються мембраною та виводяться аксіально вздовж мембранної трубки разом із концентратом. Цей процес, по суті, є фізичним просіюванням, яке додатково посилюється електростатичним відштовхуванням заряджених частинок зарядом поверхні мембрани, таким чином покращуючи точність розділення.
Конструкція трубчастого потокового каналу є важливою підтримкою принципу його роботи. На відміну від компактних мембран, таких як мембрани з порожнистим волокном, трубчасті мембрани використовують пористі опорні труби діаметром від кількох міліметрів до десятків міліметрів як носій, створюючи високо-поперечний-потік живильного розчину всередині або поза трубою. Цей перехресний -схема потоку гарантує, що основна маса живильного розчину тече безперервно паралельно поверхні мембрани, лише невелика кількість рідини проникає крізь шар мембрани, ефективно зменшуючи прикордонний шар мембрани та знижуючи концентраційну поляризацію та швидкість осадження розчинених речовин на поверхні мембрани. У той же час широкі канали потоку знижують ризик засмічення частинками. Навіть із високим вмістом завислих речовин або високо{7}}в’язкими живильними розчинами турбулентне очищення підтримує чистоту поверхні мембрани, що є ключовим фактором її чудової здатності проти обростання порівняно з іншими конфігураціями.
During operation, the coordinated control of pressure, flow rate, and temperature directly affects operational efficiency. Appropriately increasing pressure can increase flux, but excessive pressure will exacerbate membrane fouling and energy consumption. Maintaining a sufficiently high cross-flow velocity (typically >2 м/с) має вирішальне значення для придушення забруднення. Помірне нагрівання може зменшити в’язкість корму та підвищити ефективність масообміну, але його необхідно контролювати в межах температурної стійкості матеріалу мембрани.
Підсумовуючи, трубчасті ультрафільтраційні мембрани за допомогою синергічного механізму «-керованого-просіюванням-розміру пор-поперечного-потоку придушення забруднення» досягають ефективного освітлення, концентрації та фракціонування складних живильних розчинів. Його принцип роботи відповідає основним принципам мембранного розділення, а його структурні інновації долають обмеження традиційної мембранної технології з точки зору захисту від обростання та адаптованості до робочих умов, що робить його надійним рішенням для складних завдань відділення рідини.
