Механические свойства ионообменных мембран

В последнее время получили распространение и так называемые гетерогенные мембраны. В последних твердое вещество, обеспечивающее ионный обмен, распределено в непроводящей матрице, которая придает мембране подходящие физико-механические свойства. В качестве подобных инертных веществ используют силиконовый каучук, полиэтилен, полистирол, коллодий и др. Разнообразные электроды этого типа с селективной чувствительностью по ионам SOf, l", ОН , Zn +, Ni + и др. получены при сочетании подходящих ионообменных смол (см. гл., Х1П) с соответствующей инертной матрицей. В других электродах в качестве активного вещества используют различные малорастворимые соли или хелатные комплексы. На этой основе созданы электроды, чувствительные к ионам F , S , I", РО , SO4", К , Na+, Са +, Ag+ и др. [c.343]

Ионообменная мембрана должна обладать общими для всех разделительных устройств свойствами — высокой электропроводностью, химической и механической стойкостью в окислительных средах, стабильностью характеристик, большим сроком службы. Кроме того, ионообменная мембрана должна быть ионоселективной и пропускать меньше воды. Качество ионообменных мембран и их электрохимические характеристики опре- [c.75]

Эффективность процесса электродиализа во многом зависит от свойств ионообменных мембран. Различают два типа таких м е м-бран гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные мембраны получают вводом частиц ионообменных материалов в пленкообразующие смолы. Ионообменные материалы имеют склонность набухать в воде, и поэтому гетерогенные мембраны отличаются малой механической прочностью. В гомогенных мембранах ионообменная часть образует единый комплекс с пленкой. Гомогенные мембраны получают или полимеризацией смеси реагентов, причем один из них должен содержать ионообменную группу, или введением ионообменных групп в уже готовые пленки. Для повышения прочности мембран их обычно формуют на упрочняющих сетках. [c.111]

Установлено, однако, что окончательно сформированные в одинаковых условиях ферроцианидные мембраны практически не меняют своих свойств от того, какие анионы присутствуют в омывающем их растворе [1225]. Это позволяет сделать вывод, что влияние анионов на ионообменные свойства ферроцианидных мембран обусловлено вхождением их в решетку осадка в момент его формирования. Возможно, именно этим обусловлена зависимость структуры и механических свойств ферроцианидных мембран от условий их получения [1200]. [c.213]

В нашей лаборатории исследован ряд гетерогенных мембран на основе ионообменных смол КУ-2, ЭДЭ-10П, АВ-17 (предварительно испытанных в Институте гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана на токсичность) и различных полимерных связующих материалов Наилучшими оказались армированные мембраны МК-40, МА-40, МА-41 обладающие высокими показателями электрохимических и механических свойств и выдерживающие при работе давление до 4 ат . В 1963 г. начат промышленный выпуск мембран МК-40 и МА-40 -1 . [c.289]

Степень совершенства процесса электродиализа во многом зависит от свойств ионообменных мембран. Различают два типа мембран гомогенные и гетерогенные. Качество мембран характеризуется их толщиной, склонностью к набуханию, механической прочностью, селективностью, удельным электрическим сопротивлением и т. д. Наиболее качественные мембраны имеют малое электрическое сопротивление, небольшую толщину и слабую склонность к набуханию. [c.99]

Существуют мембраны гомогенные и гетерогенные. Гомогенные мембраны состоят из однофазного индивидуального вещества. В состав гетерогенных мембран входят вещество-ионообменник и инертные вещества, необходимые для придания определенных механических свойств мембране. Ионообменные мембраны готовят как из твердых, так и из жидких материалов. Твердые гомогенные мембраны готовят из стекла (стеклянные электроды), содержащего композицию из щелочных силикатов, из синтетических полимеров, содержащих кислотные или основные функциональные группы, из кристаллов неорганических солей (в форме вырезанной пластинки или спрессованной таблетки) и [c.55]

Механическая прочность и эластичность, характеризуемая относительным удлинением при разрыве, являются одними из основных показателей при оценке эксплуатационной пригодности ионообменных мембран. Резкое ухудшение механических свойств мембран ограничивает возможности их использования при температурах выше 50—70° [Ч и интегральных дозах облучения 100—400 Мрад. Несмотря на очевидную актуальность, исследования механических свойств мембран до сих пор проводили лишь эпизодически. Наличие в ионообменных мембранах функциональных групп и сорбированной воды делает их качественно отличным материалом от обычных полимеров. Поэтому следует относиться с осторожностью к распространению на ионообменные мембраны закономерностей изменения механических свойств, наблюдаемых на обычных полимерных материалах. [c.33]

Катионообменная мембрана весьма чувствительна к примесям некоторых ионов, присутствующих в рассоле, особенно ионов кальция и магния. Эти ионы образуют внутри мембраны и на ее поверхности нерастворимые соединения, приводящие к механическому разрушению мембраны, ухудшению ее физикохимических свойств и снижению выхода по току продуктов электролиза. Поэтому после обычной стадии содово-каустической очистки рассола необходимо проводить тонкую очистку от ионов -кальция и магния путем пропускания рассола через колонну с ионообменной смолой. [c.173]

Полиэтиленимин и его производные находят широкое применение в технике, главным образом в качестве вспомогательных веществ, улучшающих свойства различных материалов или ускоряющих технологические процессы их производства. Прежде всего здесь следует отметить целлюлозно-бумажную промышленность, в которой полиэтиленимин является весьма эффективным многоцелевым агентом. Другая, не менее важная область его применения связана с использованием в качестве адгезива для приготовления слоистых материалов или повышения механической прочности неоднородных композиций. Весьма перспективным является также использование полиэтиленимина в качестве флоккулянта для осветления воды и удаления аллювиальных отложений в установках, использующих природную воду. Наконец, единственную область, где полиэтиленимин используется в качестве основного материала, составляют различные ионообменные смолы, пленки и мембраны. [c.177]

Гомогенные мембраны состоят только из ионообменного компонента, а гетерогенные мембраны содержат два и более компонентов, причем ионит размером частиц 1—50 мкм распределен в инертном (не обладающем ионообменными свойствами) термопластичном полимере, который придает мембране эластичность и механическую прочность. Гетерогенные ионитовые мембраны могут быть разделены на компоненты, например, экстрактивным растворением. [c.230]

Исследование механических свойств ионообменных мембран выполняли на универсальной разрывной машине УМИВ-1В [ ], в которой вместо печи был установлен цилиндр из органического стекла, снабженный штуцерами для циркуляции воды от ультратермостата. Во время испытания образец мембраны всегда был погружен в воду при температуре, отличающейся от заданной не более чем на +0.2°. При снятии термомеханических кривых постоянство скорости возрастания температуры (3.2°/мин.) обеспечивалось равномерным вращением магнита контактного термометра электродвигателем СД-54. Образец мембраны для испытаний вырезали при помощи специального ножа, имеющего форму двойной лопаточки. Погрешность калибровки и отсчета усилия и растяжения не превышала 2 отн.%. [c.33]

Исследование механических свойств ионообменных мембран обычно выполняют по методикам, принятым для резины (ГОСТ 270—53, ГОСТ 270—64) [ ] или тонких пленок [ ]. В большинстве случаев не принимается никаких мер по защите образца от высушивания во время испытаний, хотя очевидно, что механические свойства высушенных и набухших мембран не тождественны. Например, прочность и относительное удлинение при разрыве мембраны МКРП в К-форме, набухшей в воде, составляют 139 кг/см и 173%, а воздушно-сухой — 283 кг/см и 80%, соответственно. [c.33]

Привитая сополимеризация широко используется для модификации поверхностных свойств полимерных (натуральные и синтетические волокм, пленки) и неполймерных материалов (глины, стеклянные волокна). В результате прививки происходит изменение физико-механических свойств, термостойкости, химической стойкости, водопоглощения, погодостойкости, адгезии, стойкости к воздействию микроорганизмов, смачиваемости и электрических свойств модифицируемых поверхностей, их цвета. С помощью прививки можно регулировать газо- и паро-проницаемость полимерных пленок и волокон, получать ионообменные мембраны. [c.63]

Ионообменные мембраны. Иониты на основе искусственных смол, выпускаемые промышленностью в виде пленок или пластин, называют ионообменными мембранами. Ионогенными группами мембран являются сульфо-группы или остатки четвертичных оснований. Вследствие высокой плотности зарядов мембраны проявляют свойства селективных ионитов. При прохождении через мембрану ионы, имеющие одинаковый заряд с ионами мембраны, отталкиваются ею. По способу изготовления различают гомогенные и- гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны изготовляют методами литья из гелей ионитов. Для повышения механической прочности мембран их осаждают на носителях, таких, как стекловолокно или текстильные волокна. При изготовлении гетерогенных мембран спрессовывают тонкоизмельчен-ные гранулы ионита с инертным связующим (коллодионная пленка). Эти мембраны находят применение при определении активностей ионов и в электродиализе. [c.379]

Выпускаемые промышленностью Японии одновалентно-селективные ионообменные мембраны обладают всеми необходимыми свойствами - механической прочностью и стабильностью размеров, большой долговечностью и химической устойчивостью. Некоторые типы таких мембран являются гомогенными, другие упрочнены тканой сеткой. Армированные сеткой мембраны бопее прочны, удобнее в обращении, устойчивее к деформирующим усилиям, однако их электрическое сопротивление обычно несколько выше, чем сопротивление неупрочненных мембран. [c.98]

Ионообменные мембраны — важнейшая основная часть элект-родиализных опреснительных установок. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется разработке более совершенных ионообменных мембран с оптимальными электрохимическими и механическими свойствами. Толщина мембран в значительной степени влияет на ее механическую прочность от толщины мембраны в свою очередь зависит ее электрическое сопротивление. Идеальная мембрана должна иметь толщину, равную нескольким молекулам, что практически не осуществимо, так как такая мембрана весьма хрупкая, легко прогибается под давлением и оказывает. слабое сопротивление ударам и вибрациям, а также поддается пластической деформации. [c.55]

Опыт эксплуатации мембранных электролизеров показал, что наличие в рассоле,поступащем на электролиз, значительных количеств многовалентных катионов Са " , и других отрицательно влияет на работоспособность ионообменной мембраны снижается выход по току, возрастает напряжение, ухудшаются механические свойства. При продолжительных испытаниях наблвдались мивроразрывы по мембране, хорошо видимые в оптический микроскоп. Анализ результатов проведенных исследований с учетом сообщений зарубежных фирм позволяет сделать вывод о том, что требования к чистоте рассола будут различными в зависимости от концентрации производимой щелочи. Как видно из рис. 2,для нормальной работы мембраны в течение длительного срока при получении годной щелочи содержание кальция в рассоле не должно превышать 0,1 мг/л. При использовании более эффективных мембран, позволяющих поднять концентрацию щелочи до 30-40 мае. 5, в рассоле можно допустить содержание не более 0,05 мг/л каль- [c.51]

Теллур в анодном сплаве находится в виде механической примеси теллурида серебра Ag2Te в чистом серебре. Теллур, как элемент с амфотерными свойствами, в зависимости от рН среды может переходить в раствор как в виде анионов, так и в виде катионов. В кислой среде теллур находится в виде катионов Те +, в щелочной — в виде теллурат- и теллурит-ионов ТеО и ТеО [1, 2]. Для того чтобы полностью исключить попадание теллура в катодное пространство при наличии катионитовой мембраны, в анолите необходимо поддерживать щелочную среду (осуществить же это невозможно, так как в этом случае серебро будет выпадать в виде окиси серебра) или по возможности низкую кислотность, достаточную для того, чтобы серебро переходило в раствор в виде AgNOз. Очевидно, на характер перехода в раствор теллура в той или иной форме будет влиять и плотность тока. Как показала практика, до 80% теллура переходит в шлам в виде металлического теллура и Ag2Te, а также в виде теллу-ритов и теллуратов серебра. При использовании фильтрующей тканевой диафрагмы в катодный осадок теллур может попадать также из мелко взмученного шлама при применении ионообменной мембраны это полностью исключается. [c.262]

Чувствительным критерием к оценке превращений в макромолекуле ионообменных мембран могут служить изменения разрущающего напряжения и относительного удлинения при разрыве. Оба свойства ионообменных мембран зависят от содержания функциональных групп и воды в набухше.м материале и от свойств полимерной матрицы. Чем выше содержание функциональных групп и осмотической воды, тем больше упругих сил матрицы затрачивается на компенсацию давления набухания и соответственно меньше должна быть прочность мембран при разрыве. С другой стороны, сорбированная вода в фазе ионита играет роль низкомолекулярного пластификатора и при ее удалении снижаются эластичность и относительное удлинение при разрыве. Приведенные выше закономерности подтверждаются экспериментальными данными [66]. Так, после нагревания в воде при 348 К в течение 24, 72, 96, 144 и 240 ч обменная емкость мембраны Анкалит К-2 (Н+) снижалась с 1,00 соответственно до 0,68 0,39 0,32 0,24 и 0,16 моль/кг набухшего материала, а разрушающее напряжение монотонно возрастало (рис. 9.2). При этом относительное удлинение и линейные размеры мембраны снижались. Поскольку мембрана во время эксплуатации находится в закрепленном состоянии, то сокращение ее линейных размеров при отсутствии релаксации должно вызвать появление дополнительных напряжений, близких к разрушающим (кривая 2, рис. 9.2). В слабо сшитых мембранах типа МКРП, МПФС-26, РМК-101 даже непродолжительное нагревание в воде без изменения обменной емкости приводит к разбуханию полимерной матрицы и резкому снижению прочности при разрыве, нередко к полной потере механической прочности [66]. В гетерогенных мембранах уже при 373 К помимо изменений свойств полимерной матрицы при нагревании в воде происходит расслоение материала на составляющие компоненты (армирующая ткань, связующий полимер и ионит), и при продолжительных испытаниях речь может идти уже не о мембранах, а об их отдельных компонентах. Так, по [c.208]

Поскольку ионообменные мембраны в практических условиях работают при различных скоростях деформации (от постоянно действующего напряжения до гидравлических ударов), несомненный интерес представляют данные по влиянию скорости растяжения на механические свойства. Данные рис. 4 свидетельствуют, что механическая прочность мембран растет, относительное удлинение мембран МКРП падает, а МПФС-26 растет с увеличением скорости деформации образцов. Однако абсолютные величины изменений механической прочности и относительного удлинения мембран не превышают 20% в широком интервале скоростей деформации и для практических расчетов можно принять, что они не зависят от последней. [c.36]

Известно, что гомогенные мембраны значительно превосходят гетерогенные по электрохимическим свойствам, но уступают последним по механической прочности. Новым и весьма перспективным направлением является получение интерполимерных мембран, имеющих более однородное строение, чем гетерогенные, и обладающих высокими механическими свойствами. Несмотря на большое количество литературы и патентов по методам получения ионообменных мембран, в настоящее время нет работ, в которых были бы освещены различные вопросы технологии получения ионообменных мембран и пути ее дальнейшего развития. [c.6]

Гомогенные ионитовые мембраны, обычно имеющие упрочняющую подложку, как правило, механически непрочны, не отличаются эластичностью и даже при небольшом перегибе дают трещины. Именно недостаточная механическая прочность мешает широкому применению гомогенных ионитовых мембран. Для гетерогенных ионитовых мембран механическая прочность, эластичность и гибкость определяются свойствами выбранного инертного связующего материала и содержанием его в мембране. Чем выше эластичность связующего материала и количество его в мембране, тем выше ее механические свойства. Известно, что увеличение набуха-емости ионообменной смолы, входящей в состав мембраны, ухудшает ее механическую прочность. Толщина ионитовых мембран обычно выбирается в пределах 0,3—1,0 мм, так как ее увеличение приводит к уменьшению эластичности. Значительно улучшить механическую прочность гетерогенных мем- [c.46]

Возникновение потенциала асимметрии возможно при химических воздействиях на поверхность электрода (протравливание щелочами или плавиковой кислотой), механических повреждениях (стачивание, шлифование), адсорбции жиров, белков и других поверхностно-активных веществ. К наиболее важным причинам возникновения потенциала асимметрии относится изменение сорбционной способности стекла по отношению к воде при термической обработке в процессе изготовления электрода. Некоторый вклад вносит дегидратация набухшего поверхностного слоя (высушивание или выдерживание в дегидратирующем растворе). Возникновению потенциала асимметрии способствует неодинаковое напряжение на двух сторонах стеклянной мембраны. Если пустсЛ-ы кремнийкислородной решетки на одной ее поверхности отличаются по форме от пустот на другой поверхности, то нарушается равновесие переноса ионов между стеклом и раствором и возникает потенциал асимметрии. В общем, любое воздействие, способное изменить состав или ионообменные свойства мембраны, влияет на потенциал асимметрии стеклянного электрода и может привести к ошибкам в измерениях pH. Мешающее действие потенциала асимметрии компенсирзтот при настройке рН-метров по стандартным буферным растворам, имеющим постоянную и точно известную концентрацию ионов водорода. [c.188]

Впервые мембраны из ионообменных материалов с удовлевтори-тельными механическими и электрохимическими свойствами были получены в 1950 г. [1, 21. На протяжении всех последующих лет основные усилия исследователей были направлены в первую очередь на разработку метода деминерализации воды электродиализом. Обзор проделанных в этом направлении работ переведен недавно на русский язык [31. Накопленный опыт и многообразные физико-химические исследования, проведенные при освоении электродиализного опреснения, создали благоприятные условия для развития смежных областей применения электродиализа. [c.70]

Некоторые возможные усовершенствования этих методов оли-саны в литературе. Вообще, получение ионообменных мембран, обладающих механическими и электрохимическими свойствами и сроком. службы, необходимыми для успешного проведения промышленного процесса электродиализа, является искусством, требующим большого опыта. Производственники, имеющие дело с этими процессами, обычно предпочитают использовать уже готовые, имеющиеся в промышленности мембраны. Некоторые из особенно важных свойств таких мембран приведены в табл. 3, где перечисляются также компании, которые занимаются производ-ств0)М этих мембран. [c.127]

О бумаге из стеклянного волокна упоминает Стрейн с сотрудниками, о хроматографии на стеклянной шерсти —Лонгенэкер. Недостатком стекла является его хрупкость, достоинствами — несколько меньшая адсорбционная способность по отношению к ионам и стойкость к действию некоторых реактивов. Мэй разделял на найлоновом волокне жирные кислоты с 8—18 атомами углерода в цепи. Мембраны из ионообменных смол (Кресс-ман, Вестермарк) также воспроизводят механические и геометрические свойства бумаги. [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология