Мембранная дистилляция

Эти процессы обусловлены градиентом температур по толщине пористой мембраны на основе полимеров или материалов с жесткой структурой. В настоящее время наиболее полно разработан процесс мембранной дистилляции. [c.338]

Суть этого процесса заключается в следующем. Нагретый до сравнительно невысоких температур (порядка 30-70 °С) исходный раствор (горячий) подается с одной стороны гидрофобной микропористой мембраны. Вдоль другой стороны мембраны движется менее нагретый (холодный) растворитель (обычно вода). Поскольку мембрана гидрофобна, а размеры пор ее достаточно малы (порядка одного микрометра и менее), то жидкая фаза в поры мембраны не проникает. Испаряющийся с поверхности горячего раствора пар (поверхностью испарения в этом случае являются образующиеся на входе в поры мениски раствора) проникает в поры мембраны, диффундирует через слой воздуха в поре и конденсируется на поверхности менисков холодной жидкости. При этом в порах создается разрежение, что ускоряет процесс испарения и, следовательно, повышает его эффективность. Так как температура исходного раствора невысока, то для проведения процесса мембранной дистилляции можно применять низкопотенциальную тепловую энергию - тепло нагретой после холодильников воды, отходящих газов (например, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и др.), геотермальных вод и, наконец, солнечную энергию. [c.338]

Мембранную дистилляцию целесообразно использовать для решения следующих основных задач концентрирования и обессоливания водных растворов электролитов, опреснения морской воды, получения особо чистой воды и апирогенной воды для медицинских целей, воды для подпитки паровых котлов и т. п. [c.338]

Процесс мембранной дистилляции проводят практически при атмосферном давлении, поэтому аппараты для этого процесса могут изготовляться из дешевых полимерных материалов. В этих аппаратах сравнительно легко осуществляется замена вышедших из строя модулей. Мембраны в аппаратах для мембранной дистилляции длительное время работают без заметного их загрязнения. [c.338]

Мембранная дистилляция протекает при наличии разности температур по разные стороны от микропористой мембраны. Жидкости не должны смачивать мембрану, а разность давлений по разные стороны от мембраны должна быть меньше капиллярного давления. В этом случае жидкость не заполняет поры мембраны, а через мембрану проходит только пар. Жидкость испаряется с той стороны мембраны, где температура более высокая, и пар конденсируется со стороны жидкости с более низкой температурой. Мембрана в процессе разделения непосредственно не участвует. Она играет роль барьера, разделяющего две жидкости. Селективность процесса определяется условиями равновесия в системе жидкость — пар. Процесс мембранной дистилляции применяется в основном к водным растворам, содержащим растворенные неорганические вещества. Однако данный метод может применяться и к водным растворам с низкими концентрациями летучих компонентов, например для разделения смеси вода— этиловый спирт. [c.33]

Для выделения растворителя в чистом виде из растворов солей могут использоваться мембранные методы. Иногда эти методы используются и для получения концентрированных растворов солей. К числу мембранных методов, применяемых для разделения растворов солей, относятся обратный осмос, электродиализ, мембранная дистилляция. Мембраны, используемые для обратного осмоса, имеют радиус пор меньше 1 нм (1 нм = 10 м). Молекулы растворителя (обычно растворителем является вода) свободно проходят через эти поры, а молекулы растворенного вещества задерживаются мембраной. [c.33]

Мембранная дистилляция (см. раздел 18) используется для получения особо чистой воды в полупроводниковой промышленности. Этот процесс может использоваться также для концентрирования водных растворов с очень высоким осмотическим давлением. [c.34]

Мембраны, применяемые для процесса мембранной дистилляции, не должны смачиваться жидкостью. Оценить смачивающую способность жидкости можно по величине контактного угла 0, который жидкая капля образует с твердым материалом (см. рис. 15.6.4.1). [c.436]

В аппарате для проведения процесса мембранной дистилляции гемпературы жидких сред изменяются. Температура более нагретой жидкости понижается, а более холодной увеличивается. Для того, чтобы поддерживать постоянную разность температур с двух сторон мембраны, процесс проводят в противоточном режиме. Тепловую энергию, которую получает пермеат, можно частично регенерировать, как показано на рис. 15.6.4.3. Пермеат подается в теплообменник, в котором нагревается подаваемое в мембранный аппарат сьфье. [c.437]

Процесс мембранной дистилляции применяют в основном к водным растворам, содержащим растворенные неорганические вещества. Поверхностное натяжение таких растворов сравнительно велико, поэтому перепад давлений, при котором жидкость будет проникать через мембрану, сравнительно велик. Так, например, поверхностное натяжение чистой воды при температуре 20 °С равно 72,8 н/м. Целевым продуктом при проведении процесса мембранной дистилляции может [c.437]

Мембранные процессы как методы разделения являются достаточно новыми. Так, еще 25 лет назад мембранная фильтрация не рассматривалась как технически важный процесс разделения. Сегодня мембранные процессы используются широко, и сфера их применения постоянно расширяется. С экономической точки зрения настоящее время — это переходный период между развитием мембранных процессов первого поколения, таких, как микрофильтрация (МФ), ультрафильтрация (УФ), обратный осмос (00), электродиализ (ЭД) и диализ, и мембранными процессами второго поколения, такими, как газоразделение (ГР), первапорация (ПВ), мембранная дистилляция (МД) и разделение с помощью жидких мембран (ЖМ). [c.22]

Хотя мембраны для мембранной дистилляции (гидрофобные пористые мембраны) известны довольно давно, такие процессы лишь недавно были реализованы в масштабе пилотной установки [27]. Это пример мембранного процесса, в котором существующие мембраны применяются не для тех целей, для которых они были разработаны (микрофильтрация). [c.28]

Два взаимосвязанных фазовых перехода имеют место и при мембранной дистилляции. В этом случае два водных раствора при различных температурах разделены микропористой гидрофобной мембраной, и поэтому в порах мембраны от теплой до холодной стороны имеет место разность парциальных давлений (определяемая разно- [c.34]

Другим мембранным процессом, протекающим под действием градиента температуры, является мембранная дистилляция. Пусть по- [c.360]

Процесс мембранной дистилляции происходит в системе, в которой две жидкости или два раствора, разделенные пористой мембраной, поддерживаются при различных температурах. Жидкости или растворы не должны смачивать стенки пор мембраны, в противном случае за счет капиллярных сил поры мгновенно заполнятся жидкостью. Таким образом, в случае водных растворов нужно использовать не-смачиваемые пористые гидрофобные мембраны. Схема процесса мембранной дистилляции представлена на рис. У1-37. [c.361]

Рис. У1-37. Схема процесса мембранной дистилляции.

К основным мембранным методам разделения, достаточно широко применяемым в различных отраслях промышленности, относятся обратный осмос, ультрафильтрация, микрофильтрация, диализ, электродиализ, испарение через мембрану, разделение газов. Разрабатываются новые мембранные методы мембранная дистилляция, электроосмофильтрация и др. В любом из этих процессов разделяемая смесь соприкасается с полупроницаемой мембраной. [c.313]

Мембранные процессы классифицируются по виду основной движущей силы процесса. Движущей силой мембранного процесса является градиент химического (для незаряженных частиц потока) или электрохимического (для заряженных частиц потока) потенциала. Однако для технических расчетов таких процессов, так же как и для других массообменных процессов, в качестве движущей силы мембранного процесса принимают градиент фактора, определяющего скорость данного процесса, например градиент давления, температуры и т.д. Таким образом, основной движущей силой мембранного процесса может быть градиент тяяекия - баромембранные процессы (обратный осмос, нано-, ультра- и микрофилыра-ция), градиент концентраций-диффузионно-мембранные процессы (диализ, испарение через мембрану, мембранное разделение газов и др.), градиент электрического потенциала-электромембранные процессы (электродиализ, электроосмос и др.), градиент температурпроцессы (мембранная дистилляция и др.). В некоторых мембранных процессах возможно сочетание двух или даже трех названных выше движущих сил. [c.314]

Процесс мембранной дистилляции является одним из термомембранных процессов, протекающих под действием градиента температуры. При осуществлении процесса мембранной дистилляции две жидкости или два раствора разделены микропористой мембраной и поддерживаются при различных температурах. Жидкости не должны смачивать стенки пор мембраны, а разность давлений по разные стороны от мембраны должна быть ниже капиллярного давления. При таких условиях жидкость не будет заполнять поры мембраны, и через мембрану может проходить только пар, который испаряется со стороны жидкости с более высокой температзфой, где давление пара более высокое, и конденсируется со стороны жидкости с более низкой температурой. Транспорт вещества через мембрану осуществляется в три стадии испарение жидкости со стороны с более высокой температурой, перенос пара через поры мембраны и конденсация паров со стороны с более [c.435]

Поток вещества через мембрану при проведении процесса мембранной дистилляции описывается при помощи следующего фен0мен0Л0гическ010 уравнения [c.436]

Здесь коэффициент пропорциона п,ности В характеризует такие свойства мембраны, как природа материала, структура пор, пористость, распределение пор по размерам, толщина мембра . Разность парциальных давлений Др зависит только от разности температур по разные стороны от мембраны. В свою очередь, разность температур определяется гидродинамическими условиями осуществления процесса (т. е. скоростью жидкости с двух сторон от мембраны) и конструкцией модулей. От них будет зависеть так называемая температурная поляризация, которая приводит к уменьшению движущей силы процесса. При проведении процесса мембранной дистилляции вещество переносится через мембрану в виде пара. Тешюта, необходимая для парообразования, подводится к поверхности мембраны из объема жидкости. В результате температура будет понижаться по направлению к мембране. Разность температур жидкости вдали от поверхности мембраны и вблизи ее поверхности называется температурной поляризацией. Аналогичным образом со стороны бо.лее холодной жидкости температура будет понижаться в направлении от поверхности мембраны в сторону жидкости (рис. 15.6.4.2). Наличие гемнературной поляризации приводит к з меньщению перепада температур на мембране, т. е. уменьшает движущую силу процесса. [c.436]

Рнс. 15.6.4.3. Схема получения дистиллированной воды с помощью мембранной дистилляции с рекуперащ1ей теплоты [c.437]

Термомембранные процессы. Мембранная дистилляция — процесс разделения раствора путем создания на гидрофобной микропористой мембране градиента температуры. В данном процессе в случае солевых растворов летучий растворитель, испаряясь с теплой поверхности мембраны, диффундирует через поры мембраны. [c.389]

Термопервапорация — новый метод разделения жидких смесей. В качестве мембраны используется композитная (или асимметричная) мембрана, состоящая из непористого полимерного слоя, нанесенного на микропористую мембрану (подложку, не смачиваемую пермеатом). Высокую селективность данного процесса обеспечивает полимерный слой, контактирующий с исходным теплым раствором, а высокая производительность достигается за счет малой толщины активного слоя и несмачиваемости холодным пермеатом микропористой мембраны. Массоперенос компонентов водного раствора через указанную мембрану в процессе термоперва-порации протекает в две стадии перенос через полимерный слой (по механизму растворение — диффузия) и перенос через гидрофильную подложку (по механизму мембранной дистилляции). [c.390]

В книге Мулдера детально и с разных сторон обсуждаются все основные методы мембранного разделения ультра- и микрофильтрация, обратный осмос, газоразделение. Несколько менее подробно обсуждены такие методы, как электродиализ, первапорация, мембранная дистилляция. Очень обстоятельно рассмотрены процессы получения мембран — область, в которой автор является одним из признанных специалистов подробно обсуждается исключительно важный с практической точки зрения вопрос о забивании пор в мембранах и отложении на мембранах осадков. [c.6]

Если вместо микропористой используется плотная гомогенная мембрана, то этот процесс называется термоосмосом. По сравнению с мембранной дистилляцией в этом случае нет фазового перехода, и характеристики разделения и механизм ргизделения совершенно иные. [c.35]

Полипропилен (ПП) также является полимером, хорошо устойчивым к растворителям, когда он находится в изотактической конфигурации. Изотактическая конфигурация является высококристаллической в отличие от аморфной атактической. Полипропиленовые мембраны могут быть приготовлены с помощью растяжения и инверсии фаз (см. гл. П1). По сути некоторые свойства всех трех полимеров (ПВДФ, ПТФЭ и ПП) очень близки. Все они проявляют высокую химическую и термическую стабильность. Благодаря их гидрофобной природе вода не может смачивать эти мембраны сама по себе, т. е. когда используется водная смесь, они должны быть предварительно смочены (например, этанолом). Более того, они могут быть использованы в мембранной дистилляции просто потому, что они не смачиваются водой или другими жидкостями с высоким поверхностным натяжением (см. разд. У1-5). [c.72]

Мембранная дистилляция является единственным мембранным процессом, в котором мембрана непосредственно в акте разделения не участвует, и ее единственная функция сводится к роли барьера между двумя фазами. Селективность процесса целиком определяется возникающими равновесиями жидкость — пар. Таким образом, компонент с наибольшим парциальным давлением обнаруживает наибольшие скорости транспорта. Например, в случае смеси этанол — вода в условиях, когда мембрана не смачивается растворами спирн та низкой концентрации, оба компонента будут переноситься через мембрану, но скорость переноса этанола всегда будет выше, чем у воды. В случае солевых растворов, например, Na l в воде, создается только давление паров воды, так как давлением паров Na l можно пренебречь, и только вода будет проникать через мембрану, причем с очень высокой селективностью. [c.362]

У1.5.2.1. Параметры процесса мембранной дистилляции Мембранная дистилляция основана на концепции, что дистилляция происходит внутри пористой мембраны. Обязательным свойством ди-стилляционной мембраны должна быть ее несмачиваемость жидкой фазой, поскольку при смачивании жидкость самопроизвольно заполняет поры мембраны. Смачиваемость определяется взаимодействиями между жидкой фазой и полимерным материалом мембраны, причем несмачивание наблюдается при низком сродстве между фазами, Оценить смачивание можно путем измерений контактных углов в трехфазном контакте капля жидкости помещается (в газовой среде) на непористую плоскую, гладкую поверхность и измеряется ее контактный угол. При малом сродстве контактный угол 9 будет больше 90 , а жидкость не будет смачивать твердую поверхность. Принцип измерения контактных углов показан на рис. У1-38. [c.363]

В то же время при использовании мембран для мембранной дистилляции необходимо полностью устранять смачивание. На рис. VI-40 приведена зависимость давления, которое нужно приложить, чтобы добиться смачивания пористой полипропиленовой мембраны (A urel) растворами этилового спирта, от концентрации спирта в воде [50]. С увеличением концентрации спирта поверхностное натяжение раствора снижается, соответственно снижается и давление смачивания пористой мембраны. При 30-40%-ных концентрациях спирта в растворе поверхностное натяжение уже достаточно мало, что обеспечивает самопроизвольное смачивание. Для оценки роли смачивания полезно для жидкости или жидкой смеси определить такое критическое поверхностное натяжение [50]. [c.366]

Введение в мембранную технологию (1999) -- [ c.6 , c.18 , c.22 , c.27 , c.28 , c.34 , c.35 , c.72 , c.280 , c.360 , c.361 , c.362 , c.363 , c.364 , c.365 , c.366 , c.367 , c.368 , c.369 , c.385 , c.386 , c.389 , c.393 , c.416 , c.419 , c.449 , c.483 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология