通過促進物質傳遞,增大物質傳質系數,可以達到減少甚至消除濃差極化現象的目的.
中壓區
當操作壓力介于pl和p2之間時,濃差極化阻力占主導地位,通量與操作壓力呈曲線關系。故此時應盡量減少濃差極化阻力。通過促進物質傳遞,增大物質傳質系數,可以達到減少甚至消除濃差極化現象的目的。主要措施包括:
(1) 增大料液流速:增大料液流速就增大了溶質與溶劑的擴散速度,減小濃差極化層厚度,從而提高膜通量。但料液流速的升高會增加系統的能耗,所以料液流速不能無限制地升高,此時存在一個投資效益問題;另外,料液流速越高,流體剪切力越大,此時應考慮某些生物產品對剪切力的敏感性。
(2) 升高料液溫度:溫度升高,溶質和溶劑的擴散系數要增大,濃差極化會減弱。
(3) 選擇合適的膜組件結構:當料液的固含量較低且產品是透過液時,組件結構的選擇余地較大。如濃縮液是產品時,選擇組件結構時要慎重。一般來說應盡量選擇流道較窄的膜組件形式。如選用中空纖維式和薄流道式,料液流速高,剪切力大,能減弱濃差極化和防止凝膠層形成。一般不宜釆用流道中有隔網的組件,因為這樣會造成固體在膜面沉積,且清洗困難。
高壓區
當操作壓力大于p2時,膜面形成了凝膠層,凝膠層阻力占主導地位,此時膜通量與操作壓力無關。實際應用中應盡量避免凝膠層的形成。因為凝膠層是濃差極化造成的,所以防止凝膠層形成的方法與控制濃差極化的方法一樣。
在實際應用中,超濾膜的操作壓力通常選擇在中壓區,這樣既能保證有較高的膜通量,又能防止凝膠層的形成,過濾總阻力不致太高。盡管上述方法在一定程度上可以減少膜污染和濃差極化,但是并不能完全阻止,所以還必須對膜進行定期的物理清洗和化學清洗。