Мембраны активный слой

На рис. 1У-6 схематично показан разрез мембраны по толщине в нерабочем (а) и рабочем (б и в) состояниях (масштаб рисунка не позволяет соблюсти пропорции — размер пор в активном слое в действительности значительно меньше). В нормальном положении мембраны активный слой, опираясь на крупнопористую основу, при повышении давления уплотняется (рис. У-б, б), в результате чего увеличивается селективность (рис. 1У-6, г). Максимум на кривой проницаемости (рис. 1У-5, а, в и 1У-б, г) объясняется тем, что снижение эффективной площади мембраны (вследствие уменьшения пор в активном слое) происходит быстрее, чем увеличение движущей силы процесса за счет повышения рабочего давления. [c.178]

На рис. 1-39 схематично показан разрез мембраны по толщине в нерабочем (а) и рабочем (б) и (в) состояниях (масштаб рисунка не позволяет соблюсти пропорции — размер пор в активном слое в действительности значительно меньше). В нормальном положении мембраны активный слой, опираясь на крупнопористую основу, при повышении давления уплотняется (рис. 1-39, б), в результате чего увеличивается селективность (рис. 1-39, г). Максимум на кривой [c.74]

При расчете приняты следующие допущения [17] исходный газовый поток подается на активный слой мембраны поток в пористом слое направлен перпендикулярно к поверхности мембраны сопротивлением пористой подложки можно пренебречь, т. е. падения давления в пористом слое не происходит перемешивание пермеата различного (по длине канала) состава в пористом слое не происходит перенос в пористом слое происходит преимущественно конвекцией коэффициенты проницаемости компонентов разделяемой смеси не зависят от давления и концентрации движение потока пермеата внутри волокна описывается уравнением Гагена — Пуазейля деформацией полого волокна под действием разности давлений можно пренебречь. [c.173]

На этом осмометре с ис пользова нием ацетатцеллюлозных мембран серии МГА-95 производства ВНИИСС были проведены измерения осмотического давления динамическим и статическим методами. Во всех случаях мембраны располагались активным слоем к раствору. При динамическом методе в камере с раствором создавали давление, большее или меньшее осмотического, и по скорости потока растворителя через [c.41]

Детальное изучение структуры ацетатцеллюлозной мембраны с помощью электронного микроскопа [50] выявило не два, а три слоя (А — активный слой, В — подслой, С — пористая подложка), различающиеся по размеру пор. Соотношение толщин А-слоя (6а) и В-слоя (бв) зависит от технологии приготовления мембран, в частности от времени испарения растворителя (рис. И-З). Важное следствие из этого рисунка — снижение толщины активного слоя с увеличением времени испарения растворителя, что необходимо у читывать при разработке технологии получения полупроницаемых мембран. [c.49]

Активный слой полупроницаемой мембраны содержит в основном связанную воду, а остальной объем мембраны содержит и связанную, и большое количество капиллярной воды, что обусловлено большей плотностью полимера в активной зоне мембраны. [c.68]

Основные достоинства плазменного способа синтеза мембран заключаются в следующем образование сухих мембран (таким образом, хранение и транспортирование их не требуют специальных предосторожностей), возможность регулирования толщины полимеризационного (т. е. активного) слоя мембраны, высокая адгезия полимерной пленки к подложке, высокая селективность при очень тонком полимеризаци-онном слое (от 1 мкм и менее), низкое давление осаждения полимера из плазмы, возможность осаждения на различных по форме и материалу подложках, минимальное сжатие мембраны в процессе работы (так как плотность осажденной на подложке пленки велика), сравнительно малое время образования мембраны (от 10 до 15 мин), возможность получения мембран на основе широкого ряда полимеров. [c.81]

Петля гистерезиса С = /(Р) для ацетатцеллюлозных мембран а — нормальное положение мембраны № 1 (с менее жесткой структурой) — активным слоем к раствору 6 — противоположное положение мембраны № 1 в — нормальное положение мембраны № 2 (с более жесткой структурой) г — противоположное положение мембраны № 2. [c.178]

В положении мембраны, противоположном нормальному (рис. 1У-6, а), активный слой, не опираясь на крупнопористую основу, при увеличении давления испытывает повышенные деформации, приводящие к расширению пор. В результате доля связанной жидкости (см. стр. 200) в общем истоке через мембрану уменьшается, а селективность, начиная с некоторого давления (в диапазоне 5,0—7,0 МПа), резко снижается (рис. 1У-6, д) по сравнению с нормальным положением мембраны (рис. 1У-6, г). Кривые проницаемости в этом случае (рис. 1У-5, б. г) и (1У-6, д) пе образуют максимума вследствие непрерывного увеличения эффективной площади мембраны (рис. 1У-6, в). [c.179]

В процессе разделения ПАВ адсорбируется на границе раздела мембрана — раствор и образует на поверхности мембраны жидкий селективный слой. Поэтому такие мембраны принято называть жидки-м и . Жидкие мембраны образуются за счет поверхностной активности молекул в растворе. С увеличением содержания ПАВ селективность мембраны возрастает, а проницаемость падает до тех пор, пока не будет достигнута критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). При этой концентрации селективность и проницаемость достигают своих постоянных значений (рис. IV-23). Причиной этого является растущее покрытие поверхности раздела мембрана — раствор слоем адсорбированных молекул ПАВ. Этот слой увеличивает сопротивление прохождению как воды, так и соли вплоть до достижения ККМ, при которой покрытие нижележащей ацетатцеллюлозной мембраны полностью завершено. Инфракрасные спектры ПАВ показали сильное взаимодействие между гидрофильными группами эффективной добавки и молекулами воды (подробнее о механизме данного процесса см. стр. 212). [c.197]

Мембрана с анизотропной структурой состоит из тонкого поверхностного слоя на микропористой подложке . Разделение происходит на поверхностном активном слое, и практически весь перепад давления приходится на этот слой. [c.563]

Пористые мембраны нашли широкое применение прежде всего в процессах обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации, реже-для разделения газов. Они имеют как анизотропную, так и изотропную структуру. Мембраны с анизотропной структурой имеют поверхностный тонкопористый слой толщиной 0,25-0,5 мкм (называемый активным, или селективным), представляющий собой селективный барьер. Компоненты смеси разделяются именно этим слоем, располагаемым со стороны разделяемой смеси. Крупнопористый слой толщиной примерно 100-200 мкм, находящийся под активным слоем, является подложкой, повышающей механическую прочность мембраны. Мембраны с анизотропной структурой характеризуются высокой удельной производительностью, более медленной закупоркой пор в процессе их эксплуатации. Срок службы этих мембран определяется главным образом химической стойкостью материала мембран в перерабатываемых средах. Для мембран с изотропной структурой характерно быстрое снижение проницаемости вследствие закупорки пор коллоидными или взвешенными частицами, часто содержащимися в разделяемых растворах. [c.315]

Основные достоинства плазменного синтеза мембран заключаются в следующем образование сухих мембран, что упрощает их хранение и транспортирование возможность регулирования толщины полимеризационного (т.е. активного) слоя мембраны возможность осаждения на различных по форме и материалу подложках и применения широкого ряда полимеров сравнительно небольшая продолжительность получения мембраны. [c.321]

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]

На рис. 17.5 схематично показано поперечное сечение мембраны в нерабочем (а) и в рабочем (б) состояниях. Активный слой 1 мембраны, опираясь на подложку 2, при повышении давления уплотняется и деформируется, в результате чего уменьшается размер пор и увеличивается селективность. При снижении давления остаточная деформация (гистерезис) активного слоя приводит к тому, что кривая проницаемости G = f(P) располагается ниже первоначальной, а кривая селективности Ф = /( )—выше первоначальной, как видно из графиков рис. 17.6, а, б. Образовавшуюся гистерезисную петлю обычно используют как характеристику мембраны, определяющую срок ее службы чем меньше площадь гистерезисной петли, тем более продолжительно может работать мембрана в аппарате. [c.434]

Разделяемая система обычно приводится в контакт с активным слоем мембраны, который обеспечивает высокую разделяющую способность мембраны, а пористая матрица — высокую проницаемость. Для формования асимметричных мембран из поверхностного слоя жидкой пленки или волокна испаряют часть растворителя, вследствие чего кон центрация полимера в этом слое повышается. При погружении жидкой пленки или нити в осадительную ванну распад на фазы в поверхностном и внутренних слоях проходит с разной скоростью. Вследствие повышенной концентрации полимера в поверхностном слое концентрация зародышей структурообразования в нем выше, чем в остальной массе раствора. Поэтому осаждение полимера в поверхностном слое происходит быстрее, чем в остальной массе. В результате в поверхностном слое образуется большее число мелких элементов структуры и малых межструктурных объемов, чем в рыхлой матрице. [c.99]

К — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К) г — радиус поры мембраны (в активном слое), нм, мкм удельная теплота парообразования, Дж/кг [c.373]

Ионный транспорт на стадиях 1, 4 и 5 лимитируется переносом в диффузионных слоях, граничащих с активным слоем мембраны. Определение профиля концентрации ионов в этих слоях сводится к решению системы уравнений конвективной электродиффузии ионов в поверхностном слое раствора смешанного электролита. Допустим, что свойства раствора не зависят от концентрации растворенных веществ и оиределяются их предельными значениями. [c.385]

Проблема снижения энергозатрат в хлорном электролизе является объектом внимания всех стран, производящих хлор. Одним из путей решения этой задачи является снижение омических потерь в электролите путем сближения электродов и диафрагмы. К 1980 г. относятся первые публикации о хлорных электролизерах, в которых расстояние между мембраной и электродами сведено до минимума путем нанесения активных слоев катода и анода непосредственно на мембрану. Взаимное расположение мембраны и электродов в монополярной ячейке с ну- [c.83]

Помимо описанных способов пористые мембраны могут быть получены путем удаления из монолитных пленок порофоров, введенных в них при формовании [8, с. 169]. Поскольку с увеличением селективности мембран уменьшается их производительность, а производительность обратно пропорциональна их толщине, оказывается целесообразным формовать двухслойные мембраны (рис. Х.1). Верхний активный слой, составляющий 0,25% толщины мембраны, обеспечивает ее селективность остальная часть мембраны, играющая роль несущей подложки, обеспечивает ее механическую прочность [4]. [c.111]

Если отложить на графике значения Ф в зависимости от логарифма отношения г/Р (рис. 2.23), получим теоретическую кривую, которая напоминает экспериментальную кривую для обычной фильтрации (рис. 2.24, а). В том случае, когда первичная адсорбция и (или) блокировка все же протекают, кривые приобретают неправильную форму (рис. 2.24,6). Условия, при которых первичная адсорбция и (или) блокировка могут проходить, зависят от таких факторов, как концентрация раствора, профильтрованный объем и сила взаимодействий мембрана — растворенное вещество. Первичная адсорбция реализуется наиболее легко в растворах с высокой начальной концентрацией, при высоких давлениях фильтрации, использовании тонких мембран и в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ). Когда диаметр поры намного шире диаметра растворенных частиц, получаются кривые типа I (см. рис. 2.24). Если размер поры того же порядка, что и размер частицы, то могут получаться кривые типа П—IV. Низкие начальные значения f обусловлены первичной адсорбцией растворенного вещества на мембране или в ее порах. После того как внешняя и внутренняя поверхности мембраны покрылись слоем растворенного вещества, растворенное вещество либо появляется в фильтрате в неизменной концентрации (кривая I), либо f выравнивается, либо медленно возрастает (см. рис. 2.24, а). При аномальной фильтрации, когда происходит блокировка, f достигнет максимума, после чего будет уменьшаться (см. рис. 2.24, б). [c.63]

При добавлении некоторых поверхностно-активных веществ в питающий раствор они способны образовывать мембрану не только при внедрении в пористую подложку, но и при самопроизвольном концентрировании на границе раздела между жидким раствором и плотной мембраной в твердом состоянии, сквозь которую они не могут проникать. Поскольку концентрированные межфазные слои сохраняются в жидком состоянии, их можно рассматривать как поверхностно-активные мембраны. Двойной слой, состоящий из плотной мембраны и жидкой поверхностно-активной мембраны, образует композиционную структуру, составляющие которой оказывают влияние на проницаемость и селективность. [c.310]

О — коэффициент диффузии компонента раствора Дам — коэффициент диффузии растворителя в мембране с1 —диаметр поры мембраны (в активном слое) [c.11]

К — коэффициент массопередачи КП — концентрационная поляризация Кр — коэффициент разделения к, 0, — расход концентрата, исходной жидкости и растворителя соответ- р ственно 7 —длина межмембранного канала Р —рабочее давление над мембраной р — парциальное давление Д — универсальная газовая постоянная г — радиус поры мембраны (в активном слое) [c.11]

Разновидностью напыленных мембран являются так называемые композитные мембраны. Их получают конденсацией полимера (обычно нецеллюлозного типа) на пористой подложке (например, из полисульфона). Толщина активного слоя этих мембран составляет 25—50 нм [34]. [c.28]

Реальные обратноосмотические (например, ацетатцеллюлозные) мембраны состоят из делящего тонкопористого слоя и значительно более широкопористой основы, обеспечивающей механическую прочность мембраны. Решение уравнений (Х.31)—(Х.36) для бислойной мембраны показало, что ее селективность зависит от того, какой стороной обращена мембрана к потоку [34]. Наилучшим условиям разделения отвечает расположение мембраны активным слоем к потоку. При обратном расположении широкопористый слой мембраны увеличивает толщину неперемешиваемого слоя б. Развитая теория обратноосмотического переноса позволила провести расчеты разделения также и для мембран в виде полых волокон [35]. [c.302]

Рис. 1-39. Деформация (а—в) и изменевие параметров работы (г, д) ацетатцеллюлозной мембраны под действием давления д — исходное состояние — без давления (1 — активный слой г — основная пористая струк-1гура мембраны) б — мембрана под давлением в нормальном положении в — мембрана под давлением в противоположном положении г — нормальное положение мембраны — активным слоем к раствору д — противоположное положение мембраны.

ГИПЕР- И УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИОННЫЕ МЕМБРАНЫ, применяют для разделения р-ров методом обратного осмоса или ультрафильтрации. Наиб, распространены полимерные мембраны в виде пленок, полых нитей и тонких покрытий, нанесенных на подложки, имеющие форму листов или полых цилиндров. Гиперфильтрац. пленочные мембраны имеют асимметричную структуру, причем плотный (активный) слой, занимающий 0,1—0,3% ее толщины, обращен к разделяемой системе и обеспечивает задерживание растворенных в-в (напр., Nad) проницаемость 0,05—0,1 м / (м -сут-МПа) при селективности до 99%. Плотность упаковки в разделит, аппарате до 1000 м /м . Полые нити имеют внеш. диаметр 40—200 мкм, толщину стенки ок. 25% от него проницаемость 0,02—0,06 м /(м <суТ МПа) [c.135]

Природа взаимодействия между исходным раствором и материалом мембраны будет оказывать значительное влияние как на равновесную концентрацию разделяемых веществ в мембранной фазе, так и на скорость транспорта компонентов смеси через мембрану. Необходимо отметить, что выбор полимера для процесса испарения связан с большими ограничениями. Перванорационные мембраны должны обладать не только высокими показателями селективности, производительности и механической прочности, но и выдерживать прямой контакт с органическими растворителями при новышенной температуре. Со стороны пермеата мембрана бывает почти сухой, по крайней мере, при работе по вакуумной схеме, поэтому набухает неравномерно, что влечет за собой дополнительную нагрузку на мембрану. Оптимально удовлетворяют этим требованиям композитные мембраны, в которых механическую, термическую и химическую стойкость обеспечивает практически инертная по отношению к пермеату пористая подложка, а характеристики массопереноса и селективности определяются тонким активным слоем. [c.218]

Необходимым условием эффективного отжига является расстекловывание полимера, так как только в этих условиях с достаточной скоростью проходят релаксационные процессы. Для умеренно гидрофильных полимеров температура стеклования в воде снижается на несколько десятков градусов. Так, для ацетатов целлюлозы, по данным разных авторов [77—81], температура стеклования находится в интервале 155—190 °С. Брайнт и Уолтер показали [82], что в зависимости от степени замещения ацетатов целлюлозы их температура стеклования в воде колеблется в диапазоне 75—100 °С. Именно в этом диапазоне проводят отжиг ацетатных мембран. Так как при отжиге уплотняется не только активный слой мембраны, но и матрица, гидротермическая обработка должна проводиться с большой осторожностью во избежание потери проницаемости мембран, не компенсированной увеличением их селективности. Чрезмерная длительность операции особенно при высокой температуре может привести к почти полной [c.105]

Прежде всего это касается формования тонких пленок полимера на поверхности жидкости [46] с последующим нанесением их на пористые основы. Способ позволяет получать тонкие покрытия вплоть до мономолекулярных слоев [47]. Сущность метода заключается в том, что раствор полимера наносят на поверхность инертной, не смешивающейся с раствором жидкости, имеющей более высокую плотность, чем плотность раствора полимера. В результате растекания раствора на поверхности жидкости и испарения растворителя формуется тонкая пленка. Если под такую пленку подвести пористую подложку и с ее помощью вытянуть пленку, то после удаления инертной жидкости образуется мембрана с очень тонким активным слоем. Процесс нанесения тонких пленок на подложку может быть непрерывным [48]. В этом случае раствор полимера непрерывно стекает на поверхность жидкости по наклонной пластине, а образующаяся пленка вытягивается с поверхности раствора непрерывно движущейся пористой основой. Таким образом можно получать мембраны с толщиной диффузионного слоя от 0,5 до 5 нм. В качестве подложки используют материал с порами размером 50—200 нм. Активный слой можно изготавливать из различных полимеров, например полиакрилонитрила, полибутадиена, полисахаридов, галондпроизводных, силиконовых каучуков и др. [c.155]

Перенос ионов разделяемых веществ через активный слой мембран для обратного осмоса практически не изучен. Заслуживают внимания исследования [8], в которых с помощью радиоактивных индикаторов измеряли диффузионные и конвективные потоки ионов Ка через мембраны для обратного осмоса. При этом пришли к вьшоду, что коэффициенты диффузии ионов в связанной воде акпгеного слоя крайне низки и, следовательно, диффузионная составляющая ионного потока в активном слое пренебрежимо мала. [c.386]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология