Modeling and Simulation of Limiting Flux in Membrane Filtration of Skimmed Milk

مدلسازي و شبيهسازي شار‌حدي در فرآيند فيلتراسيون غشايي شير پس چرخ

در اين مقاله، مدل?سازي شار‌حدي در فرآيند فيلتراسيون غشايي شير پس چرخ آورده شده و نتايج حاصل از شبيه?سازي آن توسط نرم افزار MATLAB، بررسي ?شده?است. اين مدل كه در واقع يك رهيافت موازنه نيروهاست شامل نيروهاي دافعه الكترواستاتيكي، جاذبه واندروالس، وزن و بالابرنده مي?باشد. همچنين براي در نظر?گرفتن پديده نفوذ معكوس، دو فاكتور نفوذ براوني و نفوذ ناشي از برش نيز در اين مدل?سازي مدنظر قرارگرفته?اند. با استفاده از اين مدل، مشخص شد كه با افزايش تنش برشي ديواره، شار‌حدي افزايش مي?يابد و در يك تنش برشي مشخص، با افزايش غلظت بالك، شار‌حدي كاهش مي?يابد. همچنين در شرايط فيزيكي و شيميايي مورد نظر در اين پژوهش، با افزايش سايز ذره (كازيين)، شار‌حدي افزايش مي?يابد و در فواصل كوتاه بين ذرات، پارامتر موثر بر شار حدي، پتانسيل سطحي ذره است در حاليكه در فواصل بيشتر پارامتر اثرگذار بر شار حدي، سايز ذره مي?باشد. ضمناً افزايش فاصله بين ذرات، اثر هر دو نيروي متقابل دافعه الكترواستاتيكي و جاذبه واندروالس را كم مي?كند ولي نيروي دافعه الكترواستاتيكي به اين عامل حساس?تر مي?باشد. همچنين افزايش پتانسيل سطحي باعث افزايش شار‌حدي مي?گردد.

In this research, modeling of limiting flux in membrane filtration of skimmed milk as well as the results of simulation by MATLAB is presented. The presented model is actually a force balance approach and consists of drag, gravitational and lift forces, and forces between colloidal particles (electrostatic repulsive and van der Waals attractive forces). To consider the back diffusion phenomenon in modeling, the Brownian and shear-induced diffusions have also been considered.To evaluate the ability of the presented model in this study for prediction of limiting flux of membrane filtration of skimmed milk, comparisons between the results of the present model and experimental data and the results of the model presented by Samuelsson et al. have also been made in this research. By surveying some statistical parameters obtained from these comparisons, it was found that in order to predict the limiting flux in membrane filtration of skimmed milk, interaction forces between particles should be considered.