Концентрация вещества в растворе и поляризационные явления

Накопление растворенного вещества у поверхности мембраны соответственно увеличивает осмотическое давление раствора в пограничном слое. Осмотический поток уменьшает массоперенос через мембрану, и это заметное уменьшение встречается в условиях КП при обратном осмосе и в условиях ГП – при ультрафильтрации.

Figure XX. Plot depicting the dependence of selectivity, R/φ (a, left side) and permeability (specific capacity), G (б, right side)

A higher solute concentration in the feed flow can significantly decrease  permeate flux and increase fouling by decreasing solute diffusivity, and thus increase concentration polarization effects. At the same time, increasing feed concentration may increase fouling by exceeding solute solubility’s within the concentration polarization boundary, thus precipitating solutes on the membrane surface. Concentrated organics near the surface of the membrane can form a gelatinous layer or what is known as a gel layer.The gel layer can enhance the collection of particles and the growth of microorganisms on the surface of the membrane.

Осадки на мембране создают дополнительное сопротивление массопереносу, величина которого зависит от структуры и пористости осадка, его толщины. При выбранных условиях проведения процесса это сопротивление R_р тоже будет иметь предельное значение, т.е. наступит некоторое стационарное состояние.

Figure XX. Typical causes of RO fouling

Показатель концентрации ионов водорода (рН среды)

Селективность мембран при обратноосмотическом разделении растворов электролитов минимальна при рН 5…6. Для растворов многовалентных солей, а также для растворов электролитов достаточно высокой концентрации заметного влияния рН на селективность φ мембран не обнаружено. Установлено, что проницаемость высокоселективных мембран по растворителю с изменением рН в процессе ультрафильтрации практически не изменяется. В то же время проницаемость мембраны по белку очень сильно зависит от рН. Рез­кое увеличение селективности ср в области рН 9...10, по-видимому, обусловлено увеличением ассоциации молекул белка вблизи изоэлектрической точки. Подъем кривых в области значения рН < 7, вероятно, связан с увеличением взаимного притяжения молекул белка с избыточным положительным зарядом и поверхности мембраны, имеющей небольшой отрицательный заряд.