Membrane-assisted crystallization: Membrane characterization, modelling and experiments

Effect of chemical and physical factors on the crystallization of calcium sulfate in seawater reverse osmosis brine

“…However, although these salts may be used 61 as valuable resources, they may display a negative influence at high concentrations and 62 especially when they are treated by using conventional treatment methods [24]. The application of MD enables in achieving a highly concentrated brine, and thereby generating a supersaturation state for crystallization [25]. Theoretically, MD concentrates the feed solution to create a super-saturated solution to form crystals [22].…”

Comportamento do sistema NaCI-KCI-H2O em cristalização simultânea.

“…Fontes de energia de baixa entalpia (solar, geotérmica) e calor residual podem ser usados (Drioli et al, 2015). Ainda, a evaporação num cristalizador é limitada pela área disponível para evaporação interface líquido-vapor -e pelo arraste de gotículas de líquido no condensador, enquanto a membrana representa área de superfície elevada e compacta para evaporação (Anisi et al, 2017).…”

“…Os coeficientes de polarização por temperatura e concentração neste trabalho foram calculados utilizando o modelo proposto porAnisi et al (2017).Neste modelo, os fluxos de calor são definidos a partir das temperaturas Tf e Ta, que são temperaturas no seio do líquido e T′f e T′a, que são as temperaturas na superfície da membrana para o lado da alimentação (Tf) e lado de ar (Ta), respectivamente. Vale a pena notar que, no estado estacionário, o fluxo de calor do lado da alimentação é igual ao do lado do ar e ambos são iguais à soma dos fluxos de calor da membrana e fluxo MD.As temperaturas nas interfaces da membrana no lado da alimentação (T'f) e no lado do permeado (T'a) podem ser determinadas como: de transferência de calor ha e hf são estimados a partir dos números de Nusselt correspondentes ao lado do ar e da alimentação, respectivamente; o coeficiente de transferência de calor da membrana, hm, pode ser calculado considerando a porosidade, a condutividade térmica e o material da membrana, e o ar preso nos poros; o calor latente de vaporização da água, ∆ , pode ser calculado para a temperatura da alimentação; e J representa o fluxo transmembrana medido.De posse de todos esses valores, pode ser calculado o coeficiente de polarização por temperatura (TPC) a partir da equação: de polarização por concentração (CPC) é usado para quantificar o efeito de polarização por concentração, que é definido como:= = ⁄Isto porque, a transferência de massa através da membrana pode levar à formação de um gradiente de concentração na camada de fluido adjacente à superfície da membrana, o que 234 leva a uma maior concentração ao longo da superfície da membrana em comparação com o volume.…”

“…Figura 75, pode-se observar que a tendência do fluxo de água através da membrana aumenta exponencialmente com a temperatura, independentemente da vazão de ar ou de alimentação. Este efeito também foi relatado porAnisi et al (2017) e explicado através 22 Coeficiente de Polarização por Temperatura (TPC) no lado da alimentação da membrana para as condições testadas. Influência da vazão de alimentação no fluxo da membrana As vazões de alimentação de 31,3 L.h -1 , 55 L.h -1 , 84 L.h -1 e 99 L.h -1 foram testadas em quatro diferentes vazões de ar e em temperaturas variando de 40 a 60 °C.…”

“…Cabe ressaltar que o valor de CPC é 1 quando não há polarização de concentração.Para todas as condições testadas, o CPC ficou muito próximo de 1, indicando a não ocorrênciaou ocorrência muito baixa -dos fenômenos de polarização por concentração.Como esperado, para menores taxas de fluxo de ar e alimentação, apesar das temperaturas mais altas, os valores de CPC foram ligeiramente maiores, embora as diferenças sejam insignificantes. SegundoAnisi et al (2017), os valores para CPC em torno de 1 podem surgir de soluções muito diluídas em termos de fração molar de soluto. Entretanto, para esses experimentos, as soluções de NaCl e KCl apresentaram concentrações molares menos diluídas 80 Resultados obtidos com o Crystal 16 para a transmissão do laser (%) com o tempo para os três ciclos de temperatura nos quatro reatores com concentrações salinas no ponto eutônico.Os resultados para o comportamento do fluxo de membrana com o tempo podem ser vistos na Figura 81 para experimentos semeados com KCl, NaCl e com ambos os sais.No início de todos os experimentos, é possível ver alguma instabilidade no fluxo.Isso é causado pela variação de temperatura no módulo da membrana.…”