[发明专利]一种平板陶瓷膜反清洗临界时间的判定方法

说明书

本发明公开了一种平板陶瓷膜反清洗临界时间的判定方法，包括以下步骤：步骤一：分析陶瓷膜本身参数对渗透通量的影响，得到陶瓷膜本身参数对渗透通量影响的表达式；步骤二：拟合修正得到膜通水量随时间变化的函数式，通过膜通水量随时间变化规律的函数式来确定不同时刻膜通水量的变化情况。本发明能用于确定平板陶瓷膜反清洗临界时间的适用条件，能够根据膜参数和压差等参数，在不考虑滤液颗粒粒径大小的情况下确定膜通量随时间的变化规律，避免膜阻力和滤液颗粒粒径的繁琐计算，可迅速确定膜通量在不同时间的变化情况，实现平板陶瓷膜反清洗临界时间的确定，为膜的反清洗时间的确定提供理论支持。

技术领域

本发明涉及一种平板陶瓷膜反清洗临界时间的判定方法。

背景技术

陶瓷材料作为全球材料业的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的无机陶瓷膜，因其优异的性能在食品、生物医药、精细化工和环境等领域得到了广泛的应用。作为在应用时重要的参数之一，陶瓷膜的通水量随时间的变化规律的研究显得尤为重要，了解在不同时刻膜的通水量的变化规律可以知道膜孔的堵塞情况，为膜反清洗时间的确定提供理论支持。

在实际应用中，对于膜通水量的确定一般是根据膜堵塞理论确定膜阻力，然后再根据Darcy定律表达式计算其通水量，但是利用此方法进行计算，因堵塞过程是实时进行的，在不同时刻堵塞的程度不同，不能准确地确定每个时刻的膜阻力大小；而且对于不同的滤液其颗粒粒径大小也存在很大差异，因而对不同参数的膜的过滤也会有很大不同。因膜过滤时存在多因素变化的影响，所以在实际过滤时，对于不同时刻的膜通量很难有一确定的函数式进行计算，这对膜反清洗时间的确定很难有效地把握。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、适用范围广的平板陶瓷膜反清洗临界时间的判定方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种平板陶瓷膜反清洗临界时间的判定方法，包括以下步骤：

步骤一：分析陶瓷膜本身参数对渗透通量的影响，得到陶瓷膜本身参数对渗透通量影响的表达式；

步骤二：拟合修正得到膜通水量随时间变化的函数式，通过膜通水量随时间变化规律的函数式来确定不同时刻膜通水量的变化情况。

上述平板陶瓷膜反清洗临界时间的判定方法，所述步骤一具体步骤为：

a)计算颗粒堆积形成的固定床床层的过滤比阻α：

对过滤比阻进行修正：

式中：α为过滤比阻，无量纲数；d_p为膜层颗粒尺寸，m；k₁和k₂为模型待定参数，无量纲数；ε为床层孔隙率，无量纲数；

b)计算膜层阻力，膜层阻力表示为过滤比阻和膜厚度的乘积，计算式为：

式中：R_m为膜层阻力，m^-1；L为膜厚度，m；

c)取膜层颗粒尺寸d_p为平均膜孔径d_m的4倍，即：

d_p＝4·d_m (4)

d)将公式(3)代入公式(4)得到膜层阻力与膜微结构参数之间的关系式为：

合并常数项将式(5)简化为：

e)将式(6)代入Darcy定律表达式，得到陶瓷膜本身参数对渗透通量影响的表达式J为：