báo cáo thực hành công nghệ màng loc ĐH nông lâm

Báo cáo thực hành môn công nghệ màn lọc Đại học Nông lâm HCM, với các nguyên lý và thiết bị lọc khác nhau để có thể lọc được tối đa nhiều nguồn nguyên liệu Báo cáo thực hành môn công nghệ màn lọc Đại học Nông lâm HCM, với các nguyên lý và thiết bị lọc khác nhau để có thể lọc được tối đa nhiều nguồn nguyên liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC & THỰC PHẨM



BÁO CÁO THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn:

Họ và tên sinh viên:

BÀI 1: LỌC TIẾP TUYẾN 1

1 Lọc tiếp tuyến 1

1.1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị lọc tiếp tuyến: 1

1.2 Nguyên lý hoạt động 3

2 Thực hành 4

BÀI 2: HIỆU SUẤT HẤP THỤ METYLEN CỦA CHẤT TRỢ LỌC ( THAN HOẠT TÍNH) 6

1 Tìm hiểu một số chất trợ lọc thông dụng 6

1.1 Khái niệm 6

1.2 Một số chất trợ lọc thông dụng 7

1.3 Thành phần hóa học của diatomite 8

2 Thực hành 9

BÀI 1: LỌC TIẾP TUYẾN

1 Lọc tiếp tuyến

1.1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị lọc tiếp tuyến:

chỉnh mẫu, 3-máy bơm, 4- van điều chỉnh mẫu vào,

5-áp suất vào Pin,, 6- permeate đi ra, 7- màng lọc, 8- áp suất đầu ra Pout,

ống sinh hàn.

Cấu tạo:

ảnh thiết bị lọc tiếp tuyến trong thực tế

Gồm các bộ phận sau

1 Hệ thống sinh hàn : trong quá trinh hoạt động thì thiết bị sẽ sinh ra nhiệt gây nóng máy thì hệ thống sinh hàn sẽ làm giảm nhiệt độ của máy bằng cách dẫn nước thi theo lò xo xoắn làm mát dịch mẫu

2 Bình chứa mẫu : để chứa mẫu cần lọc ( thực tế máy ở ptn thì đổ ít nhất 3l mẫu ngập ít nhất 2/3 lò xo xoắn mới sử dụng được )

Hệ thống sinh hàn

Bơm ly tâm(hút mẫu)

Van áp

suất của

bơm

Ống chứa

màng lọc

Đồng hồ

hiển thị giá

trị áp suất

Bình chứa mẫu cần lọc(tối thiểu 3lit)

Đồng hồ hiện

thị thông

lượng

lọc(kg/cm2)

Ống hồi lưu

Ống dẫn ra phần thấm được qua màng

Van xã của hệ thống sinh hàn

3 Bơm ly tâm : hút mẫu từ bình chứa mẫu ra giúp duy trì lưu lượng trong suốt quá trính lọc

4 Màng lọc được làm từ ceramic gốm hoặc sứ

5 Ống chứa màng lọc: là đầu ra của permeat và là dụng cụ chứa màng lọc

6 Van : kiểm soát dòng chảy và tốc độ bơm

7 Đồng hồ đo áp suất đầu vào, đầu ra : đo áp suất

8 ống hồi lưu : hồi lưu lại dịch lọc

1 số bộ phận khác : giá đỡ , đệm , khóa

1.2 Nguyên lý hoạt động

Lọc tiếp tuyến là lọc toàn bộ dịch lỏng đầu vào di chuyển vào cột lọc/casette (dòng chảy song song) thông qua bơm áp lực ở đó các dịch có kích thước/trọng lượng phân tử nhỏ hơn sẽ đi tiếp tuyến qua bề mặt màng lọc để đi ra qua đường dịch qua màng ,gọi tắt là permeate(dòng chảy vuông góc), các chất có kích thước/trọng lượng phân tử lớn hơn cỡ lỗ màng lọc sẽ đi qua đường hồi (gọi là retentate) và được quay lại bình chứa hoặc bình thu ban đầu

Ưu điểm của công nghệ này là hạn chế sự tạo thành lớp cặn tích tụ bám vào bề mặt màng và gây ra hiện tượng tắc màng như công nghệ lọc truyền thống

2 Thực hành

Xác định tính thấm ban đầu của màng

+ Điều kiện thí nghiệm: Nước tinh khiết

+ Màng: Vi lọc (microfiltration – MF)

 Đường kính lọc: d = 0.9 cm = 0.009 m  r = d2 = 0.0092 = 0.0045 m

 Diện tích màng: S = 2 π rh = 2∗π∗0.0045∗0.24 = 6.78∗10−3 (m2)

S = 2∗π∗r2

+S xq = 2∗π∗0.00452+6.78∗10−3 = 6.9∗10−3(m2)

+ T 0 C : 280C

Áp suất

(m2)

Flux permeat (l/h*m2)

0

0,01242

0,01863

0,02277

0,030015

0,03312

Bảng 1 tính thấm ban đầu của màng

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0

0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03

0.04

f(x) = 0.01 x R² = 0.99

ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LƯU LƯỢNG QUA MÀN THEO ÁP SUẤT

bar

Đồ thị biểu hiện lưu lượng qua màng theo áp suất

Nhận xét với y =0.0058x thì tính thấn qua màng B=0.0058

Áp suất tăng thì lưu lượng dòng chảy càng lớn

ảnh hưởng của áp suất qua màng:

Áp suất

(bar)

Thời gian (min)

V permeat (l)

Lưu lượng l/h

Diện tích màng (m2)

Flux permeat (l/h/m2)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

f(x) = 0.01 x

R² = 0.99

ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LƯU LƯỢNG QUA MÀN THEO ÁP SUẤT

bar

Nhận xét với y= 0.0055x thì tương ứng với tính thấm qua màng B = 0.0055

Áp suất càng tăng lưu lượng qua màng càng lớn

BÀI 2: HIỆU SUẤT HẤP THỤ METYLEN CỦA CHẤT TRỢ LỌC ( THAN

HOẠT TÍNH)

1 Tìm hiểu một số chất trợ lọc thông dụng

1.1 Khái niệm

Chất trợ lọc

Chất trợ lọc là một nhóm vật liệu trơ có thể được sử dụng trong tiền xử lý lọc Một số chất trợ lọc có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình lọc Đây thường là đất tảo cát không nén được, hoặc kieselguhr, có thành phần chủ yếu là silica Cũng được sử dụng là cellulose gỗ và các chất rắn trơ xốp khác như đá trân châu rẻ hơn và an toàn hơn

Các chất trợ lọc này có thể được sử dụng theo hai cách khác nhau Chúng có thể được sử dụng như một lớp sơn phủ trước khi bùn được lọc Điều này sẽ ngăn không cho chất rắn dạng sền sệt làm tắc môi trường lọc và cũng cho dịch lọc trong hơn Chúng cũng có thể được thêm vào bùn trước khi lọc Điều này làm tăng độ xốp của bánh và giảm sức cản của bánh trong quá trình lọc Trong bộ lọc quay, chất trợ lọc có thể được sử dụng như một lớp sơn phủ trước; sau đó, các lát mỏng của lớp này được cắt ra cùng với bánh

Việc sử dụng chất trợ lọc thường được giới hạn trong các trường hợp loại bỏ bánh hoặc nơi kết tủa có thể được tách ra khỏi bộ lọc về mặt hóa học

Ứng dụng

Có hai mục tiêu liên quan đến việc bổ sung các chất trợ lọc Một là tạo thành một lớp môi trường thứ hai bảo vệ môi trường cơ bản của hệ thống Điều này thường được gọi là "lớp

phủ trước" Mục tiêu thứ hai của chất trợ lọc là cải thiện tốc độ dòng chảy bằng cách giảm khả năng nén của bánh và tăng tính thấm của bánh

1.2 Một số chất trợ lọc thông dụng

Than hoạt tính là một dạng của carbon được xử lý để có những lỗ rỗng bé thể tích nhỏ để tăng diện tích bề mặt cho dễ hấp phụ hoặc tăng cường phản ứng hóa học Do mức độ vi

được xác định bởi phương pháp hấp phụ khí Một mức độ hoạt hóa đủ cho ứng dụng có ích có thể đạt được duy nhất từ diện tích bề mặt cao, hơn nữa, sự xử lý hóa học thường làm tăng tính chất hấp phụ Than hoạt tính thường thu từ than củi và thỉnh thoảng là than sinh học Những loại thu được từ than đá hay cốc thì được gọi là than đá hoạt tính hoặc cốc hoạt tính

Về mặt hóa học gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit Ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát) Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa chất

Ứng dụng

Sự hấp phụ cacbon có nhiều ứng dụng trong loại bỏ chất gây ô nhiễm từ không khí hay nước như:

Than hoạt tính cũng được dùng để đo nồng độ Radon trong không khí.

độc thức ăn

miếng hoạt tính trong khẩu trang); tấm khử mùi trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ

khuẩn và khử mùi v.v.v

 Diatomite

Diatomite là đá trầm tích với thành phần chủ yếu là silic oxit Nó còn có tên là kizengua hay đất tảo silic Do có nhiều lỗ xốp và tính trơ nên diatomit được sử dụng trong kỹ thuật lọc, làm chất độn và chất hấp thụ.

Diatomit theo tiêu chuẩn thương mại chứa tới 85 – 94% silic oxyt Diatomit được khai

thác ở mỏ lộ thiên hay trong hầm lò, lúc ấy nó có độ ẩm tới 50% Sau đó người ta sấy quặng trong lò quay hoặc để khô tự nhiên ngoài trời, tiếp đó là quá trình nghiền và nung để tạo ra các sản phẩm diatomit khác nhau Diatomit có thể được nung riêng (ở 870 – 1093oC) hay có thêm muối hoặc sôđa (ở 1148oC) để tách các chất hữu cơ

Diatomite mang màu vàng đất hoặc xám tro và chịu nhiệt rất tốt

1.3 Thành phần hóa học của diatomite

> 63% < 7,0% < 18% < 11% < 1,4% < 1,1% < 3,0%

Ứng dụng

Diatomite với cấu tạo là các hạt xốp cùng với tính trơ nên diatomite được dùng làm chất trợ lọc

Đây là công dụng quan trọng nhất của diatomite

Diatomite là chất trợ lọc trong quá trình sản xuất bia, rượu, nước mía ép, nước quả ép hoặc làm trong dầu ăn

Ngoài ra, diatomite còn dùng làm chất độn, chất hấp thụ,

3 Thực hành

HIÊU SUẤT HẤP PHỤ METHYLEN CỦA THAN HOẠT TÍNH

Kết quả dịch lọc sau khi được hấp phụ:

 Hiệu suất hấp phụ

H = (C 0−Ct ).100 %

C 0

Nhận xét: khối lượng chất than hoạt tính càng tăng thì hiệu suất lọc càng lớn => lượng than bị hấp phụ càng nhiều

=> Hiệu suất hấp phụ tỉ lệ thuận khối lượng chất hấp phụ