báo cáo thực hành công nghệ màng loc ĐH nông lâm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HỐ HỌC & THỰC PHẨM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
CƠNG NGHỆ MÀNG LỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn:
Họ và tên sinh viên:

TP.HCM, ngày 23 tháng 5 năm 2021

Contents


BÀI 1: LỌC TIẾP TUYẾN...............................................................................................................................1
1

2

Lọc tiếp tuyến..................................................................................................................................1
1.1

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

1.2

Nguyên lý hoạt động................................................................................................................3

Thực hành........................................................................................................................................4

BÀI 2: HIỆU SUẤT HẤP THỤ METYLEN CỦA CHẤT TRỢ LỌC ( THAN HOẠT TÍNH)......................................6
1

2

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

Thực hành........................................................................................................................................9


BÀI 1: LỌC TIẾP TUYẾN
1 Lọc tiếp tuyến
1.1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị lọc tiếp tuyến:

1-

Bình chứa mẫu, 2 -van điều
chỉnh mẫu, 3-máy bơm, 4van điều chỉnh mẫu vào, 5áp suất vào Pin,, 6permeate đi ra, 7- màng
lọc, 8- áp suất đầu ra Pout,

van điều chỉnh mẫu ra, 10ống sinh hàn.

9-

Cấu tạo:

1


Ống hồi lưu

Đồng hồ hiện
thị thơng
lượng
lọc(kg/cm2)

Bình chứa mẫu
cần lọc(tối thiểu
3lit)

Ống chứa
màng lọc

Hệ thống
sinh hàn
Ống dẫn ra
phần thấm
được qua
màng

Đồng hồ
hiển thị giá
trị áp suất
Van áp
suất của
bơm

Van xã của hệ
thống sinh hàn

Bơm ly
tâm(hút mẫu)

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 lị 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 ).
2


3. Bơm ly tâm : hút mẫu từ bình chứa mẫu ra giúp duy trì lưu lượng trong
suốt q trính lọc.
4. Màng lọc được làm từ ceramic gốm hoặc sứ
5.
6.
7.
8.

Ống chứa màng lọc: là đầu ra của permeat và là dụng cụ chứa màng lọc
Van : kiểm sốt dịng chảy và tốc độ bơm
Đồng hồ đo áp suất đầu vào, đầu ra : đo áp suất
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 (dịng
chảy song song) thơng 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(dịng chảy vng 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.

3


2 Thực hành
Xác định tính thấm ban đầu của màng
+ Điều kiện thí nghiệm: Nước tinh khiết
+ Màng: Vi lọc (microfiltration – MF)
 Chiều dài của màng lọc: L = h = 24 cm = 0.24 m
d 0.009
=
= 0.0045 m
2

2
 Diện tích màng: S = 2 π rh = 2∗π∗0.0045∗0.24 = 6.78∗10−3 (m2)
S = 2∗π∗r 2 + S xq = 2∗π∗0.00452 +6.78∗10−3 = 6.9∗10−3(m2)

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

+ T0C : 280C

Áp suất
(bar)

Thời gian
(min)

V permeat
(l)

Lưu lượng
l/h

0

2

0

2

2

3

2

4
5
6

2
2
2

Flux
permeat
(l/h*m2)

0

Diện tích
màng
(m2)
6.9*10-3

0.06

1.8

6.9*10-3

0,01242

0.09

2.7

6.9*10-3

0,01863

3.3

6.9*10

-3

0,02277

6.9*10

-3

0,030015

6.9*10

-3

0,03312

0.11

0.145

4.35

0.16

4.8

Bảng 1 tính thấm ban đầu của màng

4

0


ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LƯU LƯỢNG QUA MÀN THEO ÁP SUẤT
0.04

f(x) = 0.01 x
R² = 0.99

0.03

l/h/m2

0.03
0.02
0.02
0.01
0.01

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

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
0

Diện tích
màng
(m2)
6.9*10-3

Flux
permeat
(l/h/m2)
0

0

1

0

2

1

0.031

1.68

6.9*10-3

0,011592

3

1

0.05

3

6.9*10-3

0,0207

4

1

0.061

3.66

6.9*10-3

0,025254

5

1

0.065

3.9

6.9*10-3

0,02691

6

1

0.073

4.38

6.9*10-3

0,030222

7

1

0.091

5.46

6.9*10-3

0,037674

5


ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LƯU LƯỢNG QUA MÀN THEO ÁP SUẤT
0.04
f(x) = 0.01 x
R² = 0.99

0.04
0.03

l/h/m2

0.03
0.02
0.02
0.01
0.01
0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

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 thơng 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 khơng
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
6


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

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
mao quản cao, chỉ một gam than hoạt tính có diện tích bề mặt vượt quá 800 – 1000 m 2,
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 ngun tố carbon ở dạng vơ định hình (bột), một phần
nữa có dạng tinh thể vụn grafit. Ngồi carbon thì phần cịn lại thường là tàn tro, mà chủ
yếu là các kim loại kiềm và vụn cát). Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi 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 khơng khí hay
nước như:






Làm sạch dầu tràn
Lọc nước ngầm
Lọc nước uống
Làm sạch khơng khí
Giữ tạp chất hữu cơ khơng bay hơi từ màu vẽ, lọc khô, bay hơi xăng và những quá
trình khác.
7


Than hoạt tính cũng được dùng để đo nồng độ Radon trong khơng khí.
Trong y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng và các độc tố sau khi bị ngộ
độc thức ăn...
 Trong kỹ thuật, than hoạt tính là một thành phần lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá,
miếng hoạt tính trong khẩu trang); tấm khử mùi trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt
độ...

 Trong xử lý nước (hoặc lọc nước trong gia đình): để tẩy các chất bẩn vi lượng, diệt
khuẩn và khử mùi....v.v.v.
 Tác dụng tốt trong phòng tránh tác hại của tia đất.


 Diatomite

Diatomite là đá trầm tích với thành phần chủ yếu là silic oxit. Nó cịn 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 lị, lúc ấy nó có độ ẩm tới 50%. Sau đó người ta sấy
quặng trong lị quay hoặc để khơ tự nhiên ngồi trời, tiếp đó là q trình nghiền và nung để
tạo ra các sản phẩm diatomit khác nhau. Diatomit có thể được nung riêng (ở 870 – 1093 oC)
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
SiO2

Fe2O3

Al2O3

MKn

TiO2

CaO

8

MgO

K2 O

Na2O

SO3


> 63%

< 7,0%

< 18%

< 11%

< 1,4%

< 1,1%

< 3,0%



< 0,2%

< 2,5%

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 q 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:

Nồng độ dung dịch methylen ban đầu :C0=5602045 mg/l
 Dung lượng hấp phụ tại thời điểm t:
qt =

(C 0−Ct ) .V
m

 2g : 60892,925 (mg/g)
 5g : 61670,4875 (mg/g)
 8g: 62916,9 (mg/g)

9


 Hiệu suất hấp phụ
H=

(C 0−Ct ).100 %

C0

 2g : 0,8696 %
 5g : 0,8807%
 8g : 0,8985%
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.

10