温度对MBR膜通量的影响

       由于液体的黏度会随温度发生变化，因此对于微滤膜堆，在任意工作压力下，其过滤流量或跨膜压差都会随温度变化而呈较大幅度的变化。压力作为膜过滤的驱动力，在相同跨膜压力下，在合适的温度范围内，膜通量随着温度的升高而升高;在相同膜通量情况下，跨膜压差随温度的升高而降低。

(1)理论依据

a)达西方程式

       理论MBR膜通量通常采用Darcy方程

①描述:J= pl ( u xR)

       式中:J为透水通量，m/s;Ap为过滤压力，Pa;R为总阻力，I/m; u为水的黏度系数，Pa· so由Darcy方程可以看出，渗透通量应随黏度的增大而减小，温度下降时水的黏度增加因而微滤的膜通量会有所下降。另外，温度还将引起热力学参数的变化，随着温度的降低，水分子以及水中微粒、悬浮物和胶体等运动速率会降低，他们在膜表面的运动能量就会减少，因为也造成膜通量的下降。(注:Darcy方程为法国工程师达西（H.darcy )经过大量的试验研究，1859年总结得出渗透能量损失与渗透速度之间的相互关系即为达西定律。达西定律描述了渗透流速与水头损失率成正比的关系。同时还可知渗透系数只取决于渗透材料系统自身的特性和流体自身的特性两种因素;前者只与多孔介质的组成结构有关，是唯一能够改变的内容。)

②水的黏度系数

       黏度系数是物质一种重要的输运系数，不仅在化工中得到广泛的应用，而且对液体结构和溶液理论的研究起着不可忽视的作用，与溶液的热力学性质存在着内在的联系。扩散系数也是物质―种很重要的输运系数。实验上测定黏度系数和扩散系数有一定的局限性，即使有相关的试验数据，也是在一定可测量条件下得到，所得数据受到一定的限制。可以使用计算机模拟将分子的微观结构与物质的宏观性质联系起来，用它能够得到比较可靠的径向分布函数、热力学性质和输运性质，为试验和理论研究提供一些系统的数据。

       对于液体黏度，主要利用一些经验、半经验的黏度模型来推算。在液体输送性质的研究中，Eyring的理论迄今仍占重要地位，他将反应速率的过渡状态理论推广到液体的输运现象，得到了一个简单的黏度系数公式:

       物质—种很重要的输运系数。实验上测定黏度系数和扩散系数有一定的局限性，即使有相关的试验数据，也是在一定可测量条件下得到，所得数据受到一定的限制。可以使用计算机模拟将分子的微观结构与物质的宏观性质联系起来，用它能够得到比较可靠的径向分布函数、热力学性质和输运性质，为试验和理论研究提供一些系统的数据。

       对于液体黏度，主要利用一些经验、半经验的黏度模型来推算。在液体输送性质的研究中，Eyring的理论迄今仍占重要地位，他将反应速率的过渡状态理论推广到液体的输运现象，得到了一个简单的黏度系数公式:

(2)实验数据曲线

       由于液体的黏度及扩散系数会随温度发生变化，因此对于任何微滤膜组件，在任意通量下，其跨膜压差会随温度而呈较大幅度的变化。

       以下曲线反应了测试优普微滤膜在自来水介质中不同温度、不同mbr膜通量时，跨膜压差的校正系数。（校正系数:TMP( Tx）=TMP ( 25℃）x校正系数）从下图中可得出结论:①总体趋势上看，不论在何跨膜压差下，温度降低跨膜压差上升，温度升高跨膜压差下降;②运行膜通量越大，温度对跨膜压差影响幅度越大，即温度降低时高通量运行组的跨膜压差上升幅度大于低通量组，温度升高时高通量运行组的跨膜压差降低幅度大于低通量组。

       ③同样得出推导，在相同跨膜压差下，温度降低运行通量下降，温度升高运行通量上升;④运行跨膜压差越大，温度对膜通量影响幅度越大，即温度降低时高跨膜压差组的通量降低幅度大于低跨膜压差组，温度升高时高跨膜压差组的通量升高幅度大于低跨膜压差组。下图为优普微滤膜组件在相同跨膜压差下膜通量随温度的变化情况。

       备注：图中以液体温度25℃为基准设定校正系数为1，按实际设计温度从表中读出校正系数,实际设计通量=25℃溶液时的设计通量×校正系数。

       由于液体的粘度会随温度发生变化，因此对于任何微滤膜组件，在任意工作压力下，其瞬时过滤通量会随温度而呈较大幅度的变化。