Приготовление полупроницаемых мембран

Ультрафильтрация — процесс разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в жидкой фазе с использованием селективных мембран, пропускающих преимущественно или только молекулы низкомолекулярных соединений. Движущей силой ультрафильтрации является разность давлений (рабочего и атмосферного) по обе стороны мембраны. Обычно ультрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких давлениях 0,3—1 МН/м (3— 10 кгс/см2). Обратный осмос и ультрафильтрация имеют много общего. Для их осуществления, например, используются полупроницаемые мембраны, приготовленные из одного и того же материала, но имеющие различные размеры пор. Аппараты для этих процессов аналогичны. Однако необходимо отметить, что механизм процессов обратного осмоса и ультрафильтрации различен (см. стр. 83). [c.12]

Совместное рассмотрение в данной книге обратного осмоса и ультрафильтрации не случайно, так как эти процессы имеют много общего. Для их осуществления, например, используются полупроницаемые мембраны, приготовленные из одного и того же материала (но имеющие различные размеры пор). Аналогичны и аппараты для проведения этих процессов. Однако механизм процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, как будет показано в гл. IV, различен. [c.14]

Полупроницаемые мембраны бывают животного и растительного происхождения (стенки кишок, мочевого пузыря, различные растительные ткани и т. п.). Они могут быть и искусственного приготовления (пергаментная бумага, целлофан, пленки из коллодия). Часто пользуются полупроницаемыми перепонками, приготовляемыми [c.173]

Этот метод основан на фильтрации растворов под высоким давлением через соответственно приготовленные ацетилцеллюлозные мембраны на пористых трубах. При этом фильтрат имеет значительно меиьшую концентрацию растворенных веществ, чем в исходном растворе. Метод опреснения воды гиперфильтрацией основан на фильтрации соленой воды через полупроницаемые мембраны, пропускающие воду, но задерживающие гидратированные ионы растворенных в воде солей. [c.77]

Полупроницаемые мембраны бывают животного и растительного происхождения (стенки кишок, мочевого пузыря, различные растительные ткани и т. п.). Они могут быть и искусственного приготовления (пергаментная бумага, целлофан, пленки из коллодия). Часто пользуются полупроницаемыми перепонками, приготовляемыми путем химической реакции обмена (осадочные мембраны). Одна из лучших среди них имеет состав, выражаемый формулой Спа [Ре (СМ) ]. Ее можно получить при помощи следующей реакции, осуществляемой в порах, например, неглазированной или стеклянной пористой пластинки [c.223]

Современные представления о капиллярно-фильтрационной модели механизма полупроницаемости (см. стр. 87) позволяют сделать вывод о возможности получения пористых селективных мембран для обратного осмоса и ультрафильтрации на основе практически любого лиофильного материала. Наибольшее практическое распространение получили синтетические полимерные мембраны, приготовленные по специальной технологии. [c.30]

Определенные трудности возникают в процессе приготовления и работы с гелями, имеющими низкую ко нцентрацию акриламида. Разбавленные гели полиакриламида способны настолько прочно связываться со стеклянными стенками, что их невозможно извлечь без повреждений. Поэтому рекомендуется использовать пластмассовые трубки (из плексигласа или перспекса) [777]. В этом случае приходится применять приспособление, поддерживающее гель снизу, для предотвращения его выскальзывания из трубки. С этой целью перед заполнением трубки гелеобразующим раствором ее нижнее отверстие закрывают кружками фильтровальной бумаги, ацетата целлюлозы, нитроцеллюлозного фильтра или полупроницаемой мембраны с помощью резинового или пластмассового кольца, надетого на нижний конец трубки. Таким образом обеспечивается электропроводимость. Можно также применять пробку из более концентрированного полиакриламидного геля. [c.371]

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]

Природа полупроницаемой перегородки в зависимости от системы, подвергаемой диализу, может быть различной. Ранее в качестве мембраны использовали бычий пузырь или пергамент. В настоящее время чаще всего применяют мембраны, приготовленные из коллодия — раствора нитрата целлюлозы. Эти перепонки очень удобны, так как их легко изготовить с порами любого диаметра. Нужная пористость коллодиевой.мембраны обеспечивается путем подбора растворителя для нитрата целлюлозы и условии сушки [c.256]

Другое преимущество метода измерения осмотического давления заключается в том, что тогда как другие коллигативные свойства являются мерой суммы концентрации всех растворенных веществ, осмотическое давление является мерой концентрации только тех растворенных веществ, которые не проникают через соответствующую полупроницаемую мембрану. Такие мембраны, приготовленные из целлофана или коллодия, обычно содержат поры, через которые могут проникать молекулы с молекулярным весом до 10 000, а молекулы с большим молекулярным весом— [c.248]

Осажденные мембраны получают продавливанием через микропористую подложку какой-либо суспензии, содержащей небольшое количество тонкодиспергированного вещества, которое тонким слоем осаждается на подложке. При дальнейшей обработке (обычно термической) па поверхности подложки образуется полупроницаемый слой, который сохраняет свои селективные свойства длительное время. Наиболее разработана технология получения осажденных мембран на основе окиси графита. Для приготовления таких мембран [80] применяется окись графита (ОГ), получающаяся окислением химически очищенного кристаллического чешуйчатого графита высокой чистоты смесью сильных окислителей. Окись графита получают в виде водной суспензии концентрацией 0,01%. Затем ОГ из суспензии осаждается на пористой подложке. После высушивания при комнатной температуре наносится следующий слой ОГ. Установлено [81], что оптимальное число слоев пленок из ОГ па пористой подложке лежит в пределах примерно от 6 до 10. [c.40]

Обратный осмос. Обратный осмос принципиально отличается от описанных выше технологий. Пиво под высоким давлением (от 30 до 50 бар) прогоняется через аппарат с полупроницаемой мембраной. Вода и соединения с низкой молекулярной массой (в частности, этиловый спирт) проходят сквозь мембрану, а другие соединения ею задерживаются. Данная технология имеет то преимущество, что работа осушествляется при низкой температуре и не происходит теплового разрушения пива. Из ароматических соединений теряются лишь соединения с низкой молекулярной массой, и для компенсации потерь воды следует разбавлять начальное пиво водой. Разбавление водой также препятствует забиванию мембраны. Подробнее о методе обратного осмоса см. [119]. В приготовленном по такой технологии пиве содержится гораздо больше сложных эфиров и высших спиртов, чем в пиве, приготовленном выпариванием [47]. При этом производить пиво с содержанием спирта менее 0,5% методом обратного осмоса экономически нецелесообразно. [c.77]

Опыт 4. Приготовление мембран и проведение диализа. Диализ — один из методов, применяемый в коллоидной химии для очистки коллоидных растворов от примесей. Метод основан на применении полупроницаемых мембран, которые свободно пропускают одни компоненты раствора — обычно молекулы или ионы растворителя и другие низкомолекулярные вещества — и не пропускают (или ограниченно пропускают) частицы дисперсной фазы. Мембраны принято рассматривать как пористые структуры, пронизанные капиллярами неправильной формы, через которые проходит жидкость с растворенными в ней молекулами и ионами. [c.152]

Все эти требования трудносовместимы. Существует около 50 конструкций осмометров, из которых даже наилучшие, например осмометр Фуосса и Мида (1943 г.), не лишены недостатков. Разработано также множество рецептов для приготовления полупроницаемых мембран в последнее время их изготавливают в основном из синтетических полимеров. Особыми, весьма сложными методами удается изготавливать мембраны, с помощью которых можно определять молекулярные массы до 2000, однако обычно считается, что мембранами можно разделить (не пропускать) молекулы с массой более 30 ООО. Кроме методов, основанных на измерении равновесного уровня жидкости в осмометре, используются и остроумные динамические методы, в которых осмотическое давление рассчитывается из скорости проникновения растворителя в осмотическую ячейку. Это значительно сокращает время измерений. [c.44]

В Институте биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР разработан метод включения клеток My oba terium globi-formis в полупроницаемые мембраны из поливинилового спирта. Для иммобилизации клеток был приготовлен 10%-ный раствор [c.205]

Для получения легко растворимого поливинилового спирта с нормальной вязкостью его пластифицируют гликолем, глицерином и другими веществами [161]. Поливиниловый спирт применяется в текстильной промышленности для обработки различных тканей как компонент различных аппретирующих составов, шлихт (для придания тканям несминаемости, большей устойчивости при стирке и для снижения усадки) и загусток — для набивки кубовыми красителями [162—180]. Применяется он также в качестве связующего в случае приготовления галоидосеребряных фотографических эмульсий [181—200]. Защитный слой из сложного эфира коричной кислоты и поливинилового спирта одновременно служит связующей средой и светочувствительным веществом [201—-203]. Поливиниловый спирт используется в качестве загустителя печатных красок в полиграфической промышленности [204—207]. Из него получают заливочные электроизоляционные массы [208, 209], губчатые материалы [210— 212], полупроницаемые мембраны [213, 214], иониты — сильноосновные и слабокислые (путем обработки соответствующими веществами) [215, 216] он входит в состав клеевых и смолообразных композиций для различных покрытий [217—228] и применяется в обувной промышленности [229—232], электротехнике [233, 234], медицине [235], косметике [236, 237] и других областях [238—257]. [c.343]

Фирмой Дорр-Оливер (США) разработан и выпускается плоскокамерный ашшрат, в котором отсутствуют не только переточные отверстия, но и разделительные прокладки. Принцип блочной сборки и замены мембранных элементов значительно упропщет монтаж аппаратов. Аппарат (рис. 15.3.1.2) состоит из корпуса прямоугольного сечения, закрываемый крышкой 2, в которой крепятся секции (пакеты) мембранных элементов, состоящих из дренажных пластин 4, одиой стороной закрепленных в несущей плите 3, и приготовленной на их поверхности полупроницаемой мембраны. Мембрану отливают непосредственно на дренажных пластинах 4, опуская собранную секцию в раствор полимера с веществами, образующими мембрану. Пермеат под мембраной по дренажным пластинам проходит сквозь несущую плиту и собирается над ней, а затем по системе малых каналов поступает в общий коллектор 5. Аппараты легко собираются в батарею, в которой мож- [c.390]

Томас ГрэдМ [9] использовал диализ для приготовления чистых золей кремнезема. Обычно они приготовлялись путем нейтрализации раствора силиката натрия и диализа через полупроницаемые мембраны. Если раствор был свежеподкисленным, большое количество кремневой кислоты проходило через мембрану с солями, но если подкисленный раствор сначала подвергался старению, так что кремнезем частично полнмеризовался, то потери кремнезема были минимальными. Херд и Мерц [10] изучали преврашение кремнезема из состояния, способного к диффузии, в состояние, при котором эта способность утрачивается, и нашли, что при pH 7 в золях, только что достигших точки гелеобразования, значительная часть к]н мнезема епш может диффундировать из геля через мембрану. Это указывает на то, что даже когда структура геля уже образована, некоторая часть кремнезема еще не находится в виде агрегатов. Кройт и Постма [11] изучали диализ разбавленных золей (0,8% 5 02), приготовленных путем нейтрализации силиката натрия кислотой, и нашли, что в большинстве золей вязкость продолжает возрастать при старении. [c.91]

Сущность методов этой группы состоит в иммобилизации путем включения клеток в заранее подготовленную или образованную оболочку. Такой оболочкой может служить просто граница раздела фаз между двумя несмешивающимися жидкостями [331]. В этом случае клеточная суспензия эмульгируется в органическом растворителе и затем ресуспендируется в виде капель в водной фазе. Примером заранее приготовленной оболочки является полупроницаемая мембрана, используемая для микро- [c.173]

Соответствующие полупроницаемые мембраны могут быть изготовлены денитрацией нитроцеллюлозы [38 или набуханием продажных целлофановых листов [6, 10]. Автор с успехом пользовался мембранами, приготовленными из нитроцеллюлозы по способу, описанному Мон-тонна и Джилком [38]. Идеальная мембрана должна обладать большим количеством однородных пор такого размера, чтобы допускать наибольшую проницаемость жидкости при одновременном задерживании кауч>ка. [c.145]

Установлено, что полимерные пленки, выпускаемые промышленностью для ультрафильтрации, ионного обмена [158, 169, 170], а также мембраны из коллодия, желатины, целлюлозы и других материалов [171, 1721 не пригодны для обратного осмоса. Полупроницаемые мембраны, полученные Рейде и Спенсером 11731, имеют хорошую селективность, но малую проницаемость (0,4 л/м ч при давлении 40 ат). Мембраны, приготовляемые по специальной прописи из смеси ацетатцеллюлозы, ацетона, воды, перхлората магния и соляной кислоты (соответственно 22,2 66,7 10,0 1,1 и 0,1 весовых процента), позволяют опреснять воду с 5,25 до 0,05% Na l и имеют проницаемость 8,5—18,7 л м ч при рабочем давлении 100—140 ат [158, 1741, срок их службы не менее 6 месяцев [1751. Электронно-микроскопические исследования этих мембран [176—1781 показали, что их активная часть — плотный поверхностный слой толщиной 0,25 мк с очень мелкими порами, которые не представилось возможности обнаружить. Он соединен с губчатой крупнопористой структурой (поры 0,1 мк) толщиной 250 мк, обеспечивающей механическую прочность мембраны и являющейся подложкой селективного поверхностного слоя. Изыскания способов приготовления мембран продолжаются [159, 160, 179—191], так как, по предварительным расчетам 11921, обратный осмос может стать конкурентноспособным с другими способами опреснения воды при повышении проницаемости мембран до 5 м 1м в сутки. [c.415]

Другой способ приготовления ионообменников на основе ПЭИ связан с получением привитых сополимеров или продуктов конденсации этиленимина или ПЭИ на поверхности нерастворимых полимерных материалов (целлюлозы [190—194], лигнина [195, 196] и др. [197, 198]). Так получено большое число промышленно важных ионообменников, а также чрезвычайно прочные полупроницаемые анионообменные мембраны (пропиткой целлюлозной бумаги метанольным раствором ПЭИ и эпихлоргидря-на) [199], которые находят практическое применение в электрохимических процессах. [c.223]

Опреснение воды с применением обратного осмоса (гиперфильтрации) происходит без фазовых превращений, энергия при этом в основном расходуется на создание давления исходной воды — среды практически несжимае -мой. Осмотическое давление растворов, близких по составу к природным водам, даже при их небольшой минерализации достаточно велико, например для морской воды, содержащей до 3,5% солей, оно составляет примерно 2,5 МПа. В установках по опреснению рекомендуется поддерживать рабочее -давление 5,0—10,0 МПа и выше, так как производительность их определяется разностью между рабочим и осмотическим давлением. Особенностью устано вок обратного осмоса является простота их конструкции и эксплуатации. Основные узлы этих установок — устройства для создания давления (насосы) и разделительные ячейки с полупроницаемыми мембранами. Мембраны, приготовляемые по специальной прописи из смеси ацетатцеллюлозы, ацетона, воды, перхлората магиия и соляной кислоты (соответственно 22,2 66,7 10,0 1,1 0,1% по массе), позволяют снижать концентрацию хлорида натрия в воде с 5,25 до 0,05% и имеют проницаемость 8,5—18,7 л/(м ч) при рабочем давлении 10,0—14,0 МПа срок их службы не менее 6 мес. Активная часть мембран — плотный поверхностный слой толщиной 0,25 мкм с очень мелкими порами, не видимыми в электронный микроскоп. Этот слой соединен с губчатой крупнопористой структурой (поры 0,1 мкм) толщиной 250 мкм, обеспечивающей механическую прочность мембраны и являющейся подложкой селективного поверхностного слоя. Поиск способов приготовления мембран продолжается, так как по предварительным расчетам обратный осмос при повышении проницаемости мембран до 5 м /м в сутки сможет конкурировать с другими способами опреснения воды. [c.674]

Самая большая трудность осмометрии состоит в приготовлении соот-ветствуюш,их полупроницаемых мембран. Проницаемость по отношению к растворителю должна быть достаточно высокой, чтобы равновесие устанавливалось не слишком долго, а по отношению к растворенному веществу — ничтожно малой. Это условие обязательно. Проникновение растворенного вещества сквозь мембрану приводит к большим ошибкам кроме того, как подчеркнул Ставерман [199, 200], в осмометре с проницаемой мембраной (даже если осмотическое давление экстраполировать к нулевому времени) мембрана с самого начала ведет себя так, как будто присутствует только часть взятого количества растворенного вещества. Величина этой части определяется коэффициентом разделения мембраны, который равен нулю для полностью проницаемой мембраны и единице — для непроницаемой. Опыты, поставленные Альвонгом и Самуэльсоном [5], подтверждают теорию Ставермана. [c.30]

В предыдущем сообщении [1] было показано, что полимерные пленки промышленных образцов не могут быть использованы в качестве мембран в процессах обратного осмоса применительно к разделению истинных растворов низкомолекулйрных веществ. Поэтому были предприняты попытки создания специальных полупроницаемых мембран лабораторным способом. Такие мембраны нам удалось получить на основе ацетилцеллюлозы, положив в основу способа их приготовления рекомендации, изложенные в работе [2]. [c.147]

Здесь а — площадь поперечного сечения измерительного капилляра, А — площадь мембраны, h — разность высот менисков жидкостей, t—время, D — проницаемость в см сек для 1 см площади мембраны при давлении 1 см водян. ст., d — толщина мембраны, т) — вязкость жидкости. Величины Р и Р определяются для чистого растворителя не следует думать, что при сравнении мембран, приготовленных различными методами, можно в какой-то степени руководствоваться значениями этих констант для сравнительной оценки проницаемостей мембран по отношению к растворенному веществу. На рис. 38, например, кривая 3 относится к мембране из обработанного щелочью целлофана с Р =9,7-10 час , а кривая 1 — к мембране из гель-цел-лофана, имеющей туже константу проницаемости, но заметно более высокую степень полупроницаемости. Однако если сравниваются мембраны, условия изготовления которых мало различаются, то значениями Р и Р можно пользоваться для грубой сравнительной оценки степени проницаемости материала по отношению к растворенному веществу. Обширный обзор свойств мембран для осмометров сделал Патат [54], который также собрал данные о константах проницаемости мембран. [c.138]

Значительно чаще применяют формование мембран коагуляционным методом, описанным Лоэбом и Сурираяном для получения полупроницаемых мембран из ацетатов целлюлозы [52]. Этот метод заключается в следующем. Раствор, приготовленный из ацетата целлюлозы, летучего растворителя (например, ацетона) и порообразователя (формамида), поливается тонким слоем на стеклянную пластину, подсушивается в течение нескольких минут и затем погружается в холодную воду, где выдерживается до отделения пленки от подложки. За это время происходит практически полное формование мембраны. В начальной стадии формования ацетон быстро испаряется с поверхности отлитой пленки и на ней образуется гелеобразный слой, препятствующий испарению растворителя с более глубоких слоев раствора полимера. Таким образом, в момент погружения в воду, являющуюся коагулянтом для данного раствора, система представляет собой желированную оболочку, внутри которой находится раствор. В момент соприкосновения с водой гель затвердевает, сохраняя очень тонкую структуру пор поверхностного слоя. Раствор полимера, находящийся внутри оболочки, коагулирует медленнее, так как диффузия воды сквозь поверхностный слой затруднена. При этом водой вымывается как растворитель, так и порообразователь. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология