- Zeolite: là loại alumino silicat kết tinh có thể gặp ở trạng thái tự nhiên hoặc tổng hợp bằng phương pháp nhân tạo.
3.3.2. Một số thiết bị phân riêng bằng màng + Mơ hình ống (Tubular module):
+ Mơ hình ống (Tubular module):
Hình 3.14. Mơ hình lọc màng dạng ống
Thiết bị là hai ống hình đồng trục bằng thép khơng rỉ, đường kính khác nhau và được đặt lồng vào nhau. Ống hình trụ bên trong có thân được đục lỗ. Một màng dạng tấm được cuộn trịn lại để tạo thành hình ống và được lồng ép sát vào thành bên trong của ống hình trụ có đường kính nhỏ.
Khi hoạt động, dung dịch ngun liệu sẽ được bơm vào một đầu bên trong ống hình trụ đường kính nhỏ. Dịng retentate sẽ thốt ra tại đầu bên kia của ống hình trụ này. Cịn dịng permeate sẽ chui qua các mao dẫn của màng và thốt ra thành bên ngồi của ống hình trụ nhỏ rồi dẫn theo đường dẫn để ra bên ngoài thiết bị.
lắp đặt một chùm ống hình trụ đường kính nhỏ được quấn bên trong thân của hình trụ có đường kính lớn. Chiều cao của các ống hình trụ có thể lên đến 10m. Ngồi ra người ta cũng có thể chia ống hình trụ thành nhiều khoang. Dung dịch nguyên liệu sẽ được bơm vào trong các khoang này theo nguyên tắc nối tiếp hoặc song song nhau.
Ưu điểm: dễ tạo dịng chảy rối trong q trình vận hành nên có thể
hạn chế được hiện tượng tập trung nồng độ. Ngoài ra, việc vệ sinh thiết bị và thay thế màng cũng khá đơn giản và dễ thực hiện.
Tuy nhiên thiết bị khá cồng kềnh và chiếm nhiều diện tích nhà xưởng. Hơn nữa, tốc độ dịng nhập liệu khi đi vào thiết bị sẽ giảm dần nếu chiều cao của thiết bị khá lớn.
+ Mơ hình sợi (Hollow fiber module):
Hình 3.15. Thiết bị lọc bằng màng – Mơ hình sợi
Thiết bị có dạng hình trụ, bên trong chứa rất nhiều màng được xếp song song với nhau. Điểm khác biệt giữa mơ hình sợi và mơ hình ống là các sợi màng trong mơ hình sợi có đường kính và chiều dài nhỏ hơn và chúng khơng có khung đỡ. Trong q trình hoạt động, dung dịch nguyên liệu được bơm vào bên trong các sợi màng từ một phía, phía đầu cịn lại
của các sợi là chỗ thốt của dịng retentate. Một số cấu tử sẽ chui qua phần thân của sợi màng để tạo nên dịng permeate rồi thốt ra bên ngồi thiết bị hình trụ.
Mơ hình này thường được dùng trong phân riêng bằng màng sử dụng áp suất thấp. Ưu điểm của mơ hình này là ít chiếm diện tích nhà xưởng và ít tốn năng lượng trong q trình vận hành. Tuy nhiên, việc bảo trì màng khá cơng phu vì nếu như có một sợi màng trong thiết bị tổn thương thì việc phát hiện và thay thế sẽ tốn kém và phức tạp.
+ Mơ hình bảng (Plate module):
Mơ hình bảng có thể sắp xếp theo nhiều cách khác nhau. Mỗi đơn vị trong mơ hình bảng gồm một tấm đỡ được làm bằng vật liệu xốp và hai tấm màng áp sát hai bên tấm đỡ. Bề mặt hoạt động của hai tấm màng được quay ra bên ngoài. Tùy thuộc số đơn vị được lắp ráp vào nhiều hay ít mà tổng diện tích màng sử dụng trong thiết bị có thể dao động trong một khoảng rất lớn từ 0,1 – 100m2.
Hình 3.16. Thiết bị phân riêng bằng màng – Mơ hình bảng
Người ta sắp xếp các đơn vị trong mơ hình bảng để tạo nên những kênh dẫn nguyên liệu vào thiết bị theo hướng song song nhau, cách nhau một khoảng cách khá hẹp tạo thành một hệ thống kênh dẫn cho dòng permeate và retentate. Dòng nhập liệu chảy vào một đầu và được phân phối vào các kênh dẫn retentate, các cấu tử có kích thước thích hợp sẽ qua màng và theo kênh dẫn của dịng permeate theo ống dẫn
chính ra ngồi. Dịng ngun liệu không qua màng được gom lại và được phân phối tại vùng tiếp theo nhằm nâng cao hiệu quả quá trình phân riêng. Thiết bị dạng này thường được sử dụng trong quá trình siêu lọc, lọc nano và thẩm thấu ngược.
Ưu điểm lớn nhất của mơ hình bảng là đơn giản trong quá trình vệ sinh và bảo trì thiết bị. Người ta có thể lắp đặt một van tháo sản phẩm permeate ứng với mỗi tấm đỡ để kịp thời phát hiện màng nào bị tổn thương trong quá trình vận hành để thay thế. Tuy nhiên, mơ hình này cũng chiếm diện tích nhà xưởng khá lớn tương tự mơ hình ống.
+ Mơ hình dạng cuộn xoắn (Spiral wound):
Hình 3.17. Thiết bị lọc màng – Mơ hình cuộn xoắn
Thiết bị gồm hai hình trụ đồng trục nhưng có đường kính khác nhau và được đặt lồng vào nhau. Chúng được chế tạo bằng thép khơng rỉ. Ống hình trụ đường kính nhỏ được đục lỗ trên thân và là nơi tập trung các cấu tử của dịng permeate.
Khoảng khơng gian được giới hạn bởi mặt ngồi thân trụ đường kính nhỏ và mặt trong thân trụ đường kính lớn và là một tấm đệm xốp được cuộn hình xoắn ốc. Tấm đệm này được làm bằng vật liệu polypropylene. Hai bên tấm đệm này là hai tấm màng với bề mặt hoạt động đều được quay ra hướng ngoài. Dung dịch nguyên liệu sẽ được bơm vào tại một đầu thân trụ và di chuyển dọc theo thân trụ bởi một kênh dẫn có hình xoắn ốc. Dịng retentate sẽ tập trung thốt ra ở đầu kia của thiết bị hình trụ theo kênh dẫn nói trên. Các cấu tử trong dòng permeate sẽ chui qua mao dẫn của hai màng để đi vào bên trong cấu trúc tấm đệm. Phần này cũng có tiết diện
hình xoắn ốc và được liên thơng với ống hình trụ đường kính nhỏ.
Dịng permeate sẽ tập trung về ống hình trụ đường kính nhỏ tại vùng trục của thiết bị rồi thốt ra bên ngồi.
Mơ hình cuộn xoắn có ưu thế trong các thiết bị thẩm thấu ngược và được sử dụng khá rộng rãi vì có giá thành tương đối thấp hơn các mơ hình khác. Người ta có thể chọn chế độ dịng chảy rối hoặc chảy dịng tùy theo tính chất của nguyên liệu cần phân riêng. Nhược điểm lớn nhất của loại màng này là nếu một phần màng bị hỏng thì tồn bộ màng phải hủy bỏ.
Trong quá trình phân riêng bằng màng, chúng ta có thể sử dụng một hay nhiều màng để xử lý. Các màng này có thể kết nối với nhau theo hình thức nối tiếp hoặc song song. Trong cơng nghiệp, q trình phân riêng bằng màng có thể được thực hiện theo phương pháp liên tiếp hoặc gián đoạn.