微滤膜过滤模型研究：部分堵塞机制与实验验证

"微滤膜部分堵塞过滤模型的建立和机理探讨 (2007年)" 微滤膜技术是现代分离科学中的一项重要技术，它广泛应用于水处理、食品工业、制药等领域。微滤过程中，膜的过滤效率受到多种因素的影响，其中膜的堵塞现象是一个关键问题。该研究由李鲜日、周颖、王学军和许振良在2007年的《华东理工大学学报(自然科学版)》上发表，旨在深入理解微滤膜的部分堵塞过滤机理，并建立相应的数学模型。 研究者假设膜通道为连通的网络结构，结合Kozeny-Carman方程（一种描述颗粒填充床流动阻力的方程）和Darcy方程（描述流体通过多孔介质时的流动规律），构建了一个描述微滤过程速率变化的数学模型。他们特别关注了孔隙率和水力半径这两个参数，因为它们对过滤效率有着显著影响。通过Darcy方程，他们推导出了微滤速率随时间变化的规律，这有助于预测和控制微滤过程中的堵塞现象。 在恒定压力下，研究团队使用醋酸纤维素(CA)平板膜进行死端过滤实验，以验证所建立的模型。实验过程中，他们在线监测微滤速率和滤液量的变化，以此来对比模型预测和实际实验数据。实验结果表明，模型预测与实测数据基本吻合，证明了模型的有效性。 此外，研究还揭示了微滤过程中的堵塞机理并不仅限于Hermans-Breede理论中的3种（η=2，3/2，1）。他们发现了一种新的堵塞过滤机理，即η=4/3的机理，这扩展了我们对微滤过程的理解。这个新发现的机理表明，微滤过程中可能存在的堵塞模式比之前认为的要复杂，这对优化微滤工艺和设计更高效的抗堵塞策略具有重要意义。 此研究提出的部分堵塞过滤机理模型，不仅适用于微滤，还可以推广到超滤等精密过滤领域。它为基于Poiseuille方程的传统堵塞过滤理论提供了补充，有助于更全面地分析和控制膜过滤过程中的堵塞现象，对于提高过滤效率和延长膜的使用寿命具有实际应用价值。