Vätskeinträdestryck

Vätskeinträdestrycket (LEP) för ett hydrofobt membran är det tryck som måste appliceras på ett torrt membran så att vätskan tränger in i membranet . LEP med tillämpning vid membrandestillation eller pervaporation kan beräknas som en första parameter för att indikera hur vätbart ett membran är mot olika flytande lösningar.

LEP beror på många parametrar, inklusive membranets maximala porstorlek, vätskans ytspänning , vätskans kontaktvinkel på membranytan och membranets geometriska struktur.

I den enklaste formen baserad på Young-Laplace-ekvationen specificeras LEP som:

$\mathrm {LEP} =-(\beta {\gamma }_{\rm {l}}\cos {\theta }) /r_{\rm {max}}$

där $\beta$ är en porgeometriskoefficient ( $\beta$ = 1 för cylindriska porer och 0 < $\beta$ < 1 för icke-cylindriska porer), ${\gamma }_{\rm {l}}$ är vätskeytspänningen, $\theta$ är kontaktvinkeln uppmätt på vätskesidan, där vätske-ånga-gränsytan möter membranytan, och $r_{\rm {max}}$ är membranets maximala porstorlek.

(a) och (b) cylindrisk por med parametrar för beräkning av LEP (Young-Laplace-modellen)

Membran med liten porstorlek, smal porstorleksfördelning, idealisk cylindrisk porgeometri, låg ytenergi, hög kontaktvinkel och hög ojämnhet visar vanligtvis högre LEP. Rezaei et al. har visat att närvaron av en sekundär fas såsom luft på membranets yta markant kan öka membranets LEP, speciellt för mindre hydrofoba material.

Eftersom vätning i allmänhet är oönskad och representerar ett misslyckande i membranprocessen, fokuserar design och forskning på att undvika att den inträffar (t.ex. genom driftsförhållanden), eller att vända vätning efter att den har inträffat (t.ex. genom backspolning eller uttorkning av membranet). Ytbeläggningar är ett viktigt sätt att förbättra LEP: dessa är idealiskt enhetliga, orsakar mycket höga kontaktvinklar och undviker att porerna täpps igen.