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Numerical modelling and characterization of nanofiltration membranes for the separation of carbohydrate mixtures

Authors


Abstract

The results of an experimental and computational investigation of the selective separation of carbohydrates on nano-membranes in cross-flow filtration are reported. Two commercial membranes (NF270-400 and TFC-SR3) were characterised in terms of permeability and rejection of carbohydrate solutions. It is shown that the membranes can be used to recover glucose and galactose from their mixtures with lactose. The permeate flux is shown to depend on sugar concentration, with permeate flux decreasing as the concentration increases. Quantitative evaluation using numerical analysis of the above flow and separation process showed that the performance of nano-membranes can be captured and reproduced with sufficient accuracy, thereby reducing the number of experiments require to evaluate the suitability of membranes in different applications. A Fickian approach is adopted to model the separation, and is shown to be effective.

Abstract

Les résultats d'une analyse expérimentale et computationnelle de la séparation sélective des glucides sur des nano-membranes dans une filtration à contre courant sont rapportés. Deux membranes commerciales (NF270-400 et TFC-SR3) ont été caractérisées en matière de perméabilité et de rejet des solutions de glucide. Il est démontré que les membranes peuvent servir à récupérer le glucose et le galactose de leurs mélanges avec du lactose. Le flux de perméation a démontré une dépendance envers la concentration de sucre; le flux de perméation diminue à mesure que la concentration augmente. L'évaluation quantitative utilisant une analyse numérique du processus de courant et de séparation ci-dessus a indiqué que le rendement des nano-membranes peut être capté et reproduit avec une précision suffisante, réduisant de ce fait le nombre d'expériences requises pour évaluer la pertinence des membranes dans différentes applications. Une approche fickienne est adoptée pour établir le modèle de la séparation et elle a démontré son efficacité.

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