Ионообменные мембраны механическая прочность

В настоящее время разработано большое число ионселективных электродов. В качестве мембран в этих электродах используют различные твердые и жидкие иониты, монокристаллы солей, гетерогенные (осадочные) мембраны. При изготовлении последних для придания мембранам нужной механической прочности применяют инертные связующие материалы, роль которых состоит в создании матрицы для закрепления частиц ионообменного вещества. Помимо указанных, при помощи ионселективных электродов можно определять ионы Са +, (Са ++Мя =+), 2п +, РЬ +, Ьа +, С1-, Вг-, 1-, 5 -, Р-, СЮ , МОз и т. д. [c.137]

Ионитовые мембраны приготовляют на основе ионообменных смол. Для повышения механической прочности мембран смолы армируют химически инертной тканью (сеткой) или при синтезе смолы вводят связующие материалы. Мембраны полупроницаемы, т. е. пропускают избирательно преимущественно ноны одного заряда катионитовые мембраны — катионы, анионитовые — анноны. Перенос через мембраны неэлектролитов или высокомолекулярных веществ ограничен. [c.103]

В связи с отсутствием в мембранах сплошной среды ионообменного компонента миграция ионов осуществляется через контакты между частицами ионита или через раствор электролита, находящийся между этими частицами. С целью повышения механической прочности мембраны армируют капроновой или лавсановой тканью. [c.15]

Эффективность процесса электродиализа во многом зависит от свойств ионообменных мембран. Различают два типа таких м е м-бран гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные мембраны получают вводом частиц ионообменных материалов в пленкообразующие смолы. Ионообменные материалы имеют склонность набухать в воде, и поэтому гетерогенные мембраны отличаются малой механической прочностью. В гомогенных мембранах ионообменная часть образует единый комплекс с пленкой. Гомогенные мембраны получают или полимеризацией смеси реагентов, причем один из них должен содержать ионообменную группу, или введением ионообменных групп в уже готовые пленки. Для повышения прочности мембран их обычно формуют на упрочняющих сетках. [c.111]

Степень совершенства процесса электродиализа во многом зависит от свойств ионообменных мембран. Различают два типа мембран гомогенные и гетерогенные. Качество мембран характеризуется их толщиной, склонностью к набуханию, механической прочностью, селективностью, удельным электрическим сопротивлением и т. д. Наиболее качественные мембраны имеют малое электрическое сопротивление, небольшую толщину и слабую склонность к набуханию. [c.99]

Полиэтиленимин и его производные находят широкое применение в технике, главным образом в качестве вспомогательных веществ, улучшающих свойства различных материалов или ускоряющих технологические процессы их производства. Прежде всего здесь следует отметить целлюлозно-бумажную промышленность, в которой полиэтиленимин является весьма эффективным многоцелевым агентом. Другая, не менее важная область его применения связана с использованием в качестве адгезива для приготовления слоистых материалов или повышения механической прочности неоднородных композиций. Весьма перспективным является также использование полиэтиленимина в качестве флоккулянта для осветления воды и удаления аллювиальных отложений в установках, использующих природную воду. Наконец, единственную область, где полиэтиленимин используется в качестве основного материала, составляют различные ионообменные смолы, пленки и мембраны. [c.177]

Основные требования, которые предъявляются к ионообменным мембранам, это высокая избирательность при низком электрическом сопротивлении, большая обменная емкость, механическая прочность и химическая стойкость, малые набухаемость и водопроницаемость. По методам изготовления различают гетерогенные и гомогенные мембраны. Гетерогенные мембраны получают, смешивая тонкоизмельченную ионообменную смолу с эластичным связующим материалом и формуя их в листы на вальцах или путем прессования. В качестве связующего используют полиэтилен, полистирол, полиизобутилен, каучук и др. [101]. [c.66]

Важнейшей областью применения облученного полиэтилена является изготовление на его основе ионообменных мембран различного назначения. Их производство освоено в СССР, США, Англии, Японии и в ряде других стран [625—655, 830 и 843]. Ионообменные мембраны, изготовленные радиационной прививкой 20—30% стирола на полиэтилен и получившие при этом дозу 7 Мрад, обладают высокой механической прочностью, хорошими электрическими характеристиками и достаточно высокой радиационной стойкостью [833]. [c.328]

Гомогенные мембраны состоят только из ионообменного компонента, а гетерогенные мембраны содержат два и более компонентов, причем ионит размером частиц 1—50 мкм распределен в инертном (не обладающем ионообменными свойствами) термопластичном полимере, который придает мембране эластичность и механическую прочность. Гетерогенные ионитовые мембраны могут быть разделены на компоненты, например, экстрактивным растворением. [c.230]

На практике чаще применяют гомогенные ионообменные мембраны, получаемые полимеризацией смеси реагентов, причем один из них должен содержать ионообменную группу, или введением ионообменных групп в уже готовые пленки. Для повышения механической прочности мембраны их обычно формируют на упрочняющих сетках. [c.182]

Получение радиационно-привитых сополимеров. Целью настоящей работы являлось получение привитых сополимеров на основе полиэтилена и аценафтилена для приготовления гомогенных ионообменных мембран. Нами был использован радиационный способ инициирования привитой сополимеризации, поскольку химическая прививка осуществляется с трудом. В качестве основы-матрицы был выбран полиэтилен, обладающий достаточной механической прочностью, химической стойкостью и выпускаемый в больших количествах. Прививкой аценафтилена можно повысить радиационную стойкость полиэтилена и, следовательно, мембраны. [c.20]

Эксперименты проводились с применением гетерогенных ионообменных мембран марок МК-40 и МА-40, характеристика которых дана в табл. 1. Как видно, мембраны обладают высокой селективностью и сравнительно малым удельным электросопротивлением. Двухсторонняя армировка мембран капроном обеспечивает им хорошую механическую прочность. [c.120]

Механическая прочность и эластичность, характеризуемая относительным удлинением при разрыве, являются одними из основных показателей при оценке эксплуатационной пригодности ионообменных мембран. Резкое ухудшение механических свойств мембран ограничивает возможности их использования при температурах выше 50—70° [Ч и интегральных дозах облучения 100—400 Мрад. Несмотря на очевидную актуальность, исследования механических свойств мембран до сих пор проводили лишь эпизодически. Наличие в ионообменных мембранах функциональных групп и сорбированной воды делает их качественно отличным материалом от обычных полимеров. Поэтому следует относиться с осторожностью к распространению на ионообменные мембраны закономерностей изменения механических свойств, наблюдаемых на обычных полимерных материалах. [c.33]

Общая характеристика мембран и материалов для их изготовления. Ионообменные (ионитовые) мембраны по составу подразделяют на гомогенные, т. е. мембраны, состоящие из ионообменной смолы, и гетерогенные,состоящие из ионообменной смолы и инертного связующего вещества, придающего им дополнительную механическую прочность и эластичность. В качестве инертного связующего используют полиэтилен, полистирол, полиизобутилен, полипропилен, синтетический и природный каучуки, стекловолокно и стеклоткани и т. д. [c.60]

Имеются мембраны двух типов — гомогенные и гетерогенные. Гомогенные состоят только из ионообменной смолы, полученной полимеризацией в тонком слое с последующим сульфированием или аминированием. Недостатком таких мембран является их малая механическая прочность — они могут растрескиваться при набухании, разрущаться при монтаже и т. д. Более техничным решением вопроса было изготовление гетерогенных мембран. Для их получения ионит измельчают в тончайшую пыль и смешивают со связующим веществом — каучуком, полистиролом, метилметакрилатом и т. п. Из полученной смеси при помощи вальцевания приготовляют тонкие пластины связующее вещество в дальнейшем полимеризуется или подвергается вулканизации (каучуковая смесь). Нужно вводить в смесь довольно большое количество ионита с тем, чтобы его отдельные пылинки контактировали в слое между собой, иначе- мембрана не будет проводить тока малое электрическое сопротивление — одно из важных требований, предъявляемых к мембранам. [c.52]

Существуют два различных типа ионообменных мембран — гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные мембраны изготавливают из смесей ионообменных смол при получении из них пленок методом сухого формования или каландрования, например. Электрическое сопротивление таких мембран относительно велико, а их механическая прочность относительно мала, особенно при высоких степенях набухания. В противоположность этому гомогенные мембраны получают путем введения ионных групп в полимерную пленку. Это достигается двумя способами, указанными в гл. II. Заряд распределен равномерно в объеме мембраны. Чтобы не было сильного набухания мембран, последние должны быть сшитыми. [c.374]

Ионитовые мембраны по составу делятся на гомогенные, т. е. мембраны, состоящие только из ионообменной смолы, и гетерогенные, состоящие из ионообменной смолы и инертного связующего вещества, придающего им дополнительную механическую прочность и эластичность. [c.9]

Однородные ионообменные гели в виде пленок, листов или дисков очень удобны для научных исследований, но их изготовление и хранение связаны с известными трудностями. Такие мембраны должны храниться в воде, которая предохраняет их от растрескивания. Для улучшения механической прочности гомогенные мембраны отливают на армирующих сетках. [c.31]

Промышленные ионообменные мембраны бывают двух типов гомогенные и гетерогенные. Гомогенные мембраны представляют собой монолитные листы из ионообменной смолы и обычно отливаются на стеклянной ткани, пластмассовых сетках с крупными отверстиями или других материалах, которые придают ионообменной смоле механическую прочность. Эти мембраны можно изготс1ВЛять также без материалов, придающих жесткость, в этом случае они применяются для общих исследований. Гетерогенные мембраны состоят из тонкоизмельченных ионообменных смол, смешанных с инертными пластическими всщества1ми, используемыми в качестве связи. Они имеют более низкую электропроводность, чем гомогенные мембраны, но механически более устойчивы, чем последние. [c.124]

Ионообменные мембраны. Иониты на основе искусственных смол, выпускаемые промышленностью в виде пленок или пластин, называют ионообменными мембранами. Ионогенными группами мембран являются сульфо-группы или остатки четвертичных оснований. Вследствие высокой плотности зарядов мембраны проявляют свойства селективных ионитов. При прохождении через мембрану ионы, имеющие одинаковый заряд с ионами мембраны, отталкиваются ею. По способу изготовления различают гомогенные и- гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны изготовляют методами литья из гелей ионитов. Для повышения механической прочности мембран их осаждают на носителях, таких, как стекловолокно или текстильные волокна. При изготовлении гетерогенных мембран спрессовывают тонкоизмельчен-ные гранулы ионита с инертным связующим (коллодионная пленка). Эти мембраны находят применение при определении активностей ионов и в электродиализе. [c.379]

Выпускаемые промышленностью Японии одновалентно-селективные ионообменные мембраны обладают всеми необходимыми свойствами - механической прочностью и стабильностью размеров, большой долговечностью и химической устойчивостью. Некоторые типы таких мембран являются гомогенными, другие упрочнены тканой сеткой. Армированные сеткой мембраны бопее прочны, удобнее в обращении, устойчивее к деформирующим усилиям, однако их электрическое сопротивление обычно несколько выше, чем сопротивление неупрочненных мембран. [c.98]

Ионообменные мембраны, применяемые для элек-тродиагшза, должны иметь высок ) электропроводность и высокую проницаемость для ионов. Кроме того, они должны обладать высокой селективностью, умеренной степенью набухания и достаточной механической прочностью. Как правило, электрическое сопротивление на единицу поверхности ионообменной мембраны находится в пределах от 2 Ом/см до 10 Ом/см [14]. [c.440]

Присутствие в электролите многозарядных ионов Са +, Mg +, Fe + отрицательно влияет на работу ионообменных мембран.. При контакте с католитом, содержащим ионы 0Н , они образуют гидроксиды, которые выпадают в осадок внутри мембраны. При этом наблюдаются разрывы мембраны, что ухудшает ее-механическую прочность, снижает выход по току щелочи и приводит к росту напряжения на ванне. Чем выше электрохимические характеристики мембран и выше концентрация получаемой щелочи, тем ниже допускаемое содержание нолизарядных, ионов. При получении 20%-ного раствора NaOH концентрация Са + не должна быть выше 0,1 мг/л, при получении 30—40%-ного раствора — 0,05 мг/л [119]. [c.83]

Ионообменные мембраны — важнейшая основная часть элект-родиализных опреснительных установок. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется разработке более совершенных ионообменных мембран с оптимальными электрохимическими и механическими свойствами. Толщина мембран в значительной степени влияет на ее механическую прочность от толщины мембраны в свою очередь зависит ее электрическое сопротивление. Идеальная мембрана должна иметь толщину, равную нескольким молекулам, что практически не осуществимо, так как такая мембрана весьма хрупкая, легко прогибается под давлением и оказывает. слабое сопротивление ударам и вибрациям, а также поддается пластической деформации. [c.55]

За последние годы получены мембраны, обладающие высокой ионообменной емкостью и селективностью и имеющие повышенные механическую прочность и термостойкость. Эти мембраны отличаются меньшими электрическими сопротивлениями и позволяют вести процесс опреснения при высоких значениях плотности тока скорости прохождения потока воды. Основные технологические характеристики некоторых ионитовых мембран, приманяемых в современных электродиализных установках, приведены в табл. 5. [c.56]

В воде иониты обладают ионной электропроводностью, которая обусловлена наличием подвижных ионов в ионных атмосферах ионитов. Мембраны, изготовленные из ионообменных смол, также обладают ионной электропроводностью и, находясь во влажном состоянии, ведут себя аналогично водным растворам сильных электролитов, поэтому могут применяться в качестве электролитов ТЭ. В зависимости от типа применяемой для изготовления мембраны смолы различают катионообменные и анионообменные мембраны. В катионитовых мембранах заряды переносятся катионами, в аяиони-товых мембранах — анионами. По методу изготовления и структуре мембраны подразделяются на гомогенные и гетерогенные. Гомогенные мембраны состоят из однородной тонкой пленки ионообменной смолы на поддерживающей сетке из инертного материала. Гетерогенные мембраны представляют собой пленки, состоящие из смеси тонко измельченной ионообменной смолы со связующим инертным материалом,. имеющим высокую химическую стойкость, достаточную механическую прочность и хорошую эластичность. Связ ющими материалами служат каучук и некоторые полимеры. Толщина ионообменных мембран составляет 0,1—1,0 мм. Гомогенные мембраны имеют более высокую электрическую проводимость, но меньшую механическую прочность, чем гетерогенные мем- [c.85]

Сульфофенолформальдегидные иониты (как и другие ионообменные сорбенты) могут быть использованы для получения гетерогенных мембран, например, путем прессования при давлении 140 кгс/см и нагревании при 65° сеткп из натянутых стеклянных волокон, покрытой смесью порошкообразных полиметил-метакрилата (15 вес.%) и фенолметиленоульфокислотного катионита (85 вес.%) [192]. По указаниям авторов, мембраны обладают превосходной электропроводностью и механической прочностью. [c.194]

Ионообменные смолы являются обычно хрупкими. Поэтому необходимо листы смолы армировать. В гомогенных мембранах механическая прочность обычно увеличивается благодаря армированию, например сеткой из лумита, стеклянной тканью, сараном, виньоном и другими более прочными и коррозионностойкимк материалами. Активная поверхность для переноса ионов несколько уменьшается из-за армирования инертными материалами, но они придают большую прочность ионообменной мембране. Некоторые обратимые мембраны, например Пептон СК-51 , должны всегда быть в толажненном состоянии, так как смола сжимается при высыхании, а армировка нет. В результате мембрана разрушается, если она высыхает. Присутствие инертных пластических веществ придает гетерогенным мембранам желаемые механиче- [c.127]

Ввиду того что первые промышленные ионообменные мембраны являлись гомогенными и обладали низкой механической прочностью, то и созданные на их основе электроионитовые аппараты не могли выдерживать значительного гидравлического давления. Поэтому для создания электроионитовых аппаратов ведущие фирмы Асахи Касэй (Япония), Ионике (США), У. Боби (Англия) и Бронс-верк (Голландия) в основном применяли циркуляционную гидравлическую систему с параллельным распределением потоков электролитов в рабочих камерах. Применение данной системы сопряжено с серьезными отрицательными явлениями, среди которых, прежде всего, циркуляционность самого процесса опреснения, которая влияет на постоянство режима опреснения, требует сложной автоматики для обеспечения непрерывности процесса, большой затраты электроэнергии на повторную перекачку растворов, наличие дополнительных емкостей и т. д. [c.145]

Чувствительным критерием к оценке превращений в макромолекуле ионообменных мембран могут служить изменения разрущающего напряжения и относительного удлинения при разрыве. Оба свойства ионообменных мембран зависят от содержания функциональных групп и воды в набухше.м материале и от свойств полимерной матрицы. Чем выше содержание функциональных групп и осмотической воды, тем больше упругих сил матрицы затрачивается на компенсацию давления набухания и соответственно меньше должна быть прочность мембран при разрыве. С другой стороны, сорбированная вода в фазе ионита играет роль низкомолекулярного пластификатора и при ее удалении снижаются эластичность и относительное удлинение при разрыве. Приведенные выше закономерности подтверждаются экспериментальными данными [66]. Так, после нагревания в воде при 348 К в течение 24, 72, 96, 144 и 240 ч обменная емкость мембраны Анкалит К-2 (Н+) снижалась с 1,00 соответственно до 0,68 0,39 0,32 0,24 и 0,16 моль/кг набухшего материала, а разрушающее напряжение монотонно возрастало (рис. 9.2). При этом относительное удлинение и линейные размеры мембраны снижались. Поскольку мембрана во время эксплуатации находится в закрепленном состоянии, то сокращение ее линейных размеров при отсутствии релаксации должно вызвать появление дополнительных напряжений, близких к разрушающим (кривая 2, рис. 9.2). В слабо сшитых мембранах типа МКРП, МПФС-26, РМК-101 даже непродолжительное нагревание в воде без изменения обменной емкости приводит к разбуханию полимерной матрицы и резкому снижению прочности при разрыве, нередко к полной потере механической прочности [66]. В гетерогенных мембранах уже при 373 К помимо изменений свойств полимерной матрицы при нагревании в воде происходит расслоение материала на составляющие компоненты (армирующая ткань, связующий полимер и ионит), и при продолжительных испытаниях речь может идти уже не о мембранах, а об их отдельных компонентах. Так, по [c.208]

Присутствие гидрофильных функциональных групп в матрице и вызванное ими осмотическое проникновение воды в фазу мембраны сопровождается уменьшением механической прочности мембраны из-за расходования части упругих сил матрицы на компенсацию давления набухания, которое для мембран на основе полистиролсульфокислоты в зависимости от строения матрицы и обменной емкости составляет несколько десятков атмосфер [ ]. С уменьшением величины обменной емкости давление набухания падает и механическая прочность мембраны растет. Иллюстрацией этого может служить рис. 2, на котором приведены результаты исследования механической прочности мембраны Анкалит К-2 с различной обменной емкостью, величина которой уменьшается с ростом длительности термообработки от 1.0 до 0.68 и 0.16 мг-экв./г набухшего материала через 24 и 240 часов нагревания при 75°. Интересно отметить, что при десульфировании происходит сокраш,ение линейных размеров мембраны Анкалит К-2 (рис. 2, кривая 4). За счет этого процесса в жестко закрепленных образцах при отсутствии процессов релаксации могут создаваться напряжения, близкие к разрывным (кривая 2). В набухшей ионообменной мембране сорбированная вода выполняет роль низкомолекулярного пластификатора, и уменьшение ее содержания с ростом степени десульфирования приводит к снижению относительного удлинения при разрыве (кривая 3). [c.35]

Поскольку ионообменные мембраны в практических условиях работают при различных скоростях деформации (от постоянно действующего напряжения до гидравлических ударов), несомненный интерес представляют данные по влиянию скорости растяжения на механические свойства. Данные рис. 4 свидетельствуют, что механическая прочность мембран растет, относительное удлинение мембран МКРП падает, а МПФС-26 растет с увеличением скорости деформации образцов. Однако абсолютные величины изменений механической прочности и относительного удлинения мембран не превышают 20% в широком интервале скоростей деформации и для практических расчетов можно принять, что они не зависят от последней. [c.36]

Известно, что гомогенные мембраны значительно превосходят гетерогенные по электрохимическим свойствам, но уступают последним по механической прочности. Новым и весьма перспективным направлением является получение интерполимерных мембран, имеющих более однородное строение, чем гетерогенные, и обладающих высокими механическими свойствами. Несмотря на большое количество литературы и патентов по методам получения ионообменных мембран, в настоящее время нет работ, в которых были бы освещены различные вопросы технологии получения ионообменных мембран и пути ее дальнейшего развития. [c.6]

Гомогенные ионитовые мембраны, обычно имеющие упрочняющую подложку, как правило, механически непрочны, не отличаются эластичностью и даже при небольшом перегибе дают трещины. Именно недостаточная механическая прочность мешает широкому применению гомогенных ионитовых мембран. Для гетерогенных ионитовых мембран механическая прочность, эластичность и гибкость определяются свойствами выбранного инертного связующего материала и содержанием его в мембране. Чем выше эластичность связующего материала и количество его в мембране, тем выше ее механические свойства. Известно, что увеличение набуха-емости ионообменной смолы, входящей в состав мембраны, ухудшает ее механическую прочность. Толщина ионитовых мембран обычно выбирается в пределах 0,3—1,0 мм, так как ее увеличение приводит к уменьшению эластичности. Значительно улучшить механическую прочность гетерогенных мем- [c.46]

Ионообменные мембраны, полученные на основе сополимеров полиэтилена и стирола, обладают высокой радиохимической устойчивостью, так как прививка стирола к полиэтилену происходит при воздействии у учей в отсутствие кислорода [15—17] общая доза излучения для получения привитого сополимера составляет 6,75 Мрад [17]. Оптимальные результаты были получены в случае прививки 20—30% стирола к полиэтилену. Мембраны такого типа обладают высокой механической прочностью, хорошими электрохимическими характеристиками и удовлетворительной устойчивостью при длительном воздействии радиоактивных продуктов. [c.144]

Для разделения гидролизатов на аминокислотные фракции был использован электродиализный метод. Садиков -показал, что применение трехкамерных и пятикамерных элек-тродиализаторов позволяет получать чистую фракцию моно-аминомонокарбоновых кислот, В своих экспериментах автор использовал инертные мембраны (целлофановые и коллодие-вые), которые, как известно, не отличаются большой прочностью и в связи с этим не могут применяться для промышленных целей. Отсутствие механически прочных и селективных мембран не позволило ему выйти за рамки лабораторных исследований. Поэтому разработка, создание и промышленный выпуск ионообменных мембран [2], отличающихся большой прочностью, химической стойкостью и высокой селективностью (выше 90%), должны значительно расширить применение электродиализного метода в промышленных процессах выделения, очистки и концентрирования органических соединений. [c.69]

Исследование механических свойств ионообменных мембран обычно выполняют по методикам, принятым для резины (ГОСТ 270—53, ГОСТ 270—64) [ ] или тонких пленок [ ]. В большинстве случаев не принимается никаких мер по защите образца от высушивания во время испытаний, хотя очевидно, что механические свойства высушенных и набухших мембран не тождественны. Например, прочность и относительное удлинение при разрыве мембраны МКРП в К-форме, набухшей в воде, составляют 139 кг/см и 173%, а воздушно-сухой — 283 кг/см и 80%, соответственно. [c.33]