Tiến hành thí nghiệm với hai dung dịch có nồng độ ban đầu khác nhau: M1 (12 g/l glucozơ và 1,5 g/l axit lactic) và M2 (4,5 g/l glucozơ và 9,5 g/l axit lactic), thay đổi áp suất qua màng từ 1,0 ÷ 3,5 kgf/cm2
thu đƣợc kết quả đƣợc thể hiện trên đồ thị hình 14, hình 15, hình 16.
Hình 14 thể hiện mối quan hệ giữa lƣu lƣợng dòng qua màng và áp suất qua màng. Kết quả cho thấy, lƣu lƣợng tăng tuyến tính với chênh lệch áp suất qua màng từ 1,0 ÷ 3,5 kgf/cm2, phù hợp với phƣơng trình (1.5) và tuân theo định luật Hagen– Poiseuille. Kết quả này cũng cho thấy lƣu lƣợng qua màng của dung dịch thấp hơn đối với dòng dung môi.
14. Ảnh hưởng của áp suất qua màng đến lưu lượng dòng qua màng với hai mẫu M1 và M2
Lƣu lƣợng dòng qua màng tuân theo định luật Hagen–Poiseuille: v m c P J R R (1.43)
Do chênh lệch áp suất thẩm thấu Δπ gây ra bởi quá trình phân tách của dung dịch và dung môi khác nhau đồng thời độ nhớt của dung dịch lớn hơn của dung môi dẫn đến lƣu lƣợng dòng qua màng của dung môi lớn hơn của dung dịch. Từ kết quả hình 14, có thể thấy rằng trong phạm vi nghiên cứu cặn màng ảnh hƣởng đáng kể đến lƣu lƣợng dòng qua màng và hiện tƣợng phân cực nồng độ cũng có tác động không đáng kể.
Hình 15, hình 16 thể hiện ảnh huởng của áp suất qua màng đến độ chọn lọc của glucozơ và tỷ lệ thu hồi axit lactic. Qua đó nhận thấy, khi áp suất qua màng tăng thì độ chọn lọc cũng tăng theo do nồng độ chất tan trong dòng thấm qua giảm.
15. Ảnh hưởng của áp suất qua màng đến độ chọn lọc glucozơ trong mẫu 1 và dung dịch chỉ chứa glucozơ
16. Ảnh hưởng của áp suất qua màng đến tỷ lệ thu hồi axit lactic
Cũng từ hình 15 cho thấy, khi trong dung dịch có mặt axit lactic, độ chọn lọc của glucozơ giảm so với trƣờng hợp dung dịch chỉ chứa glucozơ. Hiện tƣợng quan sát đƣợc có thể giải thích dựa vào nhiều giả thiết khác nhau. Do glucozơ là chất tan không điện ly nên độ chọn lọc chịu ảnh hƣởng của hiện tƣợng loại trừ kích thƣớc. Theo đó, độ chọn lọc của glucozơ giảm có thể do sự trƣơng nở của màng hoặc bán kính thủy động học của glucozơ giảm. Sự trƣơng nở của màng có thể giải thích là do mật độ điện tích của màng thay đổi khi có mặt của một chất điện ly (ở đây là axit lactic). Nồng độ của ion trái dấu trong lớp điện tích của màng tăng tạo nên lớp điện tích kép trên bề mặt màng dẫn đến có thể gây ra trƣơng nở màng. Mặt khác, hiện tƣợng giảm bán kính thủy động của glucozơ có thể do tƣơng tác giữa các chất tan trong dung dịch. Trong dung dịch hỗn hợp chứa glucozơ và axit thì axit sẽ bị solvat hóa mạnh hơn, vì thế thể tích biểu kiến của glucozơ có thể nhỏ hơn của axit nên dễ dàng qua màng hơn, dẫn đến độ chọn lọc giảm.
Bảng 4. Đặc điểm của các ion và chất tan trong dung dịch Hợp chất Công thức KLPT (g/mol) D∞ (10-10m2s-1) Bán kính Stokes rs(nm) Glucozơ 180 6,9 0,365 Lactat 89 10,6 0,23 H+ - 1 93,11 0,184