1 Kỹ ThuậtMàngvàỨng Dụng Bài 3: Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Giảng viên: NguyễnMinh Tân Bộ môn QT-TB CN Hóa học& Thựcphẩm Trường Đạihọc Bách khoa Hà nội Tannm-dce@mail.hut.edu.vn Cơ sở các mô hình chuyểnkhối qua màng Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Mô hình chuyểnkhối qua màng Xuấtxứ ứng dụng Loại mô hình Ví dụ NC cơ bản/ Chế tạomàng Phân tích hồiqui / Chế tạo thiếtbị Kỹ thuật/ Chế tạothiếtbị, nghiên cứu Mô hình cấutrúc Mô hình Bán thựcnghiệm Mô hình Thựcnghiệm Phụ thuộc màng Không phụ thuộcmàng Mô hình hấpphụ kép Mô hình thể tích rỗng Mô hình hòa tan-khuyêch tán Mô hình lỗ Mô hình ma sát Mô hình Kedem-Spiegler 2 Cácmôhìnhlýtưởng Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Màng hòa tan- khuyêch tán Màng lỗ Thẩmthấungược Thấmbốc Thẩmkhí Siêu lọc Vi lọc Thẩmtích Các trở lực tác dụng đồng thời Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Các trở lựcnốitiếp Các trở lực song song Lớphoạt động Lỗ châm kim 3 Mô hình dòng lỗ Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Đường đặctrưng phân tách củamànglỗ với MvWCO = 60000kg/kmol Khốilượng mole Độ giữ lại Mô hình dòng lỗ Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Dung dịch đầu Nướctrong Giả thiết: -Dòng qua lỗ tương ứng với dòng qua lớp màng -Lớp màng được coi như là tậphợpcủacáclỗ mao quản song song nhau 4 Mô hình dòng lỗ Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Dung dịch đầu Nướctrong Độ rỗng củamàng Bề mặtriêng Độ ngoằn nghoèo củamaoquản Phương trình Hagen Poiseuille Đường kính thủylực Dòng qua mộtmaoquản Dòng nước trong ges poren V V = ε Hệ số Karman-Kozeny Mô hình Hòa tan – khuyêch tán Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Dung dịch đầu Nướctrong Lớphoạt động Lớpphụ trợ Lớp đồng nhất, cấu trúc không lỗ Giả thiết: -Coi màng là mộtlớp đồng nhất, liên tục -Trong khôn gian trê bề mặt màng và khoảng dung dịch ngay sát bề mặt màng tồntại cân bằng thế hóa -Bỏ qua sự kếthợp giữa các dòng riêng phần Dòng = Nồng độ x Độ linh động x Động lực 5 Mô hình Hòa tan – khuyêch tán Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Dung dịch đầu Nướctrong Lớphoạt động Lớpphụ trợ Lớp đồng nhất, cấu trúc không lỗ Độ linh động tính qua hệ số khuyêch tán Khi quá trình khuyêch tán biểudiễnbởi định luậtFick Mô hình Hòa tan – khuyêch tán Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Với quá trình thẩmthấungược Với quá trình thấmbốcvàthẩmkhí 6 Hấpphụ Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Các qui luậthấpphụ mô tả mốiquanhệ giữanồng độ c k,M ở trạng thái cân bằng củacấutử k trong trạng thái hòa tan vào màng và Áp suất, nhiệt độ và thành phần của pha ngoài Các loại đường đẳng nhiệthấpphụ khác nhau Hoạt độ a k của pha ngoài Hấpphụ Henry Mô hình tổng quát Khuyêch tán Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Áp suất phía dung dịch đầu Độ thẩmthấu Ảnh hưởng củaápsuấttới độ thẩmthấucủamàngPDMS đốivớiCO 2 và CH 4 Hệ số củamôhình thể tích tự do Thể tích tự do 7 Tổng kết các mô hình chính mô tả quá trình chuyểnkhốiqua màng Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Các phươngtrìnhtínhtoán Quá trình Các giả thiết RO ( hệ chất hữucơ (i)- nước(W)) RO ( dung dịch muối) Thẩmkhí Thấmbốc Mô hình hóa sự vậnchuyểnkhívàhơi trong vậtliệu cấutrúclỗ Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Cơ chế chuyểnkhối trong vậtliệucấutrúcrỗng Khuyêchtánphântử Kích thướclỗ giảm Lỗ Macro Lỗ Micro Lỗ Meso Đốilưu Khuyêch tán Knudsen Khuyêch tán qua cấutrúc sàng phân tử 8 Chuyểnkhối trong Macropore và Mesopore Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Khuyêch tán tự do, phương trình Maxwell-Stephan Đinh luậtFick Chuyểnkhối trong Macropore và Mesopore Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Khuyêch tán Knudsen Đinh luậtFick Quãng đường trung bình Áp suất trung bình trong lỗ Dòng phân tử trung bình trong lỗ Động lựccủaquátrìnhlàchênhlệch áp suất riêng phần 9 Chuyểnkhối trong Macropore và Mesopore Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Dusty Gas Model/ Mô hình khí đục Nguyên lý mô hình khí bụi Các phân tử cốđịnh Các phân tử linh động Chuyểnkhốitronglỗ Micro Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Các nguyên lý chuyểnkhối trong lỗ micro: A: sàng phân tử toàn phần B: khuyêch tán bề mặt C: ngưng tụ mao quản Nguyên lý mô hình chuyểnkhối trong lớp các phân tử bị hấpphụ Hệ số chuyển khốibề mặt 10 Chuyểnkhối trong Mikropore Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Các nguyên lý chuyểnkhối trong lỗ micro: Ví dụ trong Zeolith Nhiệt độ Dòng Khuyêch tán hơichủđộng Khuyêch tán bề mặt& khuyêch tán hơichủđộng Khuyêch tán bề mặt Chuyểnkhối trong màng có tích điệnbề mặt Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Mô hình lỗ biếntínhápdụngchomàngchọnlọcion Dung dịch Dung dịch . nội Tannm-dce@mail.hut.edu.vn Cơ sở các mô hình chuyểnkhối qua màng Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Mô hình chuyểnkhối qua màng Xuấtxứ ứng dụng Loại mô hình Ví dụ NC cơ. số củam hình thể tích tự do Thể tích tự do 7 Tổng kết các mô hình chính mô tả quá trình chuyểnkhốiqua màng Mô hình hóa quá trình chuyểnkhối qua màng Các