Непористые плотные мембраны

Напротив, когда рассматривается плотная непористая мембрана, выбор полимерного материала определяющим образом влияет на свойства мембраны и особенно важными параметрами являются температура стеклования Тст и кристалличность. Эти параметры опреде- [c.50]

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]

Закономерности процессов проницания газов в непористых мембранах определяются прежде всего сплошностью матрицы мембраны (хотя бы в пределах тонкого поверхностного слоя). При бездефектном изготовлении такой мембраны полностью исключается фазовый перенос компонентов разделяемой газовой смеси единственно возможным видом массопереноса становится диффузия растворенного вещества в довольно плотной среде вещества мембраны. Сплошная матрица может иметь жесткую кристаллическую или аморфную структуру, характерную для металлов и стекол, но чаще представляет собой эластичный полимерный каркас, который можно рассматривать как однородное аморфное или композиционно-неоднородное образование. [c.70]

Другим электродом, получивщим щирокое распространение, является сульфидсеребряный электрод, который относится к электродам второго рода. При температуре ниже 176 °С сульфид серебра существует в стабильной форме и обладает ионной проводимостью. В этом соединении способность к миграции имеет только ион серебра. В качестве мембраны можно использовать монокристаллы Ag2S или спрессованный поликристаллический сульфид серебра. Чрезвычайно малая растворимость последнего и хорошая устойчивость по отношению к окислителям и восстановителям, а также простота приготовления поликристаллических мембран сделали сульфид серебра идеальным материалом для создания ионоселективных электродов. Сульфидсеребряный электрод применяют для определения как ионов серебра, так и сульфид-ионов, поскольку эти ионы связаны между собой произведением растворимости А 28. Так как мембрана обладает плотной и непористой поверхностью, то реакция электрода на изменение активности сульфидных ионов в растворе очень быстрая. [c.195]

В непористых мембранах из-за отсутствия пор в плотном слое резко сокращается количество вещества, адсорбированного поверхностью, решающую роль играет растворимость газов в матрице мембраны. Процесс идет по механизму абсорбции, который условно включает стадии поверхностной сорбции и последующего растворения газа при этом возможна диссоциация молекулы газа или образование нового химического соединения. Таким образом, проникающее вещество и матрица мембраны образуют растворы, которые могут быть однофазными (в высокоэластичных полимерах) или гетерофазными (в полимерах композиционно-неоднородной структуры). Во втором случае необходимо различать дисперсную фазу и дисперсионную среду. В полимерах роль дисперсной фазы играют структурные образования, характеризующиеся периодичностью расположения макромолекул и большой плотностью упаковки. Обычно принимают, что проникающее вещество растворяется и мигрирует только в дисперсионной среде, обычно аморфной фазе, обладающей значительной долей свободного объема и большей подвижностью элементов полимерной матрицы. Мембраны, изготовленные из композиционных материалов с наполнителями или армирующими элементами, представляют собой многофазные системы. [c.71]

Расчетные соотношения для коэффициентов диффузии получены на основе представлений об аналогии этих -процессов в пористых и непористых двухфазных мембранах [6]. Дисперсная фаза в виде кристаллитов и других плотных структурных образований играет ту же роль, что непроницаемый скелет пористой мембраны — на межфазной поверхности возможна сорбция растворенного газа из дисперсионной среды форма и распределение плотных включений в матрице оказывают влияние на скорость переноса массы. [c.80]

Уравнение VI-30 показывает, что поток обратно пропорционален квадратному корню из молекулярной массы. Для заданных мембраны и перепада давления она служит единственным параметром, определяющим поток. Следовательно, разделение двух газов по механизму кнудсеновского потока зависит от отношения квадратных корней из их молекулярных масс. Это означает, что обычно достигаются низкие степени разделения. Более высоких степеней разделения можно достичь лишь при использовании каскадов, включающих несколько связанных между собой модулей (см. гл. VIII), что часто бывает экономически неоправданным, поэтому до сих пор этот способ использован в промышленном масштабе лишь для обогащения гексафторида урана ( иГб), который относится к очень дорогим веществам. Достигнутый фактор разделения и чрезвычайно низок в идеальном случае фактор разделения равен 1,0043, но и этого значения не удается достичь на практике. (Завод, где этот метод реализован с использованием керамических мембран, находится в Три-кастэне, во Франции.) Следует отметить, что при транспорте газов через непористые мембраны (см. разд. VI.4.2.2) кнудсеновский поток не имеет места. В то же время при использовании непористых композиционных мембран с плотным верхним слоем на подложке пористой структуры кнудсеновский поток, величина которого зависит от размера пор подложки, дает определенный вклад в общий поток. [c.310]

Ниже мембраны будут рассматриваться в соответствии с классификацией по двум типам мембраны с открытой пористостью, которые применяются в микрофильтрации и ультрафильтрации, и плотные непористые мембраны, применяемые в газоразделении и первапорации. Причиной для использования такой классификации являются [c.69]

При изменении одного или нескольких из этих параметров, которые вдобавок не являются независимыми ( ), структура мембраны может быть изменена от очень открытой пористой пленки до очень плотной непористой. [c.128]

Возьмем в качестве примера полисульфон. Это полимер, который часто используется в качестве мембранного материала как для микрофильтрации и ультрафильтрации, так и для подложки в композиционных мембранах — в этих областях применения необходима открытая пористая структура но кроме того могут быть получены также асимметричные мембраны с плотным непористым поверхностным слоем, полезные для первапорации и газоразделения. [c.128]

Если коагуляционная ванна даже содержит чистую воду (случай а на рис. П1-40), будет происходить мгновенное фазовое разделение, как показано на рис. П1-36, поскольку начальная линия состава будет пересекать бинодаль. Это подтверждается определением светопропускания. Также при содержании 18,5 об.% диоксана в коагуляционной ванне линия состава пересекает бинодаль и происходит мгновенное фазовое разделение (случай б на рис. П1-40). Линия состава не пересекает бинодаль при концентрации диоксана более 19 об.% (см. также кривая в на рис. П1-36), что означает появление запаздывания при фазовом разделении жидкость/жидкость. Это также доказывается измерением светопропускания. Другим примечательным фактом, следующим из рис. П1-40, является то, что увеличение содержания растворителя (диоксана) в коагуляционной ванне приводит к уменьшению концентрации полимера в пленке на границе раздела фаз. Фактически здесь действуют два противоположных эффекта фазовое разделение с запаздыванием приводит к получению непористой мембраны с толстым и плотным поверхностным слоем, в [c.149]

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]

К грубодисперсным системам, состоящим из непористых частиц, относятся микрокристаллические зерна окислов и солей (например, ТЮг, BaS04), а также порошковые системы (мембраны, таблетки), полученные из этих зерен путем прессования или плотной набивки в трубки, колонки и пр. [c.158]

Для определения размеров пор мембраны автор применил электронный микроскоп. Чтобы увеличить контрастность изображения пор, мембраны пропитывались растворами РЬЗ, РЬ304 и А Сг04 с последующим осаждением кристаллов соли внутри пор. На микрофотографиях обработанных таким образом мембран наблюдались плотные изображения пер на фо1не более прозрачных непористых участков. [c.199]

Вышеприведенное теоретическое рассмотрение не отвечает, однако, на существенный вопрос какие факторы важно принять во внимание, чтобы получить желаемую (асимметричную) морфологию после погружения смеси полимер/растворитель в коагуляционную ванну с нерастворителем Не менее интересны такие вопросы почему в некоторых случаях образуется более открытый (пористый) поверхностный слой, в то время как в других случаях получается очень плотный (непористый) поверхностный слой на подложке (открытой) губчатой структуры Чтобы ответить на эти вопросы и понять основные принципы, приводящие к формированию мембраны с помощью осаждения путем погружения, ниже будет дано некоторое качественное описание. Для простоты будем считать, что закономерности формирования мембраны определяются присутстием трех компонентов нерастворитель (1), растворитель (2) и полимер (3). Влияние добавок, таких, как второй полимер или низкомолекулярное вещество, исключим из рассмотрения, иначе число возможных вариантов будет слишком велико, а кгьждая четырехкомпонентная или мультикомпонентная система слишком сложна для термодинамического или кинетического описания. [c.126]

Для первапорации и газоразделения требуются непористые мембраны, преимущественно с анизотропной морфологией, асимметричная структура которых состоит из верхнего плотного слоя, нанесенного на подложку с открытыми порами, что реализуется, как известно, в асимметричных и композиционных мембранах. Требования к микроструктуре первапорационных мембран такие же, как и к мембранам для газоразделения [c.333]

Склонность к образованию осадков зависит от свойств мембраны. Так, забивание пористых мембран (микрофильтрационных, ультрафильтрационных) выражено значительно сильнее, чем для плотных или непористых мембран (первапорационных, обратноосмотических). Далее, узкое распределение по размерам пор может снизить тенденцию к забиванию, хотя этот фактор не следует переоценивать. Гидрофильные мембраны менее склонны забиваться, чем гидрофобные. В частности белки, как правило, сильнее адсорбируются на гидрофобных поверхностях, с которых их труднее удалить, чем с гидрофильных. Заряженные (особенно отрицательно) мембраны также менее склонны к забиванию, особенно в присутствии отрицательно заряженных коллоидных частиц в сырьевом растворе. [c.424]

Объем пустот пористой мембраны сравним или больше объема, занятого полимером, структура ее в основном коллоидная, или некристаллическая, и проницаемость для газов и жидкостей достаточно высока. Однр из способов получения пористой мембраны заключается в том, что непористую мембрану помещают в некую среду, где ей дают набухать, при этом полимерная пленка подвергается структурным изменениям. Например, плотная нитроцеллюлозная пленка может стать порис- [c.49]

Введение в мембранную технологию (1999) -- [ c.50 , c.77 , c.89 , c.90 , c.95 , c.139 , c.144 , c.145 , c.146 , c.147 , c.148 , c.152 , c.162 , c.165 , c.166 , c.194 , c.195 , c.196 , c.197 , c.198 , c.199 , c.200 , c.201 , c.202 , c.203 , c.204 , c.205 , c.206 , c.226 , c.242 , c.259 , c.259 , c.260 , c.260 , c.261 , c.261 , c.298 , c.298 , c.307 , c.307 , c.308 , c.308 , c.309 , c.309 , c.325 , c.325 , c.333 , c.338 , c.356 , c.369 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология