ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Концентрация из "Баромембранные процессы" Для проведения баромембранных процессов наибольшее применение получили ацетатцеллюлозные мембраны. Однако они разрушаются при сравнительно невысокой температуре (около 60 °С), поэтому в большинстве случаев при использовании этих мембран нецелесообразно превышать пределы комнатных температур, так как иначе существенно возрастает скорость гидролиза ацетатцеллюлозы [113], что сокращает срок их эффективной работы. [c.80] В последние годы получены мембраны, которые применимы для работы при значительно более высоких температурах. [c.80] Анализ данных о влиянии температуры на селективность и проницаемость ацетатцеллюлозных мембран для обратного осмоса при разделении растворов неорганических веществ (например, Na l) (рис. 4-6) показывает, что с повышением температуры (примерно до 50°С) проницаемость мембраны сначала увеличивается обратно пропорционально вязкости жидкости. Затем зависимость G=f(t) начинает отклоняться от этой закономерности, проницаемость уменьшается и при / 85°С падает до нуля. Этот эффект можно объяснить усадкой и полным стягиванием пор мембраны в процессе структурирования полимера, заканчивающегося при указанной температуре, что подтверждается, в частности, необратимым изменением свойств этих мембран после работы при температуре более 50 °С. Селективность ацетатцеллюлозных мембран при повышении температуры до 60 °С возрастает незначительно, затем остается практически постоянной. [c.80] Для большинства жидкостей к составляет 7з— Д от энергии испарения. Относительно высокое значение к свойственно сильно ассоциированным жидкостям и обусловлено затратой дополнительной энергии на разрыв водородных связей. [c.81] Для этих смесей энергия активации составляет примерно 16 кДж/моль, что находится в хорошем соответствии с энергией активации вязкого течения воды. [c.81] В исследованиях использовали разбавленные водные растворы, поэтому даже при относительно невысокой селективности мембран, применяемых для разделения, через поры течет практически чистая вода. Это свидетельствует о том, что проникновение жидкости через мембраны для обратного осмоса происходит в основном вязким течением через поры, что подтверждается данными других исследователей [115, 116]. [c.81] В водных растворах полярных низкомолекулярных веществ межмолеку-лярное взаимодействие определяется в основном ориентационными силами. [c.83] По мере роста температуры разруща-ются граничные и объемные структуры, что приводит к снижению селективности (рис. 4.9, кривая 2). Аналогичные зависимости получены и для других водных растворов полярных [118—120]. [c.83] Кривые зависимости G от Р для смесей полярных веществ имеют аналогичный характер и исходят из начала координат. [c.83] Таким образом, влияние температуры на разделение обратным осмосом зависит от природы растворенных компонентов, причем скорость течения этих компонентов через мембрану, по сравнению со скоростью течения воды, с изменением температуры может меняться. Это явление можно использовать для более полного разделения смесей на составляющие их компоненты или фракции, что иллюстрируется рис. 4-10 (данные С. В. Фомичева и Н. В. Кочергина), на котором представлена зависимость относительной селективности рот от температуры (индексы I и П соответствуют номеру компонента смеси). [c.83] Если учесть, что с повышением температуры, наряду с увеличением фот, значительно возрастает проницаемость мембраны, то это может найти практическое применение для фракционирования компонентов водных растворов недиссоциирующих веществ, отличающихся друг от друга полярностью, а также электролитов от недиссоциирующих веществ. [c.83] Следует отметить, что А1 сохраняет постоянство при изменении давления, температуры и концентрации веществ в разделяемом растворе, в то время как Аг является константой только при изменении температуры [121]. [c.84] По уравнению (4.12) можно рассчитать значение Хг при необходимой температуре и с учетом соотношений (4.6) — (4.9) определить селективность и проницаемость. Константы Л1 иЛг, необходимые для такого расчета, можно установить с помощью постановки одного опыта при произвольной температуре. [c.84] Повыщение температуры в процессах микро- и ультрафильтрации приводит обычно к увеличению и проницаемости и селективности мембраны [14, 122]. Это объясняется тем, что уменьшается вязкость пермеата, а также значительно снижается влияние концентрационной поляризации на характеристики мембран. [c.84] Поэтому правильный выбор рабочего интервала концентрации— важнейшая предпосылка нормальной эксплуатации мембранных аппаратов. [c.85] Кривые, характеризующие зависимость селективности и проницаемости ацетатцеллюлозных мембран для обратного осмоса от концентрации растворенных веществ в разделяемом растворе (водном растворе сильных электролитов) приведены на рис. 441 [112, 124—127]. Как следует из рис. 4.11, в области невысоких концентраций селективность и проницаемость мембран остаются практически постоянными, затем с увеличением концентрации они снижаются. Аналогичные зависимости получены для многокомпонентных растворов электролитов (например, для растворов Na l-fK l + a b). Постоянство селективности при невысоких концентрациях наблюдается и для растворов органических веществ (рис. 4-12), на котором показан линейный характер зависимости X2=f(Xi). [c.85] Область II (до концентрации около 1—-5 г-экв/л) селективность является практически постоянной. Область III начинается с концентраций примерно 1—5 г-экв/л (см. рис. 4-11 и 4-13,6) она характеризуется резким (до нуля) падением селективности и проницаемости. [c.87] Результаты опытов на разбавленных растворах позволяют заключить, что обратный осмос при очень низких концентрациях электролита (область I) малоэффективен. Для полного удаления солей из воды обратный осмос целесообразно сочетать с другими методами очистки, например с ионным обменом. [c.87] Чтобы пояснить метод определения селективности мембраны при разделении растворов электролитов, рассмотрим зависимость концентрации Na l и КС1 в пермеате Сг от концентрации l их в исходном растворе. Прямая I на рис. 4-14 соответствует той концентрации электролита, при которой воды в растворе достаточно для заполнения первичной и вторичной гид-ратных оболочек ионов электролита, а прямая II — концентрации, при которой вся вода включена только в первичные гидратные оболочки, что соответствует границе полной гидратации. [c.87] Явление гидратации (в общем случае сольватации) заключается в том, что ионы растворенного вещества окружены растворителем и движутся с некоторой его частью, вступающей с ним во взаимодействие i[128—130]. Различают первичную (ближнюю) и вторичную (дальнюю) гидратации. Первичная гидратация заключается в прочном связывании ионом молекул воды, вплоть до образования донорно-акцепторных связей вторичная представляет собой электростатическое взаимодействие молекул воды с первично гидратированными ионами. Молекулы воды, расположенные в непосредственной близости от ионов растворенных веществ, образуют гидратную оболочку [129]. Для растворов с относительно невысокой концентрацией (0,1— 0,5 М) размер вторичной гидратной оболочки составляет 1,5-— 2,0 нм [128, 129, 131, 132], что соизмеримо с размерами пор мембран для обратного осмоса. [c.87] Вернуться к основной статье