Мембранные процессы разделения мембраны полупроницаемые

Обратный осмос (гиперфильтрация) — непрерывный процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично молекулы либо ионы растворенного вещества. При приложении давления выше осмотического (равновесного) осуществляется перенос растворителя в обратном направлении (от раствора к чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная селективность очистки. Необходимое давление, превышающее осмотическое давление растворенного вещества в растворе, составляет при концентрации солей [c.156]

Для промышленной реализации мембранных процессов разделения смесей необходимы полупроницаемые мембраны, характеризующиеся высокой разделительной способностью (селективностью), высокой удельной производительностью (проницае- [c.430]

В процессе разделения растворов с помощью полупроницаемых мембран через мембрану преимущественно проходит растворитель. При этом концентрация растворенного вещества в пограничном слое у поверхности мембраны увеличивается. Повышение концентрации происходит до тех пор, пока под действием возникающего градиента концентраций растворенного вещества между поверхностью мембраны и объемом раствора не установится динамическое равновесие. [c.170]

В тех случаях, когда осмотическое давление очень мало, мембранный процесс разделения растворов называется ультрафильтрацией. Он эффективен для очистки от взвещенных веществ, коллоидов, высокомолекулярных соединений и т. д. Его преимущество состоит в том, что высокая проницаемость мембран (до 1000 л/м -сутки и более) достигается уже при давлении 3—10 ат. Полупроницаемые мембраны изготовляют из полимерных материалов, например ацетилцеллюлозы. Срок их службы [c.21]

Рассмотрим процессы в идеальном разделительном устройстве. Исходная газовая смесь компонентов с параметрами Т и Р поступает в разделительную камеру достаточно большой емкости — это условие позволит считать параметры смеси неизменными в процессе разделения, а саму газовую смесь в камере рассматривать как внешнюю среду. Проницание компонентов через идеальные полупроницаемые мембраны не требует, согласно второму свойству, затрат работы, чистый компонент за мембраной находится в состоянии равновесия с газовой смесью, т. е. характеризуется значениями мембранных молярных величин р , Т = Т, Soi(T, р, ), Яог(7 , р, ) и Pi )- [c.231]

Рассмотрим идеальный процесс разделения исходной смеси на фракции. На рис. 7.2 показана схема идеального устройства для разделения смеси на фракции, включающие соответственно А/ компонентов (А,-ей). В отличие от схемы полного разделения, полупроницаемые мембраны установлены на входе в приемные камеры и обеспечивают обратимое смешение компонентов фракции. Температура во всех элементах системы одинакова. Давления в камерах также одинаковы и равны давлению исходной смеси. Мембранные парциальные давления р, и Ра соответствуют условиям мембранного равновесия чистого вещества и смесей в соответствующих камерах, затраченная извне минимальная работа разделения п молей исходной смеси на фракции с числом молей п,- определится как сумма затраченных работ обратимого изотермического сжатия чистых газов от их мембранных парциальных давлений р,, соответствующих равновесию с исходной смесью, до аналогичных характеристик Ра, равновесных газовым фазам фракций. Для одного моля исходной смеси минимальная работа разделения на фракции определится суммой [c.233]

Процессы разделения жидких систем играют важную роль во многих отраслях народного хозяйства. Для осуществления этих процессов уже давно применяют разнообразные способы перегонку и ректификацию, абсорбцию и адсорбцию, экстракцию и др. Однако природа за миллионы лет эволюции живых организмов выработала наиболее универсальный и совершенный метод разделения с использованием полупроницаемых мембран. Действительно, биологические мембраны обеспечивают направленный перенос необходимых организму веществ из внешней среды в клетку, и наоборот. Без мембран невозможны были бы дыхание, кроветворение, синтез белка, усвоение пищи, удаление отходов и другие процессы. [c.13]

Испарение через мембрану. Это процесс разделения жидких смесей, основанный на различной скорости переноса компонентов смеси через полупроницаемую мембрану вследствие различных значений их коэффициентов диффузии. Из исходного раствора через мембрану в токе инертного газа или путем вакуумирования (рис. 24-8) отводятся пары, которые затем концентрируются в конденсаторе. При разделении происходят растворение вещества в материале мембраны (сорбция), диффузия его через мембрану и десорбция в паровую фазу с другой стороны мембраны. Процесс переноса вещества через мембрану описывается законом Фика [уравнение (24.5)]. Состав паров зависит от температуры процесса (влияние давления на его характеристики незначительно), материала мембраны, состава разделяемой смеси и др. Для увеличения скорости процесса раствор нагревают до 30-60 °С, а в паровой зоне создают разрежение. [c.333]

Ультрафильтрация — процесс разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в жидкой фазе с использованием селективных мембран, пропускающих преимущественно или только молекулы низкомолекулярных соединений. Движущей силой ультрафильтрации является разность давлений (рабочего и атмосферного) по обе стороны мембраны. Обычно ультрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких давлениях 0,3—1 МН/м (3— 10 кгс/см2). Обратный осмос и ультрафильтрация имеют много общего. Для их осуществления, например, используются полупроницаемые мембраны, приготовленные из одного и того же материала, но имеющие различные размеры пор. Аппараты для этих процессов аналогичны. Однако необходимо отметить, что механизм процессов обратного осмоса и ультрафильтрации различен (см. стр. 83). [c.12]

Для очистки от растворенных примесей применяют обратный осмос, ультрафильтрацию, электродиализ, ионный обмен, абсорбцию, экстракцию. Обратный осмос (гиперфильтрация) — это процесс разделения растворов фильтрованием через мембраны, поры которых диаметром около 1 нм пропускают молекулы воды, но непроницаемы (или полупроницаемы) для гидратированных ионов солей или недис-социированных молекул. Ультрафильтрация — разделение растворов, содержащих высокомолекулярные соединения, мембранами, поры которых имеют диаметр 5—200 нм. [c.179]

Испарение через мембрану. Это процесс разделения жидких смесей посредством полупроницаемых мембран, когда разделяемая жидкая смесь вводится в соприкосновение с мембраной с одной ее стороны, а проникающий компонент (или смесь) в виде паров отводится с другой стороны мембраны в вакуум, либо в поток инертного газа (рис. 17.3). [c.430]

Расчет аппарата с полупроницаемой мембраной. Процессы мембранного разделения обычно проводят при постоянной температуре и постоянном давлении Р. Известны производительность по исходному раствору Ьо кг/ч и состав раствора хо кг/кг. Расчет мембранного аппарата сводится к определению поверхности мембраны Р м (рис. 17.13). [c.440]

Все мембраны по своей природе являются полупроницаемыми барьерами. Условно области применения мембран делят на процессы разделения, где само разделение является основной целью их проведения, и процессы, в которых разделение является вспомогательной операцией, а конечной целью может быть анализ вещества. В некоторых случаях мембраны, разработанные для использования в разделительных процессах, с небольшими изменениями или вообще без модификации могут использоваться и для других целей. Иногда мембраны разрабатывают специально для решения определенных задач. Следует отметить, что по прогнозу специалистов эта развивающаяся об- [c.80]

Диализом называется процесс разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ с помощью полупроницаемых мембран (коллодий, целлофан, пергамент и др.). Обладая большим диаметром, белковые молекулы не способны проникать через такие мембраны, в то время как частицы низкомолекулярных веществ легко проходят через них. [c.27]

Сущность процесса мембранного разделения заключается в следующем (рис. 17.1). Разделяемая в аппарате 1 смесь вводится в соприкосновение с полупроницаемой мембраной 2 с одной стороны, и вследствие особых свойств мембраны прошедший через нее фильтрат обогащается одним из компонентов смеси. Процесс разделения может происходить настолько полно, что в фильтрате практически не содержатся примеси тех компонентов смеси, которые задерживаются мембраной. Не прошедшая через мембрану смесь компонентов в виде концентрата выводится из аппарата. [c.427]

Мембранные процессы-избирательное извлечение компонентов смеси или их концентрирование с помощью полупроницаемой перегородки-мембраны. Эти процессы представляют собой переход вещества (или веществ) из одной фазы в другую через разделяющую их мембрану. Применяются для разделения газовых и жидких смесей, очистки сточных вод и газовых выбросов. [c.7]

Исследование процессов разделения с использованием молекулярных сит позволило выделить мембранный метод, как наиболее перспективный для тонкой очистки. Этот метод характеризуется высокой четкостью разделения смесей веществ. Полупроницаемая мембрана — перегородка, обладающая свойством пропускать преимущественно определенные компоненты жидких или газообразных смесей. Широко мембранный метод используют для обработки воды и водных растворов, очистки сточных вод, очистки и концентрации растворов высокомолекулярных веществ. [c.206]

Мембранные процессы - избирательное извлечение компонентов смеси или их концентрирование с помощью полупроницаемой перегородки - мембраны. Применяются для разделения газовых и жидких смесей, очистки сточных вод и газовых выбросов. [c.48]

Среди мембранных методов разделения жидких смесей важное место занимают обратный осмос и ультрафильтрация [1—3]. В последние годы их начали применять для опреснения соленых вод, очистки сточных вод, получения воды повышенного качества, концентрирования, технологических растворов в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности. Обратный осмос и ультрафильтрация основаны на фильтровании растворов под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель, но задерживающие растворенные вещества (низкомолекулярные при обратном осмосе и высокомолекулярные при ультрафильтрации). Разделение проходит при температуре окружающей среды без фазовых превращений, поэтому затраты энергии значительно меньше, чем в большинстве других методов разделения (таких как ректификация, кристаллизация, выпаривание и др.). Малая энергоемкость и сравнительная простота аппаратурного оформления обеспечивают высокую экономическую эффективность указанных процессов. [c.319]

Полупроницаемые мембраны разделяют на две группы пористые и непористые. Пористые полимерные мембраны получают обычно путем удаления растворителей или вымыванием предварительно введенных добавок из растворов полимеров при их формовании. Полученные таким способом мембраны имеют тонкий (0,25—0,5 мкм) поверхностный слой на микропористой подложке толщиной 100—200 мкм. Процесс мембранного разделения осуществляется в поверхностном активном слое, а подложка обеспечивает механическую прочность мембраны. [c.431]

Обессоливание воды электродиализом и обратным осмосом не требует применения хим. реагентов и характеризуется существенно меньшими энергетич. затратами по сравнению с дистилляцией. При электродиализе используют селективные мембраны ионообменные, прн обратном осмосе-полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие растворенные минер, и орг. в-ва. Расход электроэнергии иа 1 м воды, обессоленной электродиализом, составляет 6-30 кВт-ч/м , обратным осмосом-1,5-15 кВт-ч/м . Электродиализом воду можно обессолить на 90%, обратным осмосом-на 98%. В установках обратного осмоса рабочее давление достигает 5-10 МПа, укладка мембран м. б. по типу фильтропресса, трубчатая, рулонная (спиральная и в виде полого волокна). См. также Мембранные процессы разделения. [c.398]

МЕМБРАНЫ ЖЙДКИЕ, полупроницаемые жидкие пленки или слои, обеспечивающие селективный перенос в-в в процессе массообмена между жидкими и (или) газообразными фазами. Различают свободные, импрегнированные и эмульсионные М. ж. Свободные М. ж,-устойчивые в гравитац. поле слои жидкости, отличающиеся по плотности от разделяемых ими фаз, напр, слой орг. жидкости, расположенный под водными р-рами в обоих коленах и-образной трубки. Импрегнированные М. ж. представляют собой пропитанные жидкостью пористые пленки (полипропиленовые, полисуль-фоновые, политетрафторэтиленовые и др.) или волокна (полипропиленовые, полисульфоновые). Эмульсионные М. ж,-стабилизированные ПАВ жидкие слои, отделяющие капельную фазу от сплошной в эмульсиях типа вода-масло-вода нли масло-вода-масло. Толщина свободных М. ж., как правило, св. 1 мм, импрегнированных 10-500 мкм, эмульсионных 0,1-1,0 мкм. М. ж. могут быть одноко шонентными и многокомпонентными. Первые являются для проникающего через М. ж. в-ва лишь более или менее селективным р-рителем, осуществляют пассивный перенос. Многокомпонентные М. ж. обычно содержат хим. соединения-переносчики, растворенные в мембранной жидкости и способные избирательно связывать и переносить через мембрану диффундирующее в-во (индуцированный либо активный транспорт). Перенос в-в через М. ж. может протекать в режиме диализа и электродиализа (движущая сила процесса-градиент хим илн электрохим. потенциала по толщине мембраны, см. Мембранные процессы разделения ). [c.31]

Важнейшие методы разделения белков, основанные на различии молекул по размеру, — зто диализ, ультрафильтращи, центрифугирование и гель-хроматофафия. С помощью диализа и улыпрафипьтрации [32] отделяют преимущественно низкомолекулярные компоненты от белков. При проведении диализа полупроницаемая мембрана (размер пор 5 — 100 нм) беспрепятственно пропускает воду, небольщие иоиы и молекулы, в то время как крупные молекулы белков задерживаются. Движущей силой процесса разделения является перепад концентраций между раствором и растворителем на мембране. При ультрафильтрации процесс разделения ускоряется путем приложения повышенного давления (0,5 — 10 бар). В качестве мембран чаще всего применяются синтетические материалы на основе производных целлюлозы и полиамида, делающие возможным при различных размерах пор (1 — 10 нм) разделение пептидов, пептидных производных и белков. [c.349]

Мембранные процессы разделения газовых смесей основаны на различной сиособности газов проникать через полупроницаемые перегородки - мембраны иод действием ие-ренада давления. Обычно, иолуироницаемая мембрана имеет асимметричную структуру. Верхний диффузионный слой является иолуироницаемой перегородкой и покоится иа пористой подложке, отвечающей за механические свойства мембраны. [c.488]

Процесс мембранного разделения газов в настоящее время используют для решения ограниченного числа задач, что связано с необходимостью получения в каждом конкретном случае полупроницаемой мембраны, обладающей высокой селективностью и проницаемостью по компонентам данной смеси. Наиболее изучены следующие процессы мембранного разделения газов получение воздуха, обогащенного кислородом получение азота концентрирование водорода продувочных газов синтеза аммиака и нефтепродуктов выделение гелия, диоксида углерода и сероводорода из природных газов получение и поддержание состава газовой среды, обеспечивающего длительную сохранность овощей и фруктов. [c.319]

Обмен веществ, обеспечивающий процессы жизнедеятельности в живой природе, во многом связан с транспортированием различных ингредиентов через селективно проницаемые (полупроницаемые) мембраны. Высокая энергоэкономичность природных мембранных процессов разделения жидких и газовых смесей, а также высокая селективность проницаемости биологических мембран послужили предметом пристального внимания исследователей, побудив их к созданию подобных материалов и процессов разделения. [c.4]

ИСПАРЕНИЕ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ, метод разделения р-ров, компоненты к-рых имеют различные коэф. диффузии. Осуществляется в мембранных аппаратах. К полупроницаемой мембране подводится исходный р-р, из к-рого через мембрану в токе инертного газа или путем вакууми-рования отводятся пары их состав зависит от т-ры процесса, состава р-ра, материала мембраны и др. При разделении происходит сорбция растворенного в-ва мембраной, его диффузия через мембрану и десорбция в паровую фазу процесс описывается ур-нием Фика (см. Диффузия). Мембранами обычно служат целлофановые, полипропиленовые, полиэтиленовые и др. пленки. Для увеличения скорости процесса р-р нагревают до 30—60 °С. Метод примен. для разделения азеотропных смесей, жидких углеводородов, водных р-ров карбоновых к-т и др. [c.228]

О БРАТН ЫЙ ОСМ ОС (гиперфильтрация), метод разделения р-ров, заключающийся в том, что р-р под давл. 3—8 МПа подается на полупроницаемую мембрану, пропускающую р-ритель (обычно воду) и задерживающую полностью или частично молекулы или ионы растворенного в-ва. Движущая сила процесса Ар = р—(Л1 — Лг), где р — давление над исходным р-ром, Я1 и Яг — соотв. осмотич. давление р-ра и фильтрата. Эффективность О. о. оценивают по селективности ф и проницаемости (уд. производительности) С мембраны (см. Мембранные методы разделения). Значения [c.396]

Характерной особенностью мембранных методов разделения является их сходство с выработанным природой за миллионы лет эволюции живых организмов направленным мембранным переносом в процессах обмена веществ между клеткой и внешней средой. Если рассматривать живые организмы на клеточном уровне, то можно считать, что именно процессы переноса через мембраны делают возможными дыхание, усвоение пищи, удаление продуктов жизнедеятельности, процессы синтеза и т. п. Ученые уже давно стремились исполЕаЗовать полупроницаемые мембраны для решения многих науч-, ных и технических задач, однако решающие успехи в этом направлении получены лишь сравнительно недавно благодаря развитию науки [c.5]

Мембраны, свободно проницаемые только для одного компонента, принято называть полупроницаемыми, а остальные — селективно-проницаемыми, или просто проницаемыми. При разделении газовых смесей обычно имеют дело с селективно-проницаемыми мембранами, поэтому из напорного канала через стенки разделительного элемента проникают все компоненты смеси, но с различной скоростью. Поскольку движущая сила переноса компонента определяется разностью химических потенциалов в напорном и дренажном каналах, скорость проницания каждого компонента меняется по длине мембранного элемента и зависит (как показано ниже) от термодинамических и гидродинамических параметров процесса. Скорость проницания компонентов через мембрану традиционно определяют, используя понятия и феноменологические соотношения фильтрационного процесса. Плотность потока -го компонента через мембра-ну принимают линейно зависящей от перепада давлений над и под мембраной [c.12]

О Б PATH Ы Й ОС М ОС (гиперфильтрация), метод разделения р-ров, заключающийся в том, что р-р под давл. 3—8 МПа подается на полупроницаемую мембрану, проиускайщую р-ритель (обычно воду) н задерживающую полностью или частично молекулы или воны растворенного в-ва. Движущая сила процесса Др = р—(я — Яз), где р — давление над исходным р-ром, Я1 и Я] — соотв. осмотич. давление р-ра и фильтрата. Эффективность О. о. оценивают по селективности ф и проницаемости (уд производительности) G мембраны (см. Мембранные методы разделения). Значения G и ф зависят от св-в материала мембраны, давления, т-ры, природы р-рителя и растворенного в-ва, его концентрации, содержания примесей в р-рт, гидродинамич. условий процесса в мембранном аппарате. Для О. о. обычно используют плоскокамерные, трубчатые и рулонные аппараты с разделительными мембранами в виде полимерных пленок или полых волокон. [c.396]

Диализ представляет собой мембранный процесс, с помощью которого различные растворешше вещества, имеющие разные молекулярные массы, могут бьггь разделены за счет диффузии через полупроницаемую мембрану. Схема мембранного модуля, работающего в режиме противотока, представлена на рис. 15.7.1.1. С одной стороны от мембраны движется исходный раствор, из которого удаляются некоторые компоненты. Раствор, в который переносятся некоторые компонешы исходною раствора, называется диализатом. Движущей силой процесса диализа является градиент концентрации. При наличии градиента концентрации растворенное вещество диффундируег из исходного раствора через мембрану в диализат. Разделение растворенных веществ достигается за счет того, что скорости их переноса через мембрану различаются. [c.438]

Основной частью аппаратов мембранного разделения являются полупроницаемые мембраны, которые в значительной мере определяют технологические показатели процесса, а также технические и эксплуатационные характеристики аппаратов. Полупроницаемая мембрана - это перегородка, обладаюшая свойством пропускать преимущественно определенные компоненты жидких или газообразных смесей. [c.73]

Основной частью модуля является полупроницаемая мембрана. К настояш,ему времени разработано неско-1ько типов таких мембран из различных полимерных материалов. Такие мембраны задерживают неорганические и органические вещества, растворенные в воде. Задерживаемые вещества должны постоянно отводиться от мембраны и не должны сорбироваться на ее поверхности, чтобы не нарушать процесс разделения. [c.169]

Рассмотрим основные положения теории мембранного равнове сия. Пусть имеется сосуд, разделенный на две части полупроницаемой мембраной, которая способна свободно пропускать ионы электролитов, но задерживает коллоидные частицы. В одной стороне этого сосуда поменген раствор, содержащий электролит Na+ и коллоидный анион R-, задерживаемый мембраной. По другую сторону мембраны в этом же сосуде находится электролит Na l, оба иона которого могут свободно проходить через мембрану. Состав растворов в сосуде в начале процесса можно представить следующей схемой [c.305]

МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ, метод разделения коллоидных систем при помощи полупроницаемых мембран. Последние представляют собой гл. обр. полимерные высокопористые пленки, часто нанесенные на подложки (напр., на пористые пластины или цилиндры, сетки, бумажные листы) тол щина 10—350 мкм, ра,змер пор 0,01—14,0 мкм. Двилсущая сила процесса — градиент давления по обе стороны мембраны (обычно 0,01—0,1 МПа). Пов-сть мембран F ири заданной прои.звод1тгельности G и постоянном градиенте давления рассчитывают i o ф-ле G = V/Ft, где т — время фи. штра-ции, V — кол-во фильтрата, определяемое ио ур п ю п 2V = Кт, где К и С — константы, определяемые эмпирически. М. осущестиляют в плоскокамерных и трубчатых мембранных аппаратах, гл. обр. с полимерными мемб ранами (см. Разделительные мембраны). М. примен. для очистки технол. р-ров и воды от тонко диспергированных в-в. Осн. достоинства метода — простота конструктивного оформления, быстрота процесса, низкие эксплуатационные затраты. [c.342]

В предыдущем сообщении [1] было показано, что полимерные пленки промышленных образцов не могут быть использованы в качестве мембран в процессах обратного осмоса применительно к разделению истинных растворов низкомолекулйрных веществ. Поэтому были предприняты попытки создания специальных полупроницаемых мембран лабораторным способом. Такие мембраны нам удалось получить на основе ацетилцеллюлозы, положив в основу способа их приготовления рекомендации, изложенные в работе [2]. [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология