Проницаемость концентрационной поляризации

Как и всем мембранным методам, обратному осмосу и ультрафильтрации свойственно явление концентрационной поляризации, которое заключается в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. В результате происходит падение проницаемости и селективности, сокращается срок службы мембран. Для уменьшения вредного влияния концентрационной поляризации необходимо турбулизовать прилегающий к поверхности мембраны слой жидкости, чтобы ускорить перенос растворенного вещества в ядро разделяемого раствора. Этого добиваются применением в лабораторных установках магнитных мешалок и вибрационных устройств, а в промышленных условиях увеличением скорости протекания жидкости вдоль мембраны и использованием различного рода турбулизаторов. [c.18]

ВИЯ, при которых практически исключалось бы влияние концентрационной поляризации на основные характеристики мембраны. В лабораторных аппаратах этого, как правило, достигают интенсивным перемешиванием разделяемого раствора магнитной мешалкой. Результаты опытов показывают, что с повышением частоты вращения мешалки селективность и проницаемость увеличиваются и при я = 60 об/мии (рис. 1У-3, а, б) величины б и ф достигают постоянных значений. Этой частоте вращения соответствует значение модифицированного критерия Рейнольдса для мешалки Не = 3000. Аналогичные результаты были по- [c.173]

Для всех мембранных процессов характерно накопление на поверхности мембраны частиц веществ, которые не проходят через мембрану. Это явление получило название концентрационной поляризации. Образующийся слой часто обладает меньшей проницаемостью, чем сама мембрана. Чтобы разрушить слой, необходимо перемешивать жидкость над поверхностью мембраны. Поэтому подавляющее большинство мембранных аппаратов работает в проточном режиме. [c.519]

Разделение методами обратного осмоса и ультрафильтрации принципиально отличается от обычного фильтрования. При обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора концентрированный и разбавленный, в то время как при фильтровании осадок откладывается на фильтровальной перегородке. В процессе обратного осмоса и ультрафильтрации накопление растворенного вещества у поверхности мембраны (вследствие концентрационной поляризации) недопустимо, так как при этом резко снижаются селективность (разделяющая способность) и проницаемость (удельная производительность) мембраны, сокращается срок ее службы. [c.519]

Расчетные данные, иллюстрирующие зависимость концентрационной поляризации от проницаемости мембраны и числа Рейнольдса (Яе = и /у) в турбулентном потоке при концентрировании 4%-го водного раствора хлорида натрия с помощью трубчатых мембран, приведены на рис. 24-13, из которого видно, что концентрационная поляризация особенно значительна для мембран с высокой проницаемостью при небольших значениях Яе. [c.343]

Эти способы можно разделить на две группы (рис. 24-14) 1) способы, связанные с интенсификацией массоотдачи от поверхности мембран в ядро потока разделяемого раствора, что позволяет с той или иной степенью эффективности выравнивать концентрации у поверхности мембран и в объеме раствора 2) способы, основанные на установлении низкой проницаемости, при которой концентрационная поляризация не достигает значительных величин. Последние носят пассивный характер и скорее должны рассматриваться как условия, при которых КП не представляет собой серьезную проблему. [c.344]

Недостатки. Большие капитальные вложения на оборудование и эксплуатационные затраты. Явление концентрационной поляризации на поверхности мембран уменьшает проницаемость (производительность), степень разделения и срок службы. [c.223]

Так как для неингибированных материалов эффект последействия отсутствует при любых толщинах пленки, а уровень паропроницаемости (водопроницаемости, проницаемости — диффузии — кислорода, протонов, водорода, ионов, хлора, диоксида серы и других деполяризаторов) даже при толщинах более 500 мкм остается весьма большим, основной причиной этого эффекта считается анодная химическая и главным образом концентрационная поляризация, т. е. поляризация за счет повышения работы выхода гидратированного иона, трудности его отвода (диффузии) через достаточно толстые слои покрытия. Поэтому для смазок типа ПВК, битумных составов и мастик, восковых составов более или менее надежная защита обеспечивается при толщине слоя не менее 1 мм (1000 мкм). По этой же причине рекомендуется многослойное нанесение защитных лакокрасочных материалов до трех и более слоев. [c.189]

Для неводных растворов характерна концентрационная поляризация, тормозящая процесс растворения металлов. Определяющими факторами коррозии являются диэлектрическая проницаемость, вязкость (энергия [c.339]

НОЙ Проницаемости мембран для веществ с различной молекулярной массой. Движущей силой процесса является градиент концентраций. По разные стороны мембраны толщиной б и площадью А находятся системы ЛТ и Л , соответственно имеющие объемы Ум и и концентрации См и См- Обычно для устранения концентрационной поляризации жидкости по обе стороны мембраны движутся (рис. 1.2). При этом растворенное вещество малой молекулярной массы из раствора с повышенной его концентрацией проникает через мембрану. При постоянной толщине мембраны процесс описывается уравнением [c.20]

Возможность разделения газовых смесей основана на том, что компоненты смеси обладают различными значениями коэффициентов проницаемости (см. Газопроницаемость). Селективность проницаемости повышается с ростом различия в критич. темп-рах, размерах или структуре молекул разделяемых компонентов, а также с понижением темп-ры. Разделение жидких смесей методами диализа, ультра- и микрофильтрации основано на проникновении через поры Р. м. молекул (частиц) малого размера и задерживании более крупных (фазовый механизм проницаемости). Во избежание роста концентрации растворенного вещества на границе раствора с Р. м. (концентрационной поляризации) разделяемая система должна перемешиваться. Основное условие реализации обратного осмоса — приложение к разделяемой системе давления, превышающего осмотическое. [c.136]

Расчетные данные [2], иллюстрирующие зависимость концентрационной поляризации от проницаемо- [c.382]

Циркуляция раствора по касательной к поверхносги мембраны поддерживает. высокий уровень проницаемости мембраны и стабилизирует ее селективность в течение всего процесса (так как значительно и равномерно уменьшает слой концентрационной поляризации). [c.240]

Что такое явление концентрационная поляризация и каково его влияние на селективность, проницаемость мембраны и скорость мембранного процесса [c.243]

Концентрационная поляризация становится еще более значительной с увеличением концентрации раствора, проницаемости и селективности. Хотя поляризация полностью не может быть ликвидирована, ее можно уменьшить несколькими способами 1) перемешиванием жидкого слоя пропусканием раствора около поверхности мембраны со скоростями, при которых развивается турбулентность (рис. 2.30) 2) использованием входных эффектов тонких каналов в области ламинарных по- [c.73]

Изучая влияние концентрационной поляризации на селективность и проницаемость мембран для обратного осмоса при разделении растворов хлорида натрия концентрацией 0,05 0,1 и 0,5 моль/л, Пуш с сотр. [99] закрывали активную поверхность мембран мембранными фильтрами (неселективными по отношению к разделяемому раствору) с целью увеличения толщины поляризационного слоя. С увеличением толщины этого слоя значительно уменьшаются проницаемость (рис. 3-8) и селективность (рис. 3-9) мембраны. [c.69]

При разделении растворов веществ с большой молекулярной массой (>500) применяют мембраны с порами большего диаметра, чем при разделении низкомолекулярных веществ. Эти мембраны имеют значительно большую проницаемость. Следовательно, при ультрафильтрации наблюдаются большие конвективные потоки по направлению к мембране и требуются более жесткие условия для снижения концентрационной поляризации, чем при обратном осмосе. Чтобы повысить скорость ультрафильтрации, а тем более микрофильтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой прием не приемлем, так как приводит к резкому [c.70]

Пульсация раствора. Концентрационную поляризацию можно значительно снизить, создав пульсирующий поток. Так, при разделении раствора глюкозы применение пульсирующего потока с частотой пульсаций 1 Гц позволило увеличить проницаемость трубчатых мембран на 70% [62]. Для такого увеличения скорости процесса при стационарном режиме движения раствора необходимо повышение скорости потока примерно в б раз. Особенность пульсирующего режима движения разделяемого раствора состоит в том, что при достаточно большой частоте пульсаций максимальная скорость потока разделяемого раствора наблюдается не на оси каналов аппарата, а в пристенных слоях жидкости. При наличии в потоке твердых взвешенных частиц они стремятся мигрировать от стенок к оси потока, что уменьшает вероятность их оседания на поверхности мембран, приводящее к снижению проницаемости. В работах [63, 64] приведены методы расчета эффективности воздействия пульсаций на характеристики мембран для обратного осмоса и предложена теория пульсирующего потока жидкости в процессе обратного осмоса. [c.72]

Рис. 3-13. Зависимость расхода энергии N от проницаемости мембраны при различной концентрационной поляризации

Эффективность этого способа особенно очевидна в том случае, если на разделение поступает подогретый раствор. Для снижения концентрационной поляризации можно применять также мембраны с заряженной поверхностью [69]. Если в разделяемом растворе находятся коллоидные частицы, то они, осаждаясь, снижают проницаемость мембраны. Коллоидные частицы, так же как и молекулы полиэлектролитов несут электрический заряд, причем при рН<8 они обычно заряжены отрицательно. В этом случае мембрана с отрицательным зарядом будет отталкивать частицы. Такой же эффект можно получить, если к мембране подвести электрический заряд одного знака с зарядом частицы в растворе. [c.73]

Повыщение температуры в процессах микро- и ультрафильтрации приводит обычно к увеличению и проницаемости и селективности мембраны [14, 122]. Это объясняется тем, что уменьшается вязкость пермеата, а также значительно снижается влияние концентрационной поляризации на характеристики мембран. [c.84]

Таким образом, концентрационная поляризация (КП) увеличивается с ростом проницаемости мембраны О, высоты канала 2/г и по мере удаления от входа в канал х и уменьшается при увеличении скорости движения гю раствора и коэффициента диффузии В растворенного вещества, что подтверждается экспериментальными данными [50] (см. рис. 4-7—4-9). [c.176]

Рис. 7-3. Блок-схема расчета проницаемости и селективности плоскокамерного элемента с учетом концентрационной поляризации.

Как и всем мембранным методам, обратному осмосу свойственно явление концентрационной поляризации [2—3, 8, с. 28], которое заключается в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. В результате происходит падение проницаемости и селективности [9, 10], сокращается срок службы мембран. Для уменьшения вредного влияния концентрационной поляризации необходимо турбулизовать прилегающий к поверх- [c.10]

При исследовании процессов селективной проницаемости мембран обычно стремятся создать в аппарате такие гидродинамические условия, при которых практически исключалось бы влияние концентрационной поляризации на основные характеристики мембраны. В лабораторных аппаратах этого, как правило, достигают [c.72]

Концентрационная поляризация приводит к уменьшению проникновения разделяемых компонентов в пограничный слой, уменьшает проницаемость и селективность, сокращает сроки службы мембран. Для борьбы с этим явлением проводят турбулизацию слоя жидкости, прилегающего к поверхности мембраны, чтобы ускорить перенос растворенного вещества. При периодическом процессе создают интенсивное перемешивание потоком, а при непрерывном— высокие скорости исходного раствора. [c.207]

На процесс разделения при ультрафильтрации оказывает влияние концентрация разделяемых веществ в смеси. Так как ультрафильтрационные мембраны имеют большую удельную проницаемость, то это может привести к резкому росту уровня концентрационной поляризации. Поэтому эксплуатационные характеристики мембран во многом зависят от гидродинамических условий у поверхности мембраны. Рекомендуется поддерживать достаточно большую скорость потока над поверхностью мембраны, при разделении эмульсии типа вода — масло , в пределах 3—6 м/с. [c.216]

Вторая часть сборника посвящается результатам изучения электрохимических свойств мембран и процесса переноса ионов через ионитовые мембраны на различных стадиях поляризации даются результаты исследования условий возникновения концентрационной поляризации на поверхности мембран, проницаемости ионообменных мембран кислородом, поведение амфотерных электролитов при электродиализе и пр. [c.4]

На рис. 1У-2 приведены расчетные данные [145], которые иллюстрируют зависимость концентрационной поляризации от проницаемости мембраны и числа Рейнольдса (Ке = ш г/ ) в турбулентном потоке при разделении 4%-ного водного раствора МаС1 с П01 10 щью трубчатых мембран. Как видно из рис. 1У-2, концентрационная поляризация особенно значительна для мембран с высокой проницаемостью при не-больши. С значениях (Не. [c.173]

Из формулы (IV. 120) следует, что при 100%-ной селективности мембрана пропускает только растворитель. Как правило, увеличение концентрации фильтруемой системы приводит к снижению проницаемости и селективности мембраны. В то же время С и ср увеличиваются с повыщением давления, конечно же, до определенного предела. Так как через мембрану преимущественно проходит растворитель, то у ее поверхности значительно увеличивается концентрация растворенных или диспергированных веществ. Это явление называется концентрационной поляризацией. Оно может привести к снижению скорости процесса, к осаждению растворенного вещества и коагуляции дисперсной фазы, к порче мембраны. Основной метод борьбы с концентрационной поляризацией — [штенсивиое пере.мепшванпе фильтруемой системы. [c.244]

Аппараты для проведения баромембранных процессов работают как при. турбулентном, так и при ламинарном режиме движения разделяемого раствора. Следует отметить, что в аппаратах, работающих при ламинарном режиме, расход энергии значительно ниже, чем в аппаратах, работающих в турбулентном режиме кроме того, высота канала в этих аппаратах существенно меньше, что при прочих равных условиях ведет к увеличению поверхности мембран в аппарате и уменьшению перекачиваевлых объемов разделяемого раствора. Вместе с тем в условиях ламинарного движения разделяемого раствора по мере удаления от входа в канал возрастает концентрационная поляризация (вследствие развитая диффузионного пограничного слоя), что приводит, как отмечалось вьпде, к снижению проницаемости и селективности мембраны по длине канала. Этот факт необходимо принимать во внимание при расчете мембранных аппаратов. [c.399]

Баромембранным процессам свойственно явление так называемой концентрационной поляризации. Оно заключается в увеличении концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны вследствие преимущественного переноса растворителя через мембрану. В результате падает удельная производительность (проницаемость) и селективность мембран, снижается срок их службы. Для уменьшения отрицательного влияния концентрационной поляризации турбулизируют прилегающий к поверхности мембраны слой жидкости, чтобы ускорить перенос растворенного вещества в ядро разделяемого раствора. Раствор турбулизируют увеличением скорости протекания жидкости вдоль мембраны, использованием турбулизато-ров, различных физико-химических воздействий (электрических и магнитных полей, ультразвука и т. п.). [c.9]

Турбулизация разделяемого раствора. Создание развитого турбулентного режима движения в аппарате разделяемого раствора приводит к увеличению проницаемости и селективности мембраны вследствие снижения концентрации растворенных веществ в пограничном слое и приближения ее к концентрации в ядре потока, что вызывает уменьщение осмотического давления и увеличение движущей силы процесса (это важно прежде всего для обратного осмоса). В случае недостаточной турбули-зации раствора над мембраной при толщине пограничного слоя бг=100—300 мкм [55] концентрационная поляризация может достигать значения порядка 10 и более. [c.70]

Внешний слой находится в динамическом равновесии с разделяемым раствором при изменении определяющих факторов его характеристики изменяются, приходя в соответствие с новыми условиями проведения процесса разделения. Например, при повышении концентрации дисперсной добавки и рабочего давления толщина слоя увеличивается. Разделение ионов происходит именно во внешней части этого слоя (удерживаемой силами Ван-дер-Ваальса), который имеет достаточно стабильную структуру. Это подтверждается, в частности, опытами по изучению влияния гидродинамических условий на устойчивость мембранообразующего слоя. С увеличением скорости течения раствора проницаемость резко возрастает даже в случаях, когда осмотические давления малы по сравнению с рабочим и влиянием концентрационной поляризации на проницаемость можно пренебречь. Очевидно, при этом уменьшается толщина слоя в результате размывания его части, удерживаемой механическими силами. В то же время истинная селективность (рассчитанная исходя из концентрации у поверхности мембраны) остается постоянной. [c.131]

Соотношение (1,28) показывает, что концентрационная поляризация экспоненциально увеличивается с увеличением потока через мембрану и толщины пограничного слоя и уменьшается с увеличением коэффициента диффузии. Это означает, что концентрационная поляризация особенно существенна на мембранах с высокой проницаемостью и в njpiae разделения растворов высокомолекулярных веществ. Толщина пограничного слоя oj. зависит от режима течения и геометрических характеристик канала. В общем случае бг уменьшается с увеличением числа Рейнольдса и уменьшением нормальных к поверхности мембраны размеров канала. [c.70]

На рис. 1-34 приведены расчетные данные [103], которые иллю-стрирзгют зависимость концентрационной поляризации от проницаемости мембраны и числа Re в турбулентном потоке при разделении 4%-ного водного раствора Na l с помощью трубчатых мембран. [c.70]

Как видно из рис. 1-34, концентрационная поляризация особенно значительна для мембран с высокой проницаемостью при небольпшх значениях Ке. [c.72]

Для предотвращения явления концентрационной поляризации или образования осадка может быть использован метод создания псевдоожиженного слоя над поверхностью фильтровального материала. В работе [14, с. 355] при ультрафильтровании водного раствора полпэтиленгликоля (М = 20 000) различной концентрации с этой целью использованы полистирольные и стеклянные шарики диаметром 0,3—0,7 мм. Из приведенных на рис. 5.15 экспериментальных данных видно, что проницаемость фильтров при интенсификации процесса фильтрования методом создания псевдоожиженного слоя примерно в 2 раза выше, чем без псевдоожижения. [c.187]

Концентрация раствора. С ростом концентрации разделяемого раствора проницаемость мембран уменьшается вследствие увеличения осмотического давления растворителя и влияния концентрационной поляризации. Снижение последней достигается турбули-зацией раствора. При значении критерия Рейнольдса 2000—3000 концентрационная поляризация практически отсутствует, однако турбулизация раствора связана с его многократной рециркуляцией, т. е. с затратами энергии, и приводит к накоплению взвешенг ных частиц в растворе и появлению биологических обрастаний. [c.153]

Коррозионные потери стали в непассивирующих бетонах (см. табл. 7) снижаются с уменьшением проницаемости бетона, что, по-видимому, связано с пониженной скоростью анодного процесса (замедленным отводом продуктов реакции, повышенной концентрационной поляризацией). [c.39]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология