Кері осмос және ультрасүзгі процесін зерттеу

37 
Тамақ технологиясында мембранды процестерді қолдану жемісті және 
көкөністі шырындарды, сироптарды құрғату процестерінің буландыру және 
мұздату процестерімен салыстырғанда энергия сыйымдлықыт едәуір 
төмендетуге, сапаны жақсартуға және алынатын өнімдер шығымын көтеруге 
мүмкіндік береді. Мысалы, ультрасүзу кезінде бастапқы өнімнен жемісті 
шырындардың шығымын 95...99% дейін арттыруға мүмкіндік береді.
Кері осмоспен ерітіндіні бөлу әдісінің негізіне ерітіндіге жартылай 
өткізгішті мембрана арқылы еріткіштің өздігінен өту құбылы жатыр (10-сурет). 
Егер де ерітіндідегі қысым осмостық қысымнан төмен болса (р<π), онда 
еріткіш ерітіндіге жүйеде осмостық тепе-теңдікке жеткенге дейін өтеді. 
Тепе-теңдік жағдайы ерітінді мен еріткіш арасындағы гидростатикалық 
қысым осмостық қысымға тең болғанда болады (р=π).
Егер де осмостық тепе-теңдікке жеткеннен кейін ерітінді жағынан 
осмостық қысымнан асатын қысым қоссақ (р>π), онда еріткіш ерітіндіден кері 
бағытта өтуді бастайды. Бұл жағдайда кері осмос жүреді. Мембранадан өткен 
еріткіш фильтр деп аталынады.
Кері осмос процесін қозғаушы күші қысым айырмасы болып табылады: 
∆р = р - π
1
(57) 
мұнда, р – ерітіндідегі артық қысым; π
1
 – ерітіндінің осмостық қысымы. 
Егер де кері осмос процесінде ерітілген заттың мембрана арқылы бірен-
саран өтуі байқалса, онда қозғаушы күшті есептеу кезінде мембранадан өткен 
фильтраттың осмостық қысымын π
2 
есепке алу қажет. Онда: 
∆р = р - (π
1
 - π
2
 ) = р - ∆π 
Осмостық қысымды есептеу үшін Вант-Гофф формуласы қолданылуы 
мүмкін: 
π = хRT
(58) 
10-сурет. Кері осмоспен ерітіндінің бөліну сызбасы 

38 
мұнда, х – еритін заттың мольдық үлесі; R –
 
газ тұрақтысы; Т – ерітіндінің абсолюттік 
темпертурасы, К. 
Ерітінділердің осмостық қысымдары ондаған мегапаскалдарға жетуі 
мүмкін. Кері осмостық қоңдырғылардағы қысым осмостық қысымнан едәуір 
артық болуы қажет, себебі процесс тиімділігі қозғаушы күшпен (жұмыс және 
осмостық қысымның айырмашылығы) анықталады. Мысалы, 35% тұздан 
тұратын теңіз суының 2,45 МПа осмостық қысымы кезінде, тұшытқыш 
қоңдырғыларындағы жұмыс қысымы 7,85 МПа құрауы қажет.
Ультрасүзуді еріткіште ерітілген компоненттердің молекулярлық массасы 
еріткіштің молекулярлық массасынан едәуір артық жүйелерді бөлу кезінде 
қолданады. Суды ерітінділерді бөлу кезінде ультрасүзуді ерітілген 
компоненттердің молекулярлық массаы 500 және одан да жоғары болғанда 
қолданады. Ультрасүзудің қозғаушы күші – жұмыс және атмосфералық 
қысымның айырмашылығы. Әдетте ультрасүзуді 0,1...1,0 МПа тең жоғары емес 
қысым кезінде жүргізеді.
Ультрасүзу мембранаға дейінгі және одан кейінгі қысым айырмасының 
әсерінен жүреді. Ультрасүзу процесінің бағытына байланысты келесі 
мембараналарды қолданады: 
- еріткіш және төмен молекулярлы қосылыстарды өткізетін (жоғары және 
төмен молекулярлы қосылыстарды бөлу кезінде); 
- еріткіш және жоғары молекулярлы қосылыстардың белгілі бір 
фракцияларын өткізетін (жоғары молекулярлы қосылыстарды фракциялау 
кезінде); 
- тек қана еріткішті өткізетін (жоғары молекулярлы қосылыстарды 
концентрациялау кезінде). 
Кері осмос және ультрасүзу әдістерімен бөлу қарапайым сүзуден 
ерекшелінеді. Кері осмос және ультрасүзу кезінде екі ерітінді қалыптасады: 
қоюланған және сұйылтылған. Ал сүзу кезінде тұңба сүзу бөгеттерінде 
жиналады. Кері осмос және ултрасүзу процесі кезінде мембрана бетінде 
ерітілген затарды жинақтау рұқсат етілмейді. Себебі бұл кезде мембрананың 
селективтілігі (бөлу қабілеттілігі) мен өткізгіштігі (үлестік өңдірулігі) 
төмендейді және оның қызмет ету мерзімі қысқарады.
Селективтілігі мен өткізгіштігі – мембраналардың ең маңызды 
технологиялық қасиеттері.
Жартылай өткізгішті мембраналарда бөлу процесінің селективтілігі φ (%) 
мына формула бойынша анықталады: 
φ = (х
1
 – х
2
)/х
1
 · 100 =(1 – х
2
/х
1
)100 
(59) 
мұнда, х
1
мен х
2 
– сәйкесінше бастапқы ерітінді мен фильтраттағы ерітілген заттың 
концентрациясы. 
Кейде φ тұз ұстау коэффициенті деп аталады. 
Өткізгіштік G [л/(м
3
·сағ)] аталған қысым кезінде мына ара қатынаспен 
өрнектеледі: 

39 
G = V/Fτ 
(60) 
мұнда, V – фильтрат көлемі, л; F – мембрана бетінің жұмыс ауданы, м
2
; τ – процестің 
ұзақтылығы, сағ. 
Мембраналар келесі қасиеттерге ие болулары қажет: 
- жоғары бөлу қабілеттілікке (селективтілік); 
- жоғары үлестік өңдірулікке (өткізгіштік); 
- пайдалану процесінде өздерінің сипаттамаларына тұрақтылыққа; 
- бөлінетін ортада химиялық тұрақтылыққа; 
- механикалық беріктілікке; 
- жоғары емес бағаға. 
Мембраналарды әртүрлі материалдардан дайындайды: полимерлі 
қабықша, шыны, металды фольга және с.с. Ең кеңінен тараған полимерлі 
қабықшадан жасалған мембраналар.
Жартылай өткізгішті мембраналар кеуекті және кеуексіз болады. Кері 
осмос және ультрасүзу процесін жүргізу үшін негізінен полимерлі 
материалдардан жасалған кеуекті мембраналарды қолданады. Олар 
анизотропты және изотропты болуы мүмкін. 
Анизотропты құрылымды мембрана микрокеуекті жұқа беттік қабаттан 
тұрады. Бөліну беттік белсеңді қабатта жүреді және қысымның барлық 
айырмасы осы қабатқа тиеді. 
Изотропты мембраналар жұқа полимерлі қабықшаларды зарядталған 
бөлшектермен сәулелену кезінде қалыптасады. Изотропты мембраналарды 
поликарбанатты қабықша негізінде шығарады. 

жүктеу/скачать 1.73 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: