ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Микрофильтр ация из "Введение в мембранную технологию" Прежде чем описать существующие методы исследования и испытания мембран и задЗьчи, которые при этом ставятся, остановимся на размерах пор в мембранах, которые следует оценить (см. еще раз табл. 1У-1). Как правило, можно утверждать, что определение характеристик мембран становится тем более сложным, чем меньше размер существующих в них пор. Разные классы размеров пор требуют применения различных методов их определения. При этом как уже отмечалось, все мембраны могут быть разбиты на два крупных класса пористые и непористые (см. рис. IV-1). [c.166] В соответствии с данным определением микрофильтрационные мембраны являются пористыми объектами, содержащими макропоры, а ультрафильтрационные мембраны — также пористые объекты с мезопорами в верхнем слое. Таким образом, тип пористых мембран предполагает наличие макропор и мезопор. Для мембран этого типа характеризуют не материал мембраны как таковой, а лишь ее поры. В таком случае размеры пор или распределение пор по размерам будет определять, какие частицы или молекулы будут задерживаться мембраной, а какие проходить через нее. Характеристики же разделения мало зависят от природы ее материала. С другой стороны, плотные мембраны для газоразделения или первапорации не содержат фиксированных пор, и в этих случаях характеристики работы мембран определяются их материалом. Морфология, а точнее, физическое состояние полимерного материала мембраны (кристаллический или аморфный, стеклообразный или высокоэластический) непосредственно определяет ее проницаемость. Такие факторы, как температура или взаимодействие полимерного материала с растворителями, оказывают значительное влияние на сегментальную подвижность. Поэтому свойства матерала мембраны будут зависеть от температуры, состава разделяемой среды и т. д. В данной главе описаны и обсуждены методы определения характеристик мембран, как пористых, так и непористых. [c.167] Часто приходится сталкиваться с путаницей при анализе результатов, полученных при испытаниях характеристик пористых мембран. Еще раз подчеркнем, что в данном случае речь идет о размерах пор, которые определяют, какие из присутствующих частиц пройдут через мембрану, а какие задержатся. Поэтому методы испытаний в сущности ограничены определением размера пор. Однако следует иметь в виду, что да ке если размер пор или распределение по размерам пор в мембране были определены вполне корректно, в реальном процессе разделения характеристики мембраны будут зависеть дополнительно совсем от других явлений, а именно от концентрационной поляризации и отложений на поверхности мембраны. [c.167] Важным, но не всегда четко определенным параметром при изучении пористых мембран является форма или геометрия поры. Например, уравнение Хагена — Пуазейля (1У-4) предполагает, что поры аппроксимируются параллельными цилиндрами, тогда как в уравнении Козени — Кармана (1У-5) предполагается, что поры возникают в плотно упакованной системе сфер заданного диаметра. В большинстве случаев эти модели и соответствующая геометрия пор представляют предельные случаи, поскольку реально подобные поры не существуют. В то же время, чтобы интерпретировать результаты испытаний мембран, часто приходится делать предположения о геометрии пор. И наконец, лимитирующим скорость транспорта фактором является не средний размер пор, а диаметр их наиболее узких участков. Поэтому некоторые методы испытаний позволяют определить размеры устья поры, а не ее средний размер. Подобные методы часто обеспечивают более ценную информацию, которую удается коррелировать со скоростью транспорта. [c.168] Остановимся теперь на распределении пор по размерам в ультрафильтрационных и микрофильтрационных мембранах. Как правило, в этих мембранах имеются поры различных размеров, которые можно характеризовать некоторой функцией распределения. Пример такого распределения схематически представлен на рис. 1У-2. Мембрану можно характеризовать номинальным или абсолютным размером пор. Это значит, что ка1ждая частица или молекула, имеющие размер больше абсолютного, будут задержаны мембраной. С другой стороны, номинальный размер пор указывает, что, например, 95-98 % частиц или молекул данного размера или больших по размеру будут удерживаться мембраной. Необходимо отметить, что эта величина не является характеристикой мембраны или ее пор, а скорее определяет размер частиц или молекул, не проходящих через мембрану. Разделяющая способность мембраны определяется порами большого размера. [c.168] Обычно трудно прямо связать оба типа параметров, поскольку размеры и форма пор определяются недостаточно надежно. И часто использующиеся в простейших моделях конфигурации пор (цилидри-ческие поры или плотно упакованные сферы), как правило, сильно отличаются от реальной морфологии, см. рис. 1У-3. Тем не менее, путем комбинации определенных методов можно получить информацию о морфологии мембраны, пригодную в первом приближении для определения возможных областей ее применения. Кроме того, такая информация полезна в качестве обратной связи при изготовлении мембран. [c.169] Известно множество методов, пригодных для характеристики пористых сред. При этом микрофильтрационные и ультрафильтрационные мембраны, являющиеся пористыми средами, следует рассмотреть раздельно, поскольку для их характеристики необходимо использовать совершенно разные методики. [c.169] Вернуться к основной статье