ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Микрофильтрация из "Синтетические полимерные мембраны Структурный аспект" Эти процессы можно классифицировать в порядке уменьще-ния размеров частиц и пор на микрофильтрацию (МФ), у л ьтр а ф и л ь т р а ц и ю (УФ) и г и п е р ф и л ьтр а ц и ю (ГФ). Последний процесс называется также обратным осмосом (00). В каждом из этих процессов используются пористые мембраны, препятствующие переходу растворенных или суспендированных частиц. [c.49] В табл. 2.7 приведены основные характеристики этих процессов и используемых для их проведения мембран. [c.49] На практике фильтрующая аппаратура помещается вверх дном так, чтобы воздух мог подаваться снизу мембраны. Тогда наблюдение за пузырьками воздуха проводится по мере того, как они проникают через мембрану в лежащий над ней слой воды. [c.51] Поскольку более широкие поры проявляются при более низких давлениях, результаты, получаемые этим методом, завышены. Этот недостаток, однако, может быть с успехом использован при качественном определении распределения пор по размерам. Значительное возрастание числа пор, проницаемых для воздуха, даже при небольшом увеличении давления свидетельствует об узком распределении размеров пор. С другой стороны, постепенное увеличение числа воздухопроницаемых пор свидетельствует о широком распределении их по размерам. Применение метода точки пузырька обосновано лишь в случае, когда поглощающая среда полностью смачивает мембрану и когда отношение диаметра поры к диаметру проникающего агента велико. По мере того как отношение уменьшается, корректность применения уравнения (2.1) снижается, особенно в том случае, когда имеется взаимодействие между пермеатом и мембраной. Кроме того, из-за высокого поверхностного натяжения в системе воздух—вода (73 дин/см) требуется относительно высокое давление, для того чтобы воздух начал проникать в узкие поры. Высокие давления, в свою очередь, вызывают пластическое течение полимера, которое приводит к изменению размеров пор во времени. [c.51] Установлено, что точка пузырька в керосине равна половине точки пузырька в воде. Такой подход применим не только к нитратцеллюлозным мембранам. В общем случае в качестве впитываемой среды предпочтительнее использовать именно ту жидкость, которая обладает более высокой способностью смачивать мембрану (угол контакта с мембраной при этом меньще). Следует отметить, что производить наблюдение капелек проникающей жидкости возможно в том случае, когда показатели преломления двух жидкостей будут существенно различаться. [c.52] Поэтому для данной системы изменением скорости увеличения давления А становится возможным определить радиус и длину пор. Величины радиусов пор, которые определяются этим методом, лежат между максимальным и средним значениями. [c.52] После того как мембрана размещается в пороизмерительной камере, подается давление, проталкивающее ртуть в поры. Предполагается, что все пустующие пространства при максимальном давлении (обычно около 7,5 МПа) заполняются, что действительно только в случаях, когда все пустоты являются открытыми. Из результатов взвешивания мембран при максимальных и минимальных давлениях получают значения объемных плотностей, из которы.х вычитанием может быть найден объем пустот (пористость). [c.52] Следовательно, радиусы пор могут быть определены по результатам измерения проницаемости двумя путями использованием плотности пор п в уравнении (2.3) и объема пустот V в уравнении (2.4). [c.53] В тех случаях, когда некоторое число пор в мембране не является сквозным, отмечаются низкие значения г. Это происходит тогда, когда часть поверхностных отверстий имеет глухие концы. Этой проблемы не существует для пористых мембранных фильтров, выпускаемых промышленностью в настоящее время. Другая причина подобного явления — закупорка пор из-за наличия примесей, например пыли в дистиллированной воде [92]. Закупорка пор является одной из причин фильтрующего эффекта [93], при котором проницаемость мембраны по дистиллированной воде уменьшается при постоянных температуре и давлении. [c.53] Объем пустот (или пористость) V — та часть объема мембраны, которая занята полимерным субстратом. В том случае, когда все пустоты связаны и мембрана полностью смочена впитываемой жидкостью (например, водой), объем пустот может быть рассчитан по плотности полимера без пустот и разности между массой мокрой и сухой мембраны. Однако в случае, когда встречаются закрытые пустоты и каркас мембраны сам является пористым (поскольку не отличим от больших пустот внутри мембраны), должно быть сделано разграничение между измеренным объемом пустот Уоьв и эффективным объемом пустот Уец, для того чтобы нослсдний параметр мог быть использован в уравнении (2.4). [c.53] Рассмотрим подробнее этот метод, включающий две стадии, первой из которых является построение кривой вытекающий поток — давление. Вторая стадия— построение ряда вспомогательных кривых плотность пор — радиус пор площадь пор — радиус пор и вытекающий поток — радиус пор. Первая кривая используется для того, чтобы определить, сколько пор различных размеров (от максимальных до минимальных) находится в мембране. Вторая используется для того, чтобы определить общую площадь поверхности, занятую порами различных размеров. Третья определяет объем жидкости, который при постоянном давлении проникает через поры различных размеров. [c.54] Рассмотрим вначале отдельный капилляр с радиусом г и длиной 1, который заполняется жидкостью I и приводится в контакт с несмешивающейся жидкой фазой П (другая жидкость или газ) (рис. 2.13). Если жидкость 1 хорощо смачивает капиллярную стенку, а жидкость II обладает меньшим сродством к стенке капилляра, чем I, используется уравнение (2.1). [c.54] Рассмотрим систему, состоящую из двух капилляров одинаковой длины, но различных радиусов Г1 и Гг (/ 1 Г2) (рис. 2.14). Поток, вытекающий через каждый капилляр, не зависит от присутствия другого. [c.54] При дальнейшем увеличении давления вытекающий объем возрастает по кривой П. [c.55] Поскольку объемы вытекающей жидкости через оба капилляра не зависят друг от друга, общий вытекающий объем является суммой потоков через два отдельных капилляра. Кривая аЬсйе графически изображает общие вытекающие объемы для двух давлений. Тот же результат может быть получен наложением вытекающего объема Уг на кривую I при давлении Р2 и проведением прямой линии из точки й через начало координат. [c.55] Если длина капилляров неизвестна, оценкой фактора (1120 можно пренебречь тогда будут получены относительные, а не абсолютные значения п. [c.55] Для графической оценки кривой вытекающий поток — давление, экспериментально найденной для пористой мембраны, непрерывная кривая (см. рис. 2.15) заменяется ступенчатой кривой (рис. 2.16), в которой абсцисса делится на интервалы (например, АВ) и непрерывная кривая А В заменяется ступенчатой кривой В А. Это означает, что поры, которые реально присутствуют в интервале ЛВ и чьи радиусы изменяются между значениями Гз=2а[Рз и / =20/ 4, заменяются определенным числом Пз,4 капилляров с общим радиусом лз,4= 72( з-+-Г4). Следовательно, число nз, представляет собой число пор радиуса Гз,4, которые позволяют проникать тому же объему жидкости, как и сумма действительных пор в интервале АВ, имеющих радиусы между значениями Гз и /-4. [c.55] Математический аппарат объединенных методов точки пузырька и проницаемости был рассмотрен Грабаром и Никитиным [95] и составил основу АЗТМ-метода. Средние диаметры, полученные по измерениям проницаемости, и статистические средние диаметры, определенные методом точки пузырька, не совпадают. Кроме того, оба эти значения заметно отличаются от значений, найденных методом электронной микроскопии. [c.57] Пористость МФ-мембран определяется взвешиванием сухих мембран равномерной толщины и сравнением массы этих мембран с массой равного объема плотных пленок полимеров, из которых изготовлена мембрана. Последняя может быть рассчитана по плотности применяемых материалов. [c.57] Вернуться к основной статье