ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ультрафильтрация из "Химия кремнезема Ч.1" Значительные успехи были достигнуты в течение последних 20 лет в развитии оборудования и мембран, используемых в методе ультрафильтрации. Схема этого метода показана на рис. 4.3. По существу такой способ позволяет удалять воду, небольшие по размеру ионы и растворенные вещества из золя кремнезема или коллоидной суспензии, которые, таким образом, концентрируются без образования осадка или отложения на мембранном фильтре. [c.460] Температура постепенно повышается до 75°С, в то время как нормальность уменьшается до 0,15 н. и ниже, а С увеличивается до 10 г/100 мл. Процедуры фильтрации через ультрафильтр и вымывания солей продолжаются вплоть до получения устойчивого стабилизированного 30—40 %-ного золя. Размер частиц золей не должен превышать 10 нм, а уровень содержания соли поддерживается несколько ниже по сравнению с уровнем для частиц большего размера. [c.461] Чилтон [130] предложил понижать значение pH золя кремнезема до 2—4 перед тем, как проводить его обогащение ультрафильтрацией. [c.461] Однако такие золи оказываются неустойчивыми при высокой концентрации, и особенно при повышенной температуре, когда процесс ультрафильтрации протекает гораздо быстрее. [c.461] Фильтр задерживает большие по размеру частицы й виде слоя отфильтрованного осадка, ио пропускает коллоидные частицы (темные кружочки) и растворенные солп. Ультрафильтр задерживает коллоидные частицы в виде слоя коицентрпрованного золя, по пропускает растворенные соли. [c.461] По мере циркуляции над мембраной разбавленный золь будет концентрироваться у ее поверхности, однако его частицы имеют возможность диффундировать обратно в область разбавленного золя. Частицы микрогеля не диффундируют подобным образом, оставаясь около иоверхности мембраны. [c.462] Для поддержания высокой скорости потока необходимо, чтобы толщина и концентрация коллоидного слоя вблизи поверхности фильтра сохранялись минимальными за счет создания значительного смещения слоев жидкости около мембраны. Это достигается увеличением линейной скорости потока золя, проходящего над поверхностью фильтра, и особенно его турбулентным режимом. В небольших лабораторных ультрафильтрах с горизонтально расположенной мембраной интенсивный турбулентный режим поддерживается механической мешалкой, находящейся очень близко к мембране. При поддержании неизменными других условий скорость потока быстро уменьшается с возрастанием концентрации золя. Обычно увеличение давления вблизи поверхности ультрафильтра не играет такой роли, как достижение минимума концентрационной поляризации. [c.463] С ростом температуры наблюдается быстрое увеличение потока. Следовательно, там, где это возможно, ультрафильтрацию растворов необходимо проводить при максимально высокой температуре. [c.463] Ограничения, возникающие при удалении солей методом ультрафильтрации. Ультрафильтрация с непрерывным добавлением воды достаточно эффективна для удаления солей вплоть до их остаточного содержания 0,03 н. даже из концентрированного золя кремнезема. При таких низких уровнях содержания для солей характерна тенденция оставаться в ассоциированном состоянии с заряженной поверхностью коллоидных частиц. Вполне возможно, что до сих пор это не было известно, по крайней мере в химии коллоидного кремнезема, но на такое явление необходимо обращать внимание при удалении солей из других ионных коллоидных систем. Высказывается предположение, что в разбавленных золях, когда заряженные частицы отдалены друг от друга и в то же время концентрация противоионов натрия вокруг частиц достаточно высока, сульфат-ионы будут стремиться концентрироваться в виде вторичного слоя вблизи слоя ионов натрия. Как показано на рис. 4.5, вокруг каждой частицы кремнезема существует граничный слой с преобладающим содержанием ионов Ка+. Снаружи от него в непосредственной близости должен находиться вторичный слой. [c.463] Вокруг отрицательно заряженной частицы кремнезема на. одится слой противоположно заряженных катионов натрпя. К нему примыкает слой, в котором сульфат-анионы сконцентрированы в большей степени, чем в объеме раствора. [c.464] Такой эффект становится заметен в золях, состоящих из небольших частиц и содержащих менее 20 % кремнезема при рн 9. Путем измерения концентрации ионов 504 в прошедшем через ультрафильтр фильтрате, а также в золе прослеживались типичные результаты наблюдений. [c.464] Действие, оказываемое микрогелем на золь кремнезема. Наиболее важным фактором при использовании метода ультрафильтрации для концентрирования золей кремнезема оказывается присутствие микрогеля или агрегатов из частиц кремнезема размером порядка полмикрона или более. Эти большие ио размеру агрегаты диффундируют настолько медленно по сравнению с одиночными частицами, что переносятся потоком только до поверхности мембраны, где необратимо осаждаются в виде геля, уменьшая тем самым поток воды и ионов через мембрану. В серии контрольных опытов по ультрафильтрации, выполненных с 4 %-ным золем 5102, поток понижался на 50 %, если всего лишь 0,5 % кремнезема присутствовало в виде микрогеля, и на 80 % в присутствии 1,5 % микрогеля. Таким образом, при содержании кремнезема в суспензии, достигающем 0,02 масс.%, сразу же наблюдается резкое уменьшение потока. [c.465] Вернуться к основной статье