Первапорация

Таблица 3.75 Возможности разделения жидких смесей методом первапорации [128]

Метод первапорации находит практическое применение для решения технологических задач, в частности задач разделения водно-спиртовых смесей, где применение дис-тилляционных методов ограничено из-за образования азеотропов. Сведения об использовании первапорации в аналитических целях отсутствуют. [c.218]

Рис. 15.6.1.1. Схема процесса первапорации при вакуумировании (а) и при продувке инертным газом (б)

Измерения показывают [8], что экспериментально полученный профиль концентрации в мембране гфи первапорации хорошо согласуется с данным выражением. [c.431]

При первапорации бинарных или многокомпонентных жидких смесей характеристики разделения невозможно получить из данных для чистых жидкостей из-за наложения явле- [c.586]

Мембраны для первапорации. Для первапорации применяют непористые мембраны асимметричного или композиционного типа (табл. 5.5.2) [43]. [c.586]

В табл. 5.5.3 представлены результаты первапорации смеси этанол - вода (90 % этанола по массе) при температуре 70 °С с помощью гомогенных мембран толщиной 50 мкм [43]. [c.587]

Аппараты для первапорации. Основные требования, предъявляемые к аппаратам для первапорации, следующие [c.587]

Если цель процесса — концентрирование, целевым потоком является ретентат. Однако в случае очистки как ретентат, так и пермеат могут выступать в качестве целевых продуктов в зависимости от примесей, которые должны быть отделены. Например, если требуется получить питьевую воду, а на поверхности воды присутствуют следы летучих органических загрязнений, то для разделения могут быть использованы как обратный осмос, так и первапорация. При обратном осмосе растворенное вещество задерживается и пермеат (питьевая вода) является продуктом, в то время как при первапорации еле- [c.21]

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]

Соотношение 1-3 широко применяется в первапорации, т. е. главным образом для описания разделения водно-органических жидких смесей. — Прим. ред. [c.25]

Первапорация Германия/ 1982 Обезвоживание органических [c.27]

Такие процессы, как первапорация, разделение с помощью жидких мембран и газоразделение, часто называют мембранными процессами второго поколения. Как видно из табл. 1-8, первапорация — это мембранный процесс, в котором существует фазовый переход от жидкости в сырьевой фазе к пару в пермеате. Это означает, что в аппарат должно подводиться тепло, по крайней мере равное теплоте испарения проникающего продукта. Первапорация в основном используется для обезвоживания органических смесей. [c.34]

До сих пор рассматривались только нейтральные полимеры. Однако известен большой класс полимеров — полиэлектролитов, содержащих ионогенные группы. Благодаря присутствию постоянных зарядов в таких полимерах существуют сильные взаимодействия, и противо-ионы особенно сильно притягиваются к фиксированным зарядам. В воде или других полярных растворителях полиэлектролиты обычно ионизированы. Такие полимеры используются как мембранные материалы главным образом в процессах, в которых движущей силой является разность электрических потенциалов, например, в электродиализе. Они могут быть также использованы в других мембранных процессах, таких, как микрофильтрация, ультрафильтрация или первапорация. [c.65]

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]

Непористая мембрана (газоразделение, первапорация) [c.89]

Мембраны этого класса способны отделять друг от друга молекулы примерно одинакового размера. Разделение происходит благодаря различию растворимости и/или различию коэффициентов диффузии. Это значит, что специфические свойства полимерного материала определяют уровень селективности и проницаемости. Такие мембраны используются в первапорации и газоразделении. [c.90]

Этот прием дает весьма простую и часто используемую методику для приготовления композиционных мембран с очень тонким, но плотным поверхностным слоем. Мембраны, получаемые этим методом, используются в процессах обратного осмоса, газоразделения и первапорации. Принцип этой методики показан схематично на рис. П1-11. В этом случае асимметричные мембраны (полое волокно или листовой мате- [c.105]

Испарение ПСФ/ДМ А А первапорация/газоразделение Осаждение 35% ПСФ/ДМАА в воде => первапорация/газоразделение Осаждение 15% ПСФ/ДМАА в воде => ультрафильтрация Осаждение 15% ПСФ/ДМАА в смеси вода/ДМ А А => микрофильтрация [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 образование двух фаз жидкость/жидкость протекает мгновенно, получаются мембраны с относительно пористым поверхностным слоем. Этот механизм приводит к образованию пористых мембран (микрофильтрационного или ультрафильтрационного типа). Однако, если фазовое разделение жидкость/жидкость начинается через некоторое время, получаются мембраны с относительно плотным поверхностным слоем. Этот процесс фазообразования приводит к формированию плотных мембран (для газоразделения и первапорации). В обоих случаях толщина поверхностного слоя зависит от всех параметров формования мембран (а именно от концентрации полимера, процедуры коагуляции, наличия добавок и т. д., см. разд. 1П-7). [c.137]

В предыдущей главе были даны термодинамические и кинетические соотношения для описания формирования мембраны с помощью процессов инверсии фаз. Эти соотношения содержат различные параметры, которые оказывают большое влияние на диффузию и процессы фазового разделения и, следовательно, на конечную морфологию мембраны. Показано, что могут быть получены два различных типа мембран, пористые мембраны (микрофильтрационные и ультрафильтрационные) и непористые мембраны (для первапорации и газоразделения), в зависимости от типа механизма формирования, а именно мгновенного фазового разделения или фазового разделения с запаздыванием. [c.139]

Электрический потенциал является очень большой движущей силой по сравнению с давлением, которое является очень слабой движущей силой. Концентрационное слагаемое, равное единице, эквивалентно разности электрических потенциалов 1/40 В (для г, = 1), а чтобы получить такую же движущую силу для транспорта воды, необходимо давление 1200 бар. Это означает, что при первапорации воды через [c.216]

Термодинамика необратимых процессов очень полезна для понимания и количественного описания явлений сопряжения. Однако модели, рассматривающие структуру мембраны, более полезны, чем подход неравновесной термодинамики для разработки конкретных мембран. Разработан ряд таких транспортных моделей, частично основанных на принципах термодинамики необратимых процессов, как для пористых, так и для непористых мембран. Снова здесь будут рассматриваться два типа структуры пористые мембраны как основа процессов микрофильтрации и ультрафильтрации и непористые мембраны, обычно используемые в первапорации и газоразделении. [c.226]

Рис. У-13. Зависимость коэффициентов диффузии от а) молекулярной массы диффузанта в воде (В) и каучуке (К) и от б) степени набухания мембраны для первапорации (П) и диализа (Д).

Для расчета процесса очистки использована модель внешнего массопереноса. Эксперимешально измерена величина ко ффициента массопереноса в процессе первапорации при различных температурах. В диапазоне температур 313-333 К эти значения изменяются от 4,6 10 до 3,0 10 . Показана адекватность данной модели реальному процессу очистки методом первапорации. [c.136]

Диффузионный мембранный метод в системе жидкость- твердое тело - газ получил название исиарение через мембрану или первапорация. Метод основан на селективной проницаемости некоторых материалов для различных компонентов жидких смесей. Явление селективной проницаемости впервые обнаружено на каучуковых мембранах для смесей углеводород - спирт. От.чичи-тельной особенностью процесса мембранного испарения от других мембранных процессов является переход проникающих через мембрану веществ из жидкого состояния в парообразное, для чего требуется подвод к системе энергии, 1Ю меньшей мере равной теплоте испарения пермеата. Из этого следует, что испарение через мембрану может быть использовано практически лишь тогда, когда селективность переноса гораздо выше, чем при простом испарении, в частности, для разделения азеотропных и близко кипящих смесей. Движущей силой процесса мембранного испарения является разность химических потенциалов по обе стороны мембраны. Длл поддержания химического потенциала на достаточно высоком уровне необходимо предотвратить конденсацию иермеата на поверхности мембраны со стороны пара. Это достигается непрерывным отводом пара, обдувом инертным газом или вакуумированием. [c.217]

Испарение через мембрану (иногда этот процесс называют первапорацией) представляет собой процесс мембвд0юго разделения жидкостей, при котором ис-ходнет жидкая смесь приводится в контакт с одной стороной селективно проницаемой непористой мембраны, а проникпше через мембрану вешества удаляются в виде пара с другой стороны мембраны. Движущей силой процесса переноса ком1юнента / через мембрану является градиент химического потенциала (Д, этого компонента в направлении, перпендикулярном к поверхности мембраны. В случае испарения через мем- [c.430]

Механизмом переноса веществ через неаористые полимерные мембраны в процессах испарения через мембрану так же, как и в процессах газоразделения, является сорбционно-диффузионный механизм. Перенос через мембрану осуществляется в три стадии растворение проникающих через мембрану веществ со стороны жидкости в полимерном материале диффузия этих веществ через мембрану их испарение с другой стороны мембраны. Селективность процесса определяется селективной сорбцией и (или) селективной диффузией. В отличие от газоразделения сильное сродство компонентов жидкой смеси к полимерному материалу мембраны вызывает повыщенную растворимость жидкости в полимере. В процессе первапорации ироисходит значительное анизотропное набухание материала мембраны. Со стороны паровой фазы мембрана остается практически сухой, а со стороны жидкости устанавливается равновесное состояние и степень набухания велика. Перенос компонентов смеси через неравномерно набухшую мембрану определяется величинами локальных коэффициентов диффузии компонентов, зависящими от их концентраций. В результате профиль концентрации каждого из компонентов в направлении, перпендикулярном к поверхности мембраны, оказывается существенно нелинейным. Тогда и коэффициент проницаемости не будет постоянной величиной, а будет существенно зависеть от состава смеси. Например [4], если для разделения системы этанол—вода в качестве полимера использовать поливиниловый спирт, то при низких концентрациях спирта мембрана сильно набухает и селективность равна нулю. При низких концентрациях воды поливиниловый спирт имеет высокую селективность по отношению к воде и достаточно большую проницаемость. [c.431]

Мембраны, применяемые для процесса первапорации, представляют собой асимметричные или композиционные мембраны. Как и в случае мембран для газоразделения, пористая под)южка должна иметь открытую пористую структуру для уменьшения сопротивления переносу пара и предотвращения капиллярной конденсации. Существенное требование, предъявляемое к пер-вапорационным мембранам, — это устойчивость материалов мембраны к компонентам разделяемой смеси при повышенных температурах. Сравнительно высокие температуры жидкой смеси необходимы для поддержания достаточно большой движущей силы процесса испарения через мембрану, которой является разность парциальных давлений паров компонентов разделяемой смеси по разные стороны от мембраны. Выбор полимерного материала в значительной мере зависит от того, для решения какой задачи предназначена мембрана. В отличие от газоразделения, при испарении через мембрану эластомеры в результате сильного набухания могут обладать не большими проницаемостями, чем стеклообразные полимеры. К полимеру предъявляются два противоречивых требования. С одной стороны, мембрана не должна набухать слишком сильно во избежание существенного уменьшения селективности. С другой стороны, при низкой растворимости выделяемого компонента в полимере и недостаточном набухании слишком низким оказывается поток вещества через мембрану. Полимеры, имеющие аморфную структуру (стеклообразные полимеры или каучуки), могут оказаться [c.432]

Испарение через мембрану (первапора-ция) является одним из мембранных процессов разделения. При первапорации исходная жидкая смесь контактирует с одной из сторон мембраны, а пермеат в виде паров удаляется с про- [c.585]

Рис. 5.5.27. Схема проведения процесса первапорации при вакуумироваиии (а) и продувки инертным газом (6)

Особенностью метода первапорации является наличие фазового перехода-испарения, который связан с активной теплоотдачей. Для поддержания требуемого температурного режима процесса необходима компенсация теплоотдачи испарения путем внешнего теплопод-вода. Как правило, в существующих установках достаточно предварительного подогрева разделяемой смеси до рабочей температуры. Однако, такой метод накладывает ограничение на длину мембранного модуля протекая вдоль мембран, смесь не должна остыть ниже допустимой температуры. Поэтому в установках с большой производительностью ставят параллельно несколько мелких мембранных модулей или организуют ступенчатый подогрев рабочей смеси после каждого цикла испарения. [c.587]

Первапорация — процесс переноса паровых компонентов через мембрану из жидкой фазы в парогазовую. Может быть использован для разделения водно-органических и органических смесей азеотропных растворов. Заметим, что при тех же допущениях проницаемость и коэффициент разделения описываются формулами (5.165), (5.166) с учетом, что давление со стороны пермеата близко к нулю. Однако в данном процессе часто наблюдается заметная пластификация мембраны, вследствие чего коэффициенты диффузии зависят от концентрации компонентов смеси. Так, для однокомпонентной системы при линейной изотерме сорбции и линейной зависимости от его концентрации С типа Ох = 131о(1 ВС) имеем [c.388]

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]

Первапорация - еще один мембранный процесс, который был развит недавно. Биннинг с сотр. [28] пытались реализовать на практике процесс первапорации еще в конце 1950-х годов, но, несмотря на интенсивные исследования, эти попытки не были достаточно успешными. Впоследствии композиционные мембраны, специфичные к данному процессу, были разработаны для обезвоживания органических растворителей, что сделало эти процессы конкурентоспособными по сравнению с другими методами разделения [29]. Примеры, представленные в табл. 1-6, относятся только к началу развития техники мембранных процессов. Поиск новых и лучших мембран продолжается до сих пор не только для мембранных процессов, которым еще предстоит достичь стадии промышленной реализации, но также и для уже существующих мембранных процессов. [c.28]

Непористые мембраны используют для газоразделения и первапорации. Для этих процессов используют или композиционные или асимметричные мембраны, транспортные характеристики (проницаемость и селективность) которых определяются существенными свойствами материала. Выбор материаипа зависит в большой степени от типа применения, и спектр используемых полимеров может простираться от эластомеров до стеклообразных полимеров. Говоря о применениях, можно выделить две основные группы 1) жидкостные разделения (первапорация или обратный осмос) и 2) газоразделение. Эта классификация основана на различиях в транспортных свойствах. Степень взаимодействия между полимером и постоянным газом в общем случае очень мала и соответственно растворимость газов в полимере тоже очень низка. С другой стороны, взаимодействие жидкости с полимером в общем случае много сильнее. Высокая растворимость жидкости в полимере оказывает огромное влияние на транспортные параметры системы. Коэффициент диффузии жидкости очень сильно зависит от концентрации диффундирующего вещества в полимере, в то время как коэффициент диффузии в случае транспорта газа может рассматриваться практически как константа. В гл. VI приведены наиболее важные матери аилы, используемые в этих процессах. [c.77]

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]

Имеется огромное количество данных о коэффициентах проницаемости, так как проницаемость различных полимеров была измерена по отношению к самым разнообразным газам. Аналогичные приемы можно использовать для определения проницаемости полимеров по отношению к жидкостям (первапорации). Схема простой первапора-ционной установки показана на рис. 1У-27. В резервуар над мембраной помещают чистую жидкость, температура ее контролируется с [c.197]

В предыдущих разделах была сделана попытка сформулировать существенные различия принципов, лежащих в основе различных мембранных процессов, и то, как они реализуются в разных макроскопических моделях. Предельными случаями при этом являются процессы, в которых используются пористые (ультрафильтрация и микрофильтрация) и непористые мембраны (газоразделение и первапорация). Существующие модели можно классифицировать по тому, используется ли в них феноменологический подход или термодинамика необратимых процессов, с одной стороны, или подход, основаный на модели пор и механизме растворения и диффузии, с другой стороны. Во всех феноменологических моделях реализуется принцип черного ящика , т. е. они не дают информации о том, как в действительности протекает процесс разделения. В механистических моделях пытаются связать параметры процессов разделения со структурными параметрами мембран и описать на этой основе поведение смесей. Этот тип моделей уже дает определенную информацию о реальном процессе разделения и о факторах, которые на него влияют. [c.259]

Введение в мембранную технологию (1999) -- [ c.6 , c.19 , c.21 , c.22 , c.25 , c.26 , c.27 , c.34 , c.49 , c.65 , c.69 , c.77 , c.89 , c.90 , c.105 , c.128 , c.137 , c.139 , c.167 , c.197 , c.198 , c.226 , c.259 , c.263 , c.266 , c.276 , c.280 , c.294 , c.307 , c.308 , c.326 , c.338 , c.369 , c.382 , c.383 , c.391 , c.397 , c.398 , c.399 , c.419 , c.420 , c.424 , c.438 , c.439 , c.447 , c.454 , c.490 , c.490 , c.491 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология