Испарение через мембрану растворе

Диффузионные мембраны обычно применяются для разделения газовых и жидких смесей методом испарения через мембрану [1]. Для разделения растворов под действием градиента давлений эти мембраны практического применения пока еще не находят, так как скорость процесса при использовании известных мембран этого типа очень низка. Она может быть увеличена путем создания ультратонких анизотропных диффузионных мембран (рис. П-2), а также повышением температуры разделяемой смеси. Перенос вещества через непористые мембраны рассмотрен в работах [1, 11]. [c.47]

Испарение через мембрану. Это процесс разделения жидких смесей, основанный на различной скорости переноса компонентов смеси через полупроницаемую мембрану вследствие различных значений их коэффициентов диффузии. Из исходного раствора через мембрану в токе инертного газа или путем вакуумирования (рис. 24-8) отводятся пары, которые затем концентрируются в конденсаторе. При разделении происходят растворение вещества в материале мембраны (сорбция), диффузия его через мембрану и десорбция в паровую фазу с другой стороны мембраны. Процесс переноса вещества через мембрану описывается законом Фика [уравнение (24.5)]. Состав паров зависит от температуры процесса (влияние давления на его характеристики незначительно), материала мембраны, состава разделяемой смеси и др. Для увеличения скорости процесса раствор нагревают до 30-60 °С, а в паровой зоне создают разрежение. [c.333]

Чтобы выяснить расположение границы, на которой происходит сорбционный скачок концентраций в целлофановых мембранах, был проведен ряд опытов по испарению растворов красителей. Эти растворы испарялись через многослойные целлофановые мембраны. По окраске отдельных слоев был сделан вывод, что по толщине мембраны краситель распределяется так, как предсказывает модель 1. О существовании именно такого градиента концентраций говорят и результаты разделения растворов труднолетучих компонентов. В соответствии с моделью 1 раствор вода — глицерин испарением через мембрану разделяется хуже, чем обычной перегонкой. [c.193]

Например, скачки концентраций могут наблюдаться сразу в нескольких местах на входе в капилляры и при переходе в поверхностную пленку. По-видимому, именно поэтому на ацетатцеллюлозных мембранах разделение в процессе испарения лучше, чем в процессе обратного осмоса. Можно предположить, что то же происходит и при испарении через целлофановые мембраны концентрированных растворов спиртов. [c.195]

Показано, что коэффициент разделения водных растворов при испарении через целлофановые мембраны сильно зависит от условий проведения процесса, при этом раствор может обогащаться как одним, так и другим компонентом. [c.87]

Непрерывное формование трубчатой полупроницаемой мембраны можно производить литьем формовочного раствора в осадительную ванну (рис. 111-20). Формовочный раствор выдавливается из кольцевой фильеры 1, наружный срез которой погружен в осаждающую жидкость. Газ (воздух) в камеру подсушки 2 подается по трубке (шаблону) 4. Уровень осаждающей жидкости (воды) в камере подсушки регулируется давлением подаваемого газа, который затем вместе с парами растворителя и частью осаждающей жидкости удаляется по трубке 5, проходящей через центр фильеры. Полученная трубчатая мембрана 3 обрезается на необходимую длину и может быть установлена в каналах пористого каркаса или соединена в блок. Управление процессом образования селективного слоя при этом способе формования достаточно сложное, так как регулирование времени подсушки производится изменением давления газа, что одновременно изменяет и скорость испарения растворителя, а также может привести к деформации трубчатой мембраны. Промышленное применение этого способа, видимо, возможно только при изготовлении капиллярных трубчатых мембран (до 3— 5 мм), используемых без каркаса при небольших давлениях. [c.129]

Суть этого процесса заключается в следующем. Нагретый до сравнительно невысоких температур (порядка 30-70 °С) исходный раствор (горячий) подается с одной стороны гидрофобной микропористой мембраны. Вдоль другой стороны мембраны движется менее нагретый (холодный) растворитель (обычно вода). Поскольку мембрана гидрофобна, а размеры пор ее достаточно малы (порядка одного микрометра и менее), то жидкая фаза в поры мембраны не проникает. Испаряющийся с поверхности горячего раствора пар (поверхностью испарения в этом случае являются образующиеся на входе в поры мениски раствора) проникает в поры мембраны, диффундирует через слой воздуха в поре и конденсируется на поверхности менисков холодной жидкости. При этом в порах создается разрежение, что ускоряет процесс испарения и, следовательно, повышает его эффективность. Так как температура исходного раствора невысока, то для проведения процесса мембранной дистилляции можно применять низкопотенциальную тепловую энергию - тепло нагретой после холодильников воды, отходящих газов (например, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и др.), геотермальных вод и, наконец, солнечную энергию. [c.338]

Известно, что целлофановые мембраны не проявляют селективности при фильтровании истинных растворов под действием разности гидростатических давлений. Лишь некоторые полимерные мембраны, например, ацетилцеллюлозные обнаруживают такое свойство. Однако при испарении растворов через мембрану даже целлофан обнаруживает способность к селективному пропусканию отдельных компонентов. [c.153]

Стадия 1. Раздельное испарение двух компонентов из питающего раствора через полупроницаемые мембраны при равновесных давлениях и в соотношении, необходимом для образования первого продукта состава х . [c.668]

Рис. II-56. Зависимость проницаемости и коэффициента разделения при испарении водного раствора метанола (280 мг/л) через целлофановую мембрану от давления. Мембрана лежит на сетке из медной проволоки, ж = = 22 °С. При одних и тех же условиях могут реализоваться два режима — Л и В.

В настоящее время внимание исследователей привлекает новый метод разделения истинных растворов при помощи испарения их через полимерные мембраны. Этот метод, например, можно применять для разделения близкокипящих смесей и азеотропов, а также для абсолютирования спиртов. Наибольший интерес прежде всего представляет исследование механизма процесса. [c.87]

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]

Наиболее перспективно применение данного метода для разделения азеотропных смесей. На рис. 24-9 представлены варианты (кривые 1-3) разделения азеотропной смеси изопропанол-вода при различных температурах в конденсаторе 6 (см. рис. 24-8). На рис. 24-9 приведена также равновесная кривая 4 для этой смеси (без мембраны). Такое эффективное разделение азеотропа объясняется тем, что механизм разделения методом испарения через мембрану принципиально отличается от широко применяемой для разделения жидких смесей ректификации, основанной на разности давления (упругости) паров компонентов смеси. Вместе с тем сочетание мембранных процессов с ректификацией позволяет получать двухтрехкратный экономический эффект. Например, для разделения смеси этанол-вода (рис. 24-10) с использованием баромембранных методов (микрофильтрации и обратного осмоса) и ректификации можно концентрировать разбавленные растворы до составов, близких к азеотропным. Разделение азеотропных смесей экономически выгоднее проводить испарением через мембрану. [c.334]

Особый случай обычной газовой проницаемости за счет диффузии представляет собой процесс, известный как испарение через мембрану (жидкостная проницаемость), в котором мембрана отделяет исходный раствор в жидком состоянии от потока пермеата в газообразном состоянии. На стороне мембраны, контактирующей с паром, поддерживается низкое давление, что препятствует проникновению жидкости. Несмотря на то что отмечается сильная зависимость скорости диффузии от концентрации растворителя в полимерной пленке, по-видимому, не будет наблюдаться существенного различия между значениями, найденными для случая испарения через мембрану, и значениями для диффузии паров. Станнетт и Ясуда [31] использовали мембраны, находящиеся в равновесии с пермеатом, и не отметили различий в проницаемостях жидкости и пара для растворов бензола и циклогексана через полиэтилен, а также ацетона и ацетонитрила — через резину. Таким образом, даже в том случае, когда скорости проницаемостей паров и жидко- [c.36]

Природа взаимодействия между исходным раствором и материалом мембраны будет оказывать значительное влияние как на равновесную концентрацию разделяемых веществ в мембранной фазе, так и на скорость транспорта компонентов смеси через мембрану. Необходимо отметить, что выбор полимера для процесса испарения связан с большими ограничениями. Перванорационные мембраны должны обладать не только высокими показателями селективности, производительности и механической прочности, но и выдерживать прямой контакт с органическими растворителями при новышенной температуре. Со стороны пермеата мембрана бывает почти сухой, по крайней мере, при работе по вакуумной схеме, поэтому набухает неравномерно, что влечет за собой дополнительную нагрузку на мембрану. Оптимально удовлетворяют этим требованиям композитные мембраны, в которых механическую, термическую и химическую стойкость обеспечивает практически инертная по отношению к пермеату пористая подложка, а характеристики массопереноса и селективности определяются тонким активным слоем. [c.218]

К основным мембранным методам разделения относятся обратный осмос, ультрафильтрация, испарение чзрез мембрану, диализ, электродиализ, диффузионное разделение газов. Обратный осмос. Метод обратного осмоса состоит в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью (или частично) задерживающие молекулы (или ионы) растворенных веществ, [c.428]

Процесс мембранной дистилляции является одним из термомембранных процессов, протекающих под действием градиента температуры. При осуществлении процесса мембранной дистилляции две жидкости или два раствора разделены микропористой мембраной и поддерживаются при различных температурах. Жидкости не должны смачивать стенки пор мембраны, а разность давлений по разные стороны от мембраны должна быть ниже капиллярного давления. При таких условиях жидкость не будет заполнять поры мембраны, и через мембрану может проходить только пар, который испаряется со стороны жидкости с более высокой температзфой, где давление пара более высокое, и конденсируется со стороны жидкости с более низкой температурой. Транспорт вещества через мембрану осуществляется в три стадии испарение жидкости со стороны с более высокой температурой, перенос пара через поры мембраны и конденсация паров со стороны с более [c.435]

Аппарат, работающий при постоянной концентрации исходной смеси с испарением, проникшей смеси при лобовом обдуве мембраны воздухом (методика П1). В аппарате 5 (рис. П-14) мембрана 7 укладывается между двумя сеткал1и из нержавеющей стали и зажимается фланцами днища аппарата и корпуса между войлочными прокладками. Плоский спиральный распределитель воздуха с отверстиями, обращенными в сторону мембраны, располагается на близком расстоянии от мембраны. Отверстия в распределителе воздуха располагаются с убывающим от входа в распределитель шагом и обеспечивают равномерный обдув поверхности мембраны. Аппарат снабжен мерным стеклом и краном для слива раствора пз аппарата, электрообогревоы днища и корпуса. Рабочий раствор в раздолпте.чьной камере 5 постоянно перемешивается мешалкой 4. Очищенный и осушенный воздух подогревается в электрокалорифере 2 и направляется через распределитель воздуха в аппарат. После обдува мембраны воздух через соответствующие сборники конденсата поступает в конденсатор 8, [c.136]

Технология розлива, размазывания и экструзии полимерных растворов и расплавов является хорошо известным способом получения пленок и волокон различного назначения. Все технологические особенности и отличия связаны с необходимостью получения пленок и волокон с конечной селективностью и большой скоростью проникания растворителя через них. Внутри этих способов изготовления полупроницаемых мембран различаются три метода их формования сухой, мокрый и сухомокрый. Сухое формование мембран заключается в испарении в воздух или специально подобранную атмосферу растворителя в результате получают плотные гомогенные мембраны. Гетерогенные мембраны, обладающие плотным слоем, расположенным на рыхлом пористом слое, получаются при сухомокром формовании. При этом методе изготовления мембран сперва происходит испарение части растворителя из тонкого слоя раствора в атмосферу (предформование), а за- [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология