Мембраны характеристики

Поверхностные явления играют ключевую роль в мембранных процессах и существенны для всех типов мембран, кроме газодиффузионных. Абсолютные значения коэффициента проницаемости и селективности мембран, температурная и барическая зависимость этих характеристик, во многом определяются закономерностями сорбционного процесса на поверхности и в матрице мембраны. Обычно допускается, что скорость сорбции намного превышает скорость переноса массы и распределение вещества между сорбированной и объемной фазами равновесно. Поэтому ограничимся анализом условий сорбционного равновесия и разделительных характеристик равновесного сорбционного процесса. [c.42]

Мембрана Характеристика стоков [c.315]

Рассмотрим идеальный процесс разделения исходной смеси на фракции. На рис. 7.2 показана схема идеального устройства для разделения смеси на фракции, включающие соответственно А/ компонентов (А,-ей). В отличие от схемы полного разделения, полупроницаемые мембраны установлены на входе в приемные камеры и обеспечивают обратимое смешение компонентов фракции. Температура во всех элементах системы одинакова. Давления в камерах также одинаковы и равны давлению исходной смеси. Мембранные парциальные давления р, и Ра соответствуют условиям мембранного равновесия чистого вещества и смесей в соответствующих камерах, затраченная извне минимальная работа разделения п молей исходной смеси на фракции с числом молей п,- определится как сумма затраченных работ обратимого изотермического сжатия чистых газов от их мембранных парциальных давлений р,, соответствующих равновесию с исходной смесью, до аналогичных характеристик Ра, равновесных газовым фазам фракций. Для одного моля исходной смеси минимальная работа разделения на фракции определится суммой [c.233]

Относительные потери жидких поверхностно-активных мембран в результате проникновения через подложечную мембрану зависят от размера и формы молекул жидкой мембраны, характеристик пористости подложечной мембраны и от свойств окружающей среды. [c.314]

Исследовалась ультрафильтрация эмульсии веретенного масла в щелочном составе КМ-2 через полупроницаемые полиамидные и этилцеллюлозные мембраны, характеристики которых приведены в ТТ4 [c.114]

Мембраны второго типа характеризуются существенным влиянием поверхностных явлений, прежде всего адсорбции возможно появление конденсированной фазы и эффекта капиллярности химический потенциал компонента зависит не только от температуры, давления и состава газовой смеси, но также и от свойств матрицы за счет поверхностной энергии. Влияние скелета мембраны на процесс разделения не ограничено, как в газодиффузионных, чисто структурными характеристиками, а предполагает появление новых видов массопереноса. Однако транспорт компонентов в основном материале мембраны исключен. Примером такого рода систем являются микропористые структуры и газовые смеси под давлением, содержащие компоненты со значительной молекулярной массой. [c.13]

Таким образом, каждый тип мембраны характеризуется видом взаимодействия молекул газа и структурных элементов матрицы. Количественными характеристиками этого.взаимодействия являются энергия связи и потенциал, зависящие от параметров межмолекулярного взаимодействия, молекулярной природы и морфологии матрицы мембраны. Энергия связи определяется тепловым эффектом, сопровождающим образование системы мембрана — газ для сорбционно-диффузионных мембран— теплотой сорбции, в реакционно-диффузионных мембранах, кроме энтальпии растворения газов, заметный вклад вносит тепловой эффект химической реакции. В газодиффузионных мембранах энергия связи близка к нулю. [c.14]

Таким образом, если в пористой мембране удается организовать режим свободномолекулярного течения, проницаемость каждого компонента газовой смеси в изотермических условиях определяется структурными характеристиками мембраны, температурой и молекулярной массой газа и не зависит от давления. Разделительная способность является функцией только соотношения молекулярных масс и не зависит ни от свойств мембраны, ни от параметров процесса Г и Р. Из соотношения (2.52) следует, что для мембраны определенной структуры существует комплекс величин, сохраняющий постоянное значение при разделении любых смесей при любых значениях температуры и давления, если Кп>1 [c.57]

В частности, для пористого стекла Викор (П5 = 0,32, с п = = 5,8-10 м, =5,9) получим, полагая размерность Л моль/м с Па >4 = 0,58-10" . Правая часть соотношения (2.54) включает только характеристики поровой структуры мембраны и коэффициент эффузионного сопротивления, также зависящей от [c.57]

Правая часть этого уравнения содержит константу Л , составленную из структурных характеристик пористой мембраны и комплекса величин, определяющих поверхностную миграцию частиц. [c.61]

Проницаемость мембраны, как интегральная кинетическая характеристика, будет в соответствии с уравнением (3.52) зависеть от средних значений < ),>,> и <а > с учетом структурных изменений матрицы при всестороннем сжатии. [c.97]

Кристаллические и, плотные аморфные материалы обычно непригодны для создания мембран. Это обусловлено малой долей свободного объема и большим временем релаксации для процессов перераспределения вакансий и других дефектов структуры, в результате чего резко снижается растворимость газов и скорость миграции растворенного вещества. Равновесные и кинетические свойства подобных систем во многом определяются высокими значениями потенциала межатомного (межмолекулярного) взаимодействия, обычно превышающего средние значения кинетической энергии КьГ этим объясняется малая подвижность структурных элементов. Однако легкие разы типа Нг, Не, Оа, N2 с наиболее низкими значениями параметров (е,/, о, ) парного потенциала молекулярного взаимодействия могут в некоторых плотных матрицах образовывать системы с повышенной растворимостью и удовлетво рительными диффузионными характеристиками. Наиболее перспективны металлические мембраны на основе палладия для извлечения водорода, а также стекла для выделения гелия [8, 10, 19—21]. [c.114]

Естественно, диффузионные характеристики мембраны при этих условиях различны. С ростом температуры область неупорядоченной фазы расширяется и при Г>Гкр, когда энергия 8 115 [c.115]

Скорость диффузии различна в упорядоченной и неупорядоченной фазах раствора экспериментальные данные свидетельствуют о заметном росте значений Dim в области высоких концентраций водорода [8]. Ранее отмечалось, что образование упорядоченной фазы раствора внедрения сопровождается сильным деформационным взаимодействием в матрице, приводящим к заметному увеличению параметров кристаллической решетки, что эквивалентно росту доли свободного объема при пластификации аморфной матрицы полимерной мембраны. Эти явления также приводят к увеличению скорости диффузии и растворимости. При температурах, меньших критических, процесс диффузии по существу происходит в гетерофазной системе, состоящей из зон упорядоченной и неупорядоченной фаз с различными диффузионными характеристиками. В этой области эффективный коэффициент диффузии будет зависеть от субструктуры кристаллической матрицы мембраны, по аналогии с гетерофазными полимерными матрицами [см. уравнения (3.44) и (3.45)]. [c.117]

Анализ соотношений для эксергетического к. п. д. и приведенных массообменных характеристик показывает, что эти величины оказываются функцией отношения (а не разности) давлений в напорном и дренажном каналах. Однако масштабный поток, согласно (7.59), непосредственно зависит именно от разности давлений (Р —Р"), коэффициента проницаемости и толщины диффузионного слоя мембраны. Следовательно, производительность мембранного модуля также окажется функцией этих характеристик мембраны и технологического режима. Повышение разности давлений при сохранении оптимального их отношения (е е ) позволит интенсифицировать мембранное разделение при сохранении максимума энергетической эффективности. Разумеется, этот путь интенсификации ограничен возрастающим негативным влиянием внешнедиффузионного сопротивления массообмену (см. гл. 4). Далее будет дана оценка потерь эксергии в результате этого влияния. [c.248]

Необходимо отметить, что выбор конструкции аппарата для осуществления конкретного процесса разделения определяется, в первую очередь, типом и характеристиками избранной для этих целей промышленно выпускаемой мембраны и, что не менее важно, технологическими параметрами процесса — давлением (и абсолютным перепадом давлений), температурой, составом газовой смеси, коррозионной активностью ее компонентов, нагрузкой по исходному газу и др. [c.195]

Следует отметить, что высокую степень разделения газовой смеси с помощью мембранной колонны можно получить, используя мембраны с относительно низкими значениями проницаемости и селективности. Предпочтительным представляется использование в аппаратах колонного типа мембран в виде полых волокон, сочетающих высокую плотность упаковки с достаточно хорошими технологическими характеристиками. [c.216]

Исследуем влияние газоразделительных характеристик мембраны и внешних параметров на энергетическое совершенство селективного проницания, используя локальное значение эксергетического к. п. д. [c.244]

Анализ энергетического совершенства основной стадии мембранного процесса — селективного проницания — выполнен в разд. 7.2.2, где исследовано влияние свойств мембраны и параметров газовой смеси на локальные характеристики процесса. [c.262]

Вместе с тем, наряду с очевидными достоинствами эти мембраны имеют ряд существенных недостатков, которые ограничивают область их применения в химической технологии нестойкость (табл. 11,5) в щелочных и кислотных средах необратимое ухудшение основных характеристик со временем малая механическая прочность необходимость хранения и транспортирования во влажном состоянии, поскольку высушивание мембран приводит к необратимой потере проницаемости. Много интересных разработок выполнено и по получению ультра- [c.59]

Если предохранительный клапан не может надежно работать, то в сосудах устанавливают специальные предохранительные мембраны, которые разрываются при давлении, на 25% превышающем рабочее. Предохранительные мембраны просты по конструкции и обладают высоким быстродействием. Мембраны изготовляют из различных материалов в зависимости от специфики производства Характеристика промышленных мембран представлена в табл. 23 Предохранительные мембраны изготавливаются на специализи рованных предприятиях. В отдельных случаях мембраны изготав ливаются на предприятиях для собственных нужд, но при без условном соблюдении всех установленных правил. Каждая партия проката, поступившего на предприятие для изготовления предохранительных мембран, имеет свой порядковый номер и проходит [c.325]

Таким образом, при известных характеристиках мембраны и заданном давлении и Рр можно подбором состава исходной смеси добиться оптимальных энергетических характеристик мембранного процесса в модуле. Такая возможность направленного изменения состава Xf- Xf ) появляется в схемах мембранных ступеней разделения с рециклом проникшего или сбросного потоков, при этом условие т]мд(л )->тах следует учесть при выборе коэффициента рециркуляции. [c.263]

Аналитический аппарат для определения кинетических и термодинамических характеристик процесса разделен 1я изложен в главах 4—7, при этом необходимо учесть изменение газоразделительных свойств мембраны под воз-действием меняющихся условий (см. гл. 2 и 3). Обычно редки случали, когда удается получить аналитические формы искомых функций. [c.270]

Материал мембраны Концентрация Рабочее Характеристика мембран [c.50]

На геометрические характеристики структуры мембран значитель- ное влияние оказывают следующие факторы тип заряженной частицы (рис. 11-6), присутствие примесей в полимере, концентрация раствора, вид и длительность дополнительного облучения, частичный отжиг перед выщелачиванием, продолжительность травления. Применение частичного отжига и низкоконцентрированного травильного раствора ведет к получению мембран с порами малого диаметра. В настоящее время существует возможность получать ядерные мембраны с порами диаметром от 4 нм (40 А) до нескольких десятков микрометров. Толщина этих мембран варьируется от единицы до нескольких микрометров (обычно около 10 мкм). [c.54]

Матрица мембраны, изготовленная из сплава, обычно представляет гетерофазнуго систему с довольно сложной субструктурой, зависящей также и от технологии получения. Сорбционные и диффузионные характеристики каждой из фаз различны, средние значения растворимости и коэффициента диффузии, определяющие проницаемость мембраны, зависят от формы и размеров кристаллических образований, их взаимного расположения, концентрации растворенного вещества и других характеристик морфологии гетерофазных твердых растворов. [c.118]

Соотношение между кристаллической и аморфной фазами оказывает большое влияние на механические свойства полимерных мембран, а также на такую важную рабочую характеристику мембраны, как проницаемость. Конечно, отдельные кристаллиты являются очень жест- [c.71]

На рис. П-14 представлена зависимость селективности капилляр-но-пористой стеклянной мембраны, полученной при /ф = 900°С, от времени ее испытания. Мембраны, полученные при /ф = 750°С, имели значительно худшие характеристики (рис. П-15). [c.75]

Все мономеры по поведению в плазме подразделяют на два типа тип А (гидрофильные мономеры) и тип В (гидрофобные мономеры). Лучшие обратноосмотические характеристики имеют мембраны, полученные на основе мономеров типа А, что видно из табл. 11,8 и данных, приведенных ниже [c.79]

В качестве подложек могут быть использованы бумага, пористые полимерные пленки (например, полиэтиленовая) с порами размером примерно 0,45 мкм и др. Лучшей оказалась подложка из фильтров Миллипор . При выборе подложки следует учитывать способность к сцеплению подложки и пленки из ОГ. При отсутствии такой способности происходит проникание ОГ частиц в поры подложки, что ведет к ухудшению характеристик полученной мембраны. [c.82]

Мембранный перенос массы является результатом сопряжения нескольких процессов, протекающих в мембране, прежде всего диффузии и сорбции компонентов газовой смеси существенно также влияние дополнительных связей, возникающих в мембранной системе при нарушении принципа аддитивности. Только в газодиффузионных пористых мембранах, где удается организовать свободномолекулярное течение, процессы проницания газов независимы. В общем случае процессы в мембранах вза-имно-обусловлены, а такие интегральные характеристики мембран, как проницаемость Л и селективность а, являются результатом сопряжения отдельных процессов. Сорбционно-диффу-зионная модель проницания чистых газов через гомогенные непористые мембраны служит примером сопряжения процессов поверхностной сорбции, растворения и диффузии. Предполагается, что характерные времена этих процессов существенно раз- [c.15]

В газодиффузионных мембранах влияние матрицы на перенос массы определяется только характеристиками поровой структуры и, прежде всего функцией распределения пор. Свойства исходного материала не сказываются на кинетике процесса, хотя могут ограничивать область использования, рели спектр размеров пор достаточно широк, то в мембарне при заданных параметрах газовой смеси может одновременно реализоваться несколько режимов течения для каждого компонента. Если же учесть, что фильтрационный перенос и концентрационная диффузия не способствуют разделению смеси, то очевидно, что более целесообразны мембраны с монокапиллярной структурой типа пористого стекла Викор , в которых можно создать свободномолекулярный режим течения. Обсудим закономерности массопереноса при этом режиме. [c.54]

Ниже приведены сравнительные характеристики мембранных аппаратов конструкции НПО Криогенмаш (мембрана — асимметричная ПВТМС) и Монсанто (полые композиционные волокна на основе полисульфона и полиорганосилоксана) применительно к реализованному в СССР и США процессу извлечения водорода из газов синтеза аммиака [29, 30] [c.194]

Обсудим проблему селективности процесса в полимерных мембранах. Столь большое число факторов, влияющих на проницаемость чистых газов, очевидно, скажется на селективности процесса. При разделении газовых смесей в общем случае необходимо учитывать взаимное влияние диффузионных потоков компонентов в мембране, при этом основные сорбционные и диффузионные характеристики процесса оказываются сложной функцией состава газовой смеси. Небольшая примесь сильно-сорбируемого компонента, который отличается специфическим взаимодействием с веществом матрицы мембраны или одним из прочих компонентов смеси, может радикально изменить проницаемость всех компонентов, поэтому принцип аддитивности при определении общего потока через мембрану и оценку селективности процесса на этой основе следует проводить с большой осторожностью. Тем не менее воспользуемся указанным принципом для выявления некторых закономерностей разделения. [c.104]

Способ организации и, следовательно, расчета одноступенчатой установки определяется технологическими целями процесса разделения. Например, если из газовой смеси требуется извлечь какой-либо компонент, обладающий наиболее высокой проницаемостью СО2 или Нг из природного газа и др.), наиболее оптимальным представляется осуществление процесса на одноступенчатой многостадийной (при больших концентрациях извлекаемого компонента) установке с параллельно-последовательным расположением стандартных мембранных модулей одного и того же типоразмера. Исходными данными для расчета в этом случае являются нагрузка по исходной смеси (17/) состав газовой смеси, подаваемой на разделение y f) , требуемая концентрация селективнЬпроникающего компонента в ретанте (у,г) давление разделяемой смеси (Р1) и пермеата (Рг) конструктивный тип стандартного газоразделительного модуля, используемая в нем мембрана, ее характеристики. [c.200]

В уравнениях (4.7) и (4.8) р/ и р" — парциальные давления компонентов газовой смеси у стенок напорного и дренажного каналов бт и Л, — эффективная толщина и интегральная кинетическая характеристика разделительной перегородки, включающей мембрану и пористую подложку. Если сопротивление массоперено1су в подложке незначительно, величины бт и Лг характеризуют толщину и проницаемость мембраны. Как показано в гл. 3, коэффициент проницаемости мембран определяется прежде всего локальными значениями термодинамических параметров и составом смеси у стенки напорного канала Лг = Л(Р, Г, со/,. . ., (о ). Несложно заметить, что отсос в напорных каналах, как и вдув в дренажных будет меняться вдоль канала — это определяется изменением как движущей силы, так и коэффициентов проницаемости. [c.123]

Результаты уточненных расчетов показывают, что при разделении 5,66 м /(м -ч) трехкомпонентной газовой смеси, характеристики которой приведены выше, ретант состоит из (об. %) 7,85 компонента А, 47,01 В, 45,13 С. При этом пермеат имеет следующий состав (об. %) 21,31 А, 65,75 В, 12,94 С поток пермеата через единицу площади мембраны равен 0,903 м (м -ч). [c.191]

Наиболее точный метод расчета многоступенчатых установок с рециркуляцией — поступенчатый (по аналогии с потарелочным при расчете абсорбционных, ректификационных и экстракционных аппаратов). Задачей вычислений является определение числа ступеней разделения (и числа аппаратов в каждой ступени) для достижения заданной степени разделения смеси (или необходимой степени выделения целевого продукта) при известных нагрузке по газовой смеси, концентрации целевого компонента, давлениях Ру и Ра, характеристиках мембраны Л , аРц- [c.206]

На рис. 7.6 и 7.7 показано изменение энергетической эффективности селективного проницания при а= 13 и 3,5, что соответствует разделению смесей СОг—N2 и 62—N2 на мембране из поливинилтриметилсилана. Четко фиксируется максимальное значение т)пр при определенных значениях состава исходной смеси лгщ и отношения давлений е, причем чем выше а, тем ближе эти значения к предельным, определяемым равновесием при а- оо. Область значений состава 0<лги<л и и отношения давлений 0<е< е для мембраны с конечным значением фактора разделения (l< ai,2росту энергетической эффективности мембранного разделения с увеличением доли легкопроникаюшего компонента и отношения давлений. Заметим, что в этой области происходит одновременное улучшение массообменных характеристик разделения. После достижения максимума т пр дальнейший рост и е приводит к противоположному характеру изменения энергетических и массо-обменных показателей мембранного разделения, как это наблюдалось при а оо во всем диапазоне. vi, и е. [c.247]

Эти выводы можно качественно использовать при анализе интегральных потерь эксергии в стадии проницания для всего модуля, если оценить усредненные значения параметров газовой фазы вблизи поверхности мембраны. В частности, для условий процесса, при которых проведен расчет эксергетических характеристик, общее давление вдоль напорного канала меняется крайне незначительно, поэтому основным переменным параметром является состав газовой фазы х вблизи поверхности мембраны. Очевидно, по мере истощения разделяемой смеси и вследствие внешнедиффузионного сопротивления концентрация легкопроникающего компонента падает, причем чем выше давление и чем больше доля проникшего потока 0, тем заметнее отличается усредненный состав газа Хи от исходного Х(. [c.262]

Мембраны. Для селективного выделения СО2 и НгЗ из смесей газов, содержащих в основном метан, в промышленном масштабе опользуют только полимерные (асимметричные или композиционные, плоские или в виде полых волокон) мембраны. В табл. 8.8 представлены характеристики мембран, полученных из наиболее перспективных полимерных материалов, применяемых для этих целей (в том ч И Сле и для получения гелиевого концентрата). Как видно из таблицы, лучшим. комплексом свойств для выделения СО2 и НгЗ обладают плоские асимметричные мембраны из ацетата целлюлозы, ультратонкие (с толщиной селективного слоя до 200 А) мембраны из сополимера поликарбоната с полидиметилоилоксаном (МЕМ-079), а также полые волокна на основе ацетата целлюлозы и полые волокна из полисульфона с полиорганосилоксаном типа КМ Монсанто . Перспективным представляется использование для очистки газов от СО2 и НгЗ высокоселективной мембраны на основе блок-сополимера Серагель [56]. [c.286]

Из табл. 8.17 видно, что наилучшими характеристиками — высокой производительностью и селективностью — обладают асимметричные и композиционные мембраны в виде плоских пленок из ПВТМС и полифениленокоида. Учитывая, что асимметричная мембрана из ПВТМС проще и дешевле в изготовлении, чем композиционные (с ультратонким селективным слоем) мембраны Дженерал электрик , применение ее в аппаратах разделения воздуха представляется более предпочтительным следует иметь в виду также большую механическую прочность пх селективного слоя. [c.308]

Хотя соотношение между гидрофильными и гидрофобными элементами и является ключевым фактором химической характеристики мембран, используемых для водных сред, последние не являются единственными в практике мембранного разделения. Разделение нефтяных фракций, например, может быть проведено с помощью полиэтиленовых мембран разной степени кристалличности. Такие мембраны уже были использованы для выделения испарением через мембрану л-ксилола из раствора, содержащего все три изомера. Аналогично в случае систем с полярностью, промежуточной между полярностью водных и углеводородных сред, разделение можно провести с помощью мембран, в которых установлено нужное соотношение между лиофобными и лиофиль-ными элементами по отношению именно к данному растворителю. Для такого в.одноподобного растворителя, как метанол, можно использовать мембраны те же или близкие к тем, которые используют для разделения водных растворов. Так и ацетатцеллюлозные, и мембраны из метилированного полиамида можно (с небольшими изменениями) использовать для разделения спиртовых растворов, в том числе и для низкомолекулярных спиртов. [c.70]

Обратноосмотические плазменные мембраны имеют специфические особенности стабильное увеличение селективности и проницаемости в течение длительного времени (первые 6—8 сут), отличные характеристики при сравнительно высокой концентрации исходного раствора. Например, проницаемость плазменной мембраны на основе винилкар-боната (подложка Миллипор-У5 ) непрерывно увеличивалась в течение 8 сут, а постоянство селективности установилось через 20 сут. Причем стабильность характеристик сохраняется длительное время (от 30 сут и долее). Эти факты не зависят от типа подложки, типа мономера, концентрации исходного раствора и давления. [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология