Транспорт через непористые мембраны

Рис. У-23. Параметры процесса при транспорте через непористые мембраны.

Для пористых мембран транспорт газа в системе газ — мембрана — газ заключается в эффузии газа через мельчайшие поры. Коэффициенты проницаемости, полученные для таких мембран, во многих аспектах отличаются от соответствующих коэффициентов для непористых поли- [c.174]

У.5. Транспорт через непористые мембраны [c.234]

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]

Непористые мембраны используются для осуществления молекулярного разделения веществ. Химическая природа и морфология материала мембраны, степень взаимодействия между полимером и пенетрантом, а не только молекулярная масса или размер молекул разделяемых веществ являются важнейшими факторами, которые следует принимать во внимание в этих случаях. Транспорт через непористые мембраны протекает по механизму растворения и (или) диффузии, поэтому разделение происходит благодаря различиям в растворимости и (или) скорости диффузии. Поэтому мембраны этого типа не могут быть охарактеризованы с помощью методов, описанных в предыдущем разделе, в которых преимущественно определяются размер пор или распределение пор по размерам в мембране. В данном случае гораздо важнее изучение физических свойств полимера, обусловленных его химической структурой. В связи с этим ниже будут рассмотрены методы изучения а) проницаемости б) других физических свойств, а также в) определение толщины рабочего слоя г) методы анализа поверхности. [c.194]

В конце этой главы мы попытаемся охватить все мембранные процессы в рамках единой модели с тем, чтобы выявить общность разных процессов в терминах движущих сил, потоков и основных принципов. Исходной точкой для этого могут служить задаваемые в общем виде уравнение закона Фика [22] или Стефана — Максвелла [23]. Чтобы описать транспорт через пористую или непористую мембраны, следует учесть два члена, а именно вклады диффузионного потока (г>) и конвективного потока (гх) (рис. У-22). Поток компонента г через мембрану может быть представлен как произведение скорости и кон- [c.259]

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]

При диализе растворенные вещества под действием градиента концентраций диффундируют с одной стороны мембраны к другой, образуя диализат. Разделение растворенных веществ достигается из-за разных скоростей их переноса через мембрану, что обусловлено различием молекулярного размера. Транспорт вещества при диализе происходит вследствие диффузии через непористые мембраны, и для того, чтобы понизить сопротивление диффузии, применяют мембраны, которые могут сильно набухать. [c.575]

Мембраны для разделения газовых смесей. Транспорт через пористые и непористые мембраны [c.417]

Газоразделение возможно осуществить с использованием обоих типов мембран пористых и непористых. Однако механизмы транспорта через мембраны этих двух типов совершенно различны, как было показано в гл. V. [c.309]

Транспорт газа через непористые полимерные мембраны сопровождается а) сорбцией газа в полимере на стороне высокого давления, [c.165]

Последняя часть этой главы будет посвящена сравнению мембранных процессов, в которых транспорт осуществляется через непористые мембраны. Если каждый компонент смеси способен растворяться в материаиле мембраны и диффундировать через нее независимо, будет использоваться модель растворения — диффузии [22]. В результате можно получить простые выражения для потоков комонентов в различных процессах. [c.261]

Транспорт вещества при диализе происходит вследствие диффузии через непористые мембраны, и для того, чтобы понизить сопротивление диффузии, применяют мембраны, которые могут сильно набухать. В результате такого набухания коэффициенты диффузии по сравнению с ненабухшими мембранами намного увеличиваются. Эта разница может быть вполне существенной так, например, коэффициент диффузии низкомолекулярного компонента в полимере варьирует от 10 м /с для стеклообразных или кристаллических полимеров до 10 м /с для сильно набухшего полимера, причем и скорость массопереноса изменяется таким же образом (см. рис. У1-14). Это означает, что сопротивление мембраны увеличиивается с увеличением молекулярной массы компонента и с уменьшением степени набухания мембраны. Низкомолекулярные ионные (соли) и нейтральные (мочевина) компоненты быстро проходят через мембрану, в то время как транспорт более высокомолекулярных веществ встречает более сильное сопротивление. [c.357]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология