ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Баромембранные процессы из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" ГО метода лежит явление осмоса-самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор (рис, 24-3, а) до достижения равновесия (рис. 24-3, . Давление, при котором оно устанавливается, называется осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое (рис. 24-3, б), то перенос растворителя будет происходить в обратном направлении, что нашло отражение в названии процесса обратный осмос . [c.325] Осмотические давления растворов могут достигать десятков мегапаскалей. Рабочее давление в обратно осмотических установках должно быть значительно больше, поскольку их производительность определяется движущей силой процесса-разностью между рабочим давлением и осмотическим. Движущую силу АР обратного осмоса в случае применения идеально селективной мембраны (т. е. при ф = 100%) определяют разностью рабочего давления Р и осмотического давления 713 разделяемого раствора у поверхности мембраны, т.е. [c.325] Однако определение величины осмотического давления у поверхности мембраш 713 часто затруднительно, обычно его приравнивают к осмотическому давлению 711 в разделяемом растворе, т.е. [c.325] Обычно мембраны имеют поры различного диаметра, в том числе и крупные (1 2/ + ), а связанная вода, хотя и в малых количествах, но все же растворяет неорганические соли. Поэтому селективность мембран тем выше, чем больше толщина слоя связанной воды и чем больше гидратирующая способность иона, определяемая энергией или теплотой гидратации. [c.326] Ультра- и микрофильтрация. Ультрафильтрация-процесс разделения растворов высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений, а также фракционирования и концентрирования высокомолекулярных соединений. Он протекает под действием разности давлений до и после мембраны. [c.327] Ультрафильтрацию в отличие от обратного осмоса используют для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя. [c.327] Поскольку осмотические давления высокомолекулярных соединений малы (как правило, они не превышают десятых долей мегапаскаля), при расчете движуш,ей силы процесса ультрафильтрации ими часто можно пренебречь. Поэтому улътрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких давлениях (0,2-1,0 МПа). Если же ультрафильтрации подвергают раствор достаточно высокой концентрации или если происходит отложение на мембране задерживаемого вещества, то при расчете движущей силы процесса следует учитывать осмотическое давление раствора высокомолекулярного вещества у поверхности мембраны [см. уравнение (24.3) или (24.3а)]. [c.327] Если мембранный процесс применяют для отделения от раствора крупных коллоидных частиц или взвешенных микрочастиц (размером порядка 0,1-10 мкм), то его называют микрофилыпрацией (иногда-мембранной фильтрацией). Он протекает под действием разности давлений по обе стороны микрофильтра. [c.327] Микрофильтрацию проводят при очень небольших рабочих давлениях (порядка десятых и даже сотых долей мегапаскаля). Этот процесс занимает промежзггочное положение между ультрафильтрацией и обычной фильтрацией без резко выраженных границ. Он получил широкое распространение в электронной, медицинской, химической, микробиологической и других отраслях промышленности для концентрирования тонких суспензий (например, латек-сов), осветления (удаления взвешенных веществ) различных растворов, очистки сточных и природных вод и т.д. Применение микрофильтрации эффективно для подготовки жидкостей перед проведением процесса обратного осмоса, нано- и ультрафильтрации (например, перед опреснением морской и солоноватых вод). [c.327] Таким образом, нанофилыпрация занимает промежуточное положение между обратным осмосом и ультрафильтрацией. Считают, что нанофильтрацией можно разделить и концентрировать вещества с молекулярной массой 300-3000, а также ионы тяжелых металлов. [c.327] Присутствие неподвижного или малоподвижного слоя воды в порах мембран для ультра- и микрофильтрации подтверждается также анализом зависимости селективности ультра- и микрофильтров от соотношения радиусов частиц в разделяемой системе г и пор К (рис. 24-5). Из этого рисунка следует, что для достижения при ультра- и микрофильтрации ф i5 100% при диаметре частиц в разделяемой системе порядка нескольких микрометров и менее достаточно соблюдение условия К/г 3. Это соотношение позволяет в первом приближении подбирать мембраны с рациональным размером пор для ультра- или микрофильтрации, если известно значение г. [c.328] НОСТЬ автоматизации, образование значительного количества сточных вод. Для этой цели можно с высокой эффективностью использовать диафильтрацию. [c.329] Диафильтрация-это способ проведения баромембранного процесса разделения жидких систем (чаще ультрафильтрации), используемый в случаях, когда мембрана обладает заметно различной селективностью по отношению к разделяемым компонентам раствора. При диафильтрации в разделяемый раствор вводят растворитель, расход которого обычно равен количеству отбираемого пермеата. Компонент раствора, плохо задерживаемый мембраной (НС), переходит вместе с растворителем в пермеат, и таким образом в аппарате происходит очистка компонента, по отношению к которому мембрана высокоселективна (ВС). С помощью диафильтрации можно практически нацело разделить компоненты раствора. Если же на мембране с подобными характеристиками проводить, например, обычную ультрафильтрацию, то концентрация ВС в исходном растворе повысится, а концентрация НС останется практически неизменной. [c.329] Схема установки для проведения периодического процесса диафильтрации представлена на рис. 24-6. Мембранный аппарат 5 заполняется разделяемой смесью, после чего из емкости 1 насосом 3 в аппарат 5 подают растворитель. Рабочее давление в аппарате 5 поддерживают на постоянном уровне с помощью клапана 2. Пермеат направляют в сборник 4. Жидкость в мембранном аппарате следует интенсивно перемешивать. Диафильтрацию можно проводить также в непрерывном режиме, однако чаще применяют периодический процесс. [c.329] Диафильтрация на основе баромембранных методов разделения не сопровождается фазовыми и химическими превращениями, проводится при невысоких температурах. Это позволяет очищать раствор соединений, которые весьма чувствительны к внешним воздействиям, не ухудшая качества продукции, а также обеспечивает простоту технологического оформления и низкую стоимость процесса очистки. [c.329] Основные преимущества процесса КОУФ-высокая избирательность, большая производительность при незначительных энергозатратах. Процесс можно осуществлять в условиях непрерывного режима, что обусловливает возможность его автоматизации. [c.330] Вернуться к основной статье