Набухание мембран полимеров скорость

В пористых мембранах наиболее важны такие структурные параметры, как размер пор, распределение пор по размерам, пористость и геометрия пор. Они должны учитываться в любой разрабатываемой модели. Селективность таких мембран основывается главным образом на различиях между размерами частицы и поры. Описание транспортных моделей будет включать обсуждение всех этих параметров. С другой стороны, в плотных, непористых мембранах молекула может проникать, только если она растворяется в мембране. Степень такой растворимости определяется сродством между полимером (мембраной) и низкомолекулярным компонентом. Далее, вследствие существования движущей силы компонент переносится от одной стороны мембраны к другой путем диффузии. Селективность в этих мембранах определяется в основном различиями растворимостей и/или коэффициентов диффузии. Следовательно, существенными для скорости транспорта параметрами являются такие, которые дают информацию о термодинамическом взаимодействии или сродстве между мембраной (полимером) и диффундирующим веществом. Взаимодействие между полимерами и газами обычно невелико, тогда как между полимерами и жидкостями часто существуют сильные взаимодействия. Когда сродство в системе увеличивается, полимерная сетка будет обнаруживать склонность к набуханию, и это набухание оказывает значительное влияние на транспорт. Такие эффекты должны рассматриваться при любом описании транспорта через плотные мембраны. [c.226]

Транспорт вещества при диализе происходит вследствие диффузии через непористые мембраны, и для того, чтобы понизить сопротивление диффузии, применяют мембраны, которые могут сильно набухать. В результате такого набухания коэффициенты диффузии по сравнению с ненабухшими мембранами намного увеличиваются. Эта разница может быть вполне существенной так, например, коэффициент диффузии низкомолекулярного компонента в полимере варьирует от 10 м /с для стеклообразных или кристаллических полимеров до 10 м /с для сильно набухшего полимера, причем и скорость массопереноса изменяется таким же образом (см. рис. У1-14). Это означает, что сопротивление мембраны увеличиивается с увеличением молекулярной массы компонента и с уменьшением степени набухания мембраны. Низкомолекулярные ионные (соли) и нейтральные (мочевина) компоненты быстро проходят через мембрану, в то время как транспорт более высокомолекулярных веществ встречает более сильное сопротивление. [c.357]

Размер пор стеклянных мембран составляет около 40 А, и они нешрони-цаемы для полимеров молекулярного веса выше 3000. Однако скорость достижения равновесия у таких мембран очень мала. Металлические мембраны обладают высокой проницаемостью и малой селективностью. Так, например, они полупроницаемы для полимеров молекулярного веса ниже 400 ООО. Мембраны из окиси графита обладают хорошей селективностью, но малоустойчивы при температурах выше 70 . Если верна гипотеза о том, что вывод из строя мембраны обусловлен набуханием или взаимодействием мембраны с растворителем [140], то, несомненно, что материал для мембраны надо искать среди ненабухающих неорганических веществ. [c.404]

Выбор полимерного материала в значительной мере зависит от задачи использования мембраны. В противоположность газоразделе-нию в случае первапорации эластомеры оказываются, как правило, не более проницаемы, чем стеклообразные полимеры. Вследствие гораздо большего сродства жидкостей, их растворимость намного выше, а повышенная концентрация пенетранта вызывает пластифицирующее действие и увеличивает сегментальную подвижность, приводя к увеличению скорости транспорта. Действительно, из-за сильного набухания величина Тст понижена настолько, что стеклообразный полимер может вести себя как эластомер. [c.335]

Можно сделать некоторые общие замечания по поводу выбора полимера. Так, например, мембраны не должны слишком сильно набухать во избежание резкого снижения селективности. В то же время низкая сорбция, как и недостаточное набухание, приводит к очень малым потокам. Оптимальные свойства находятся где-то посередине, и, по грубой оценке, значение общей сорбции, равное 5-25% (масс.), оказывается приемлемым. Совсем необязательно, чтобы полимер был сшитым или кристаллическим. Гораздо лучше использовать аморфные полимеры (стеклообразные или каучуки), поскольку кристалличность оказывает отрицательное влияние на скорость транспорта. Сшитые полимеры нужно использовать в тех случаях, когда полимерная мембрана интенсивно набухает, а мембрана из сшитого полимера обнаруживает хорошую производительность. В качестве примера можно привести разделение воды и хлорированных углеводородов при низких концентрациях последних. В случае чрезвычайно низких концентраций органики в воде (около 10 млн ) можно использовать несшитые эластомеры, но при более высоких концентрациях (> 100млн " ) для снижения интенсивности набухания и падения селективности сшивка полимера становится необходимой. В табл. VI-13 представлены результаты первапорации для большого числа полимеров, которые использовались для отделения спирта от воды с помощью гомогенных мембран толщиной примерно 50 мкм [37]. [c.335]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология