انتخاب غشاء مصنوعی برای یک فرایند جداسازی هدفمند معمولا بر پایه یکسری از شرایط لازم است. غشاءها مجبورند تا مساحت کافی برای انتقال جرم جهت پردازش مقادیر زیادی از جریان خوراک را فراهم سازند. غشاء انتخاب شده باید قابلیت انتخاب پذیری (رد کردن) بالایی برای ذرات خاص داشته باشد و همچنین باید در برابر رسوب گرفتگی مقاوم بوده و دارای ثبات مکانیکی بالایی باشند.
بعلاوه نیاز است تا قابلیت تولید و هزینه ساخت پایینی داشته باشند. معادله اصلی برای فیلتراسیون بن بست در افت فشار ثابت توسط قانون دارسی ارائه شده است:
که در آن Vp و Q به ترتیب حجم نفوذ (تراوایی) و نرخ (آهنگ) جریان حجمی (متناسب با همان ویژگیهای جریان خوراک) میباشد و μ ویسکوزیته دینامیک (پویا) سیال نفوذ کننده (تراوا) است، A مساحت غشاء، Rm و R هم به ترتیب مقاومت مربوط به غشاء و میزان رشد رسوب میباشد. Rm را میتوان به عنوان یک مقاومت غشایی نسبت به نفوذ (تراوایی) حلال (آب) تفسیر کرد. این مقاومت یک ویژگی ذاتی غشاء است و انتظار میرود که نسبتا ثابت و مستقل از نیرو محرکه موثر(Δp) باشد. R متناسب با نوع رسوب غشاء، غلظت آن در محلول فیلتر شده و ماهیت تعاملات رسوب غشاء، میباشد. قانون دارسی امکان محاسبه مساحت غشاء برای یک جداسازی هدفمند در شرایط داده شده را فراهم میکند. ضریب الک کردن (غربال کردن) ذرات حل شده با معادله زیر نشان داده میشود:
که Cf و Cp به ترتیب غلظت حل شده در خوراک و نفوذ شده (ترواش شده) است.
نفوذپذیری (تراوایی) هیدرولیک به عنوان مقاومت معکوس تعریف میشوند و بر طبق معادله زیر نشان داده میشوند:
J نفوذ سیال بوده و نرخ جریان بر واحد سطح غشاء است. ضریب غربالگیری حل شده و قابلیت نفوذ پذیری (تراوایی) امکان ارزیابی عملکرد غشاء مصنوعی را فراهم میکند.
منبع : wfiltration.com