Мембраны для испарения толщина

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]

Рис. 7.3. Зависимость массы отливочного раствора и толщины мембраны от продолжительности испарения I [4]

Если предположить, что во время испарения поверхность мембраны, обращенная к пару, подсушена, то ее электрическое сопротивление должно измениться по сравнению с сопротивлением сухой поверхности меньше, чем сопротивление по толщине мембраны. Значение отношения этих сопротивлений может характеризовать степень высушивания поверхности мембраны. Измерения показали (см. табл. П-13), что в условиях испарения воды оно мало отличается от значения, полученного для сухой мембраны, т. е. структура поверхности, обращенной к пару, далека от сухой. [c.183]

Распределение воды по толщине мембраны. Определение профиля распределения концентрации воды по толщине проводилось с помощью многослойных мембран [96, 103]. Мембрану складывали из трех намоченных в воде слоев целлофана таким образом, чтобы между слоями не попали пузырьки воздуха. Затем из нее отжимали избыточную воду и помещали в ячейку установки. После работы в течение заданного времени воду из ячейки сливали через сифон, мембрану вынимали, осушали фильтровальной бумагой ее поверхность, расслаивали, из каждого слоя вырезали образец и помещали в бюкс с притертой крышкой. Затем весовым методом определяли содержание воды в образце. Поскольку мембрана зажималась в ячейке установки тремя быстросъемными струбцинами, между моментом выключения установки и закупоркой в бюкс последнего образца проходило не более одной минуты. Это время замеряли секундомером, а затем по кривой кинетики десорбции воды (рис. 11-48) находили поправку на испарение жидкости из образца за это время. Полученная таким образом степень набухания выражала концентрацию воды в мембране. Результаты измерений показали, что по толщине существует градиент концентрации воды (рис. П-49, а), который может сильно изменяться во времени (рис. П-49, б), не оказывая при этом влияния на скорость проницания мембраны. [c.184]

Именно сжатием структуры мембраны и выдавливанием из нее части воды, происходящим под действием отрицательного давления, объясняется появление градиента концентрации, показанного на рис. П-49. При малой кривизне менисков (давление пара под мембраной близко к давлению насыщения) градиент отрицательного давления, а следовательно, и концентрации мал, а при большой кривизне — градиенты велики. С течением времени градиент концентрации сильно меняется, однако это совершенно не сказывается на скорости испарения, которая практически остается постоянной. Ясно, что такой градиент не может служить движущей силой процесса проницания, т. е. уменьшение концентрации по толщине мем- браны не обязательно свидетельствует о диффузионном характере проницания. О том же говорит существование минимума на кривых (см. рис. П-49, б). Его можно просто объяснить, основываясь на предложенном механизме проницания. Вода быстро проницает от одной поверхности к другой по крупным капиллярам, занимающим очень малую часть площади мембраны. Набухание же остальной ее Части является медленным процессом и идет с двух сторон мембраны, так как они обе покрыты водой, по направлению к ее средним слоям. [c.186]

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]

Из изложенных представлений о механизме образования и структуре поверхностного слоя раствора следует, что даже одно различие структурных организаций ассоциата макромолекул предопределяет отличие структуры твердой полимерной пленки в объеме и поверхностных слоях. Протекание н<е процессов испарения растворителя и сорбции паров еще более усугубляет эти различия. Возможно, комплексом описанных выше явлений определяется целесообразность выдерживания полимерных растворов в контакте с газовоздушной средой с целью получения асимметричных обратноосмотических мембран, к которым относят мембраны с высокой плотностью поверхностного слоя толщиной 0,1—5 мкм. Спецификой формирования поверхностного слоя в зависимости от свойств полимерных растворов, вероятно, объясняются различные точки зрения ряда исследователей [76—78] на влияние стадии выдержки жидкой пленки полимерного раствора в контакте с воздушной средой на свойства обратноосмотических мембран. [c.53]

В последних работах предлагается следующая методика изготовления электродной мембраны в стеклянный бюкс вносят 6 г пластификатора и 2 г порошка поливинилхлорида и перемешивают их в течение 2—5 мин магнитной мешалкой, затем вносят 15—20 мл циклогексанона растворение проводится при нагревании до 60 °С. После охлаждения в полученный раствор вносят навеску электродноактивного вещества и растворяют ее при перемешивании до гомогенного состояния и отсутствия пузырьков воздуха. Полученный раствор выливают в чашку Петри диаметром 10 см. После испарения циклогексанона (3—5 сут) на воздухе получается эластичная пленка толщиной 1 мм. Мембрану следует хранить в эксикаторе в атмосфере, насыщенной парами растворителя-пластификатора, что предотвращает его испарение из мембраны. [c.146]

Показано, что при испарении воды через целлофановые мембраны она проходит по тем капиллярам, что и при фильтрации, а резкое увеличение скорости процесса связано с возникновением капиллярного давления Лапласа. Рассчитана истинная движущая сила процесса, и из нее определен средний радиус капилляров (0,95-10" см). Опыт с солевой меткой, измерение температурных градиентов и микроскопические наблюдения показали, что вода испаряется непосредственно с поверхности, обращенной к пару. К этой поверхности от менисков она доставляется в результате пленочного течения. В результате исследования многослойных мембран определено распределение концентраций по толщине мембраны. Характер распределения подтверждает сделанные ранее выводы о преобладании капиллярного течения. [c.87]

Прежде всего это касается формования тонких пленок полимера на поверхности жидкости [46] с последующим нанесением их на пористые основы. Способ позволяет получать тонкие покрытия вплоть до мономолекулярных слоев [47]. Сущность метода заключается в том, что раствор полимера наносят на поверхность инертной, не смешивающейся с раствором жидкости, имеющей более высокую плотность, чем плотность раствора полимера. В результате растекания раствора на поверхности жидкости и испарения растворителя формуется тонкая пленка. Если под такую пленку подвести пористую подложку и с ее помощью вытянуть пленку, то после удаления инертной жидкости образуется мембрана с очень тонким активным слоем. Процесс нанесения тонких пленок на подложку может быть непрерывным [48]. В этом случае раствор полимера непрерывно стекает на поверхность жидкости по наклонной пластине, а образующаяся пленка вытягивается с поверхности раствора непрерывно движущейся пористой основой. Таким образом можно получать мембраны с толщиной диффузионного слоя от 0,5 до 5 нм. В качестве подложки используют материал с порами размером 50—200 нм. Активный слой можно изготавливать из различных полимеров, например полиакрилонитрила, полибутадиена, полисахаридов, галондпроизводных, силиконовых каучуков и др. [c.155]

Интерполимерные мембраны изготовляют из двух полимеров, один из которых является хорошо растворимым в воде полиэлектролитом, а другой — нерастворимым в воде инертным веществом. Однородную смесь получают растворением обоих компонентов в 7-бутиролактоне, диметилформамиде, диме-тилсульфоксиде. После испарения растворителя получается мембрана требуемой толщины и формы. Вследствие равномерного переплетения цепей гидрофильного полиэлектролита и гидрофобного инертного вещества мембрана в воде не растворяется, а только набухает. Мембраны такого типа обладают хорошими электрохимическими характеристиками, но пока не нашли широкого применения из-за дефицитности исходных полиэлектролитов и ухудшения свойств при эксплуатации вследствие вымывания полиэлектролита. [c.76]

Интерполимерные мембраны являются промежуточным типом мембран [98], состоят они из двух полимеров, один из которых — хорошо растворимый в воде полиэлектролит, а другой — нерастворимое в воде инертное вещество. Однородную смесь получают растворением обоих компонентов в 7-бутиролактоне, диметилформамиде, диметилсульфоксиде. После испарения растворителя получается мембрана требуемой толщины и формы. Вследствие равномерного переплетения цепей гидрофильного полиэлектролита и гидрофобного инертного вещества мембрана в воде не растворяется, а только набухает. [c.55]

По-видимому, оптимальной областью давлений для метода кварцевой спирали является интервал порядка от 1СГ до 1СГ мм рт. ст. при темпе-ратурдх от 273 до 293 К. Вещества с такими значениями давления пара хорошо улавливаются в вакууме холодильником и не оседают на нити подвеса, а расхождение между температурой термостата и ячейки легко можно довести до 0,01—0,05 К, регулируя массовую скорость эффузии подбором диаметра эффузионного отверстия и толщины мембраны. В этом же температурном интервале тепловое излучение из верхней части вак > мных тр> бок, находящихся при более высокой температуре (температуре помещения), помогает компенсировать теплопотери эффузионной камеры от испарения. [c.74]

Характерные значения потока вещества при проведении процесса испарения через мембрану обычно не превосходят 2 кг/(м ч). Тогда нормальная к поверхности мембраны составляющая скорости жидкости вблизи поверхности не будет превосходить 6 10 м/с. Это примерно на порядок вели шны меньше, чем значения, характерные для процесса обратного осмоса. Поэтому обычно считают, что влиянием концентрационной поляризации на процесс массопередачи при испарении через мембрану можно пренебречь. Однако, как указывается в [8, 9], во многих практически важных случаях разделения жидких смесей путем испарения через мембрану концентрационная поляризация может оказывать существенное влияние на поток вещества через мембрану. Для предотвращения вредного влияния концентрационной поляризации толщина канала для подачи жидкости при использовании плоскорамных или спиральных модулей, или радиус полых волокон при использовании половолоконных модулей не должны превышать 0,2-Ю,5 мм. [c.433]

Сухое формование, при котором происходит полное испарение растворяющей системы, — наиболее старый и легкий для объяснения фазоинверсионный процесс. В качестве примера можно привести типичный отливочный раствор нитрата целлюлозы (рис. 7.2,а). Конечная толщина получающейся из него мембраны заметно меньше первоначальной толщины отливки из-за потерь растворителя и увеличения в результате этого концентрации полимера в единице объема. Однако наличие пустот обусловливает существенно большую толщину, чем толщина плотной мембраны, содержащей то же количество полимера [c.243]

Нерастворимые в воде пленки из ПВС используются в качестве мембран с регулируемой газо- и паропроницаемостью, проницаемостью для спиртов и других растворителей. Паропроницаемые и нерастворимые в воде пленки (мембраны) толщиной 30 мкм, полученные, например, испарением воды из раствора ПВС при 140 °С, готовят обработкой формальдегидом (I способ) или смесью формальдегида с кислотой (II способ). Они обладают разной проницаемостью для паров воды, зависящей от количества связанного формальдегида, плотности мембраны, относительной влажности воздуха и температуры. Мембраны, полученные II способом, при относительной влажности 70%, имеют паропроницаемость более высокую, чем мембраны, приготовленные I способом. [c.48]

Основная проблема нанопроволок из кластеров, которая требует решения для использования для электропроводности, это проблема разрывов проволок в процессе роста. Эта проблема решается с помощью проведения пропитки мембраны в вакууме или с помощью электрофореза. Вакуумный способ имеет недостаток, связанный с испарением раствора, содержащего кластеры, что приводит к возникновению пустот в каналах мембраны. В случае электрофореза одна из сторон мембраны находится в контакте с металлом, например золотом или алюминием, и используется в виде катода, к которому движутся кластеры в процессе электрофореза. Таким образом, можно заполнить весь канал, однако прерывания и здесь возможны из-за большой толщины мембраны. Так, мембрана 10 мкм толщиной и имеющая такой же длины каналы должна максимально содержать около 4 ООО кластеров с диаметром 2,5 нм, что трудно достижимо. С другой стороны, мембрана толщиной несколько микрон будет слишком хрупкой, чтобы с ней работать. Все же, если подвергнуть толстую мембрану ионному воздействию, то в области взаимодействия она утоньшается до 100 нм и возможно получение непрерывных нанопроволок, показанных на рис. 15.22 [26]. [c.513]

Достаточно трудно приготовить бездефектный токий верхний слой из стеклообразного полимера. При получении бездефектных асимметричных мембран хорошо себя зарекомендовали два метода инверсии фаз, а именно метод двойной ванны [17], а также метод испарения [18, 19]. Существует элегантный метод приготовления бездефектной асимметричной мембраны, заключающийся в нанесении покрытия из высокопроницаемого полимера на асимметричную мембрану с небольшим числом дефектов. Такое покрытие закрывает поверхностные поры и возникает бездефектная мембрана [20]. Для увеличения скорости транспорта можно уменьшать толщину верхнего слоя. Для исследователя заманчиво представлять, какова допустимая концентрация дефектов, не приводящая к существенным потерям селективности. Такую оценку можно провести с использованием модели сопротивлений, предложенной Хенисом и Триподи [20]. На рис. VI-16 схематически показана асимметричная мембрана и соответствующий аналог электрической цепи. Очевидно, что поверхностная пористость должна быть незначительной, в противном случае селективность резко упадет. При нанесении тонкослойного покрытия поверх асимметричной мембраны такие дефекты устраняются. Несмотря на то что тем самым вводится дополнительное сопротивление, сопротивление закрытых пор значительно больше, чем у открытых, в результате чего поток через эти поры уменьшается, а селективность мембран возра- [c.320]

В. П, Мелешко с сотрудниками [43] изготовили ионитовые мембраны на основе бутилметакрилата. Измельченную смолу тщательно перемешивали с бутилметакрилатным клеем, приготовленным при растворении 25 г бутилметакрилатной пленки в 100 г смеси бензина и бензола, взятых в равных объемных отношениях. Полученную массу выдерживали до удаления пузырьков воздуха и наносили на стеклоткань с обеих сторон. После испарения растворителя получались эластичные мембраны, содержащие 50% ионита по отношению к весу связующего вещества. При хранении на воздухе в течение длительного времени мембраны не подвергались изменениям. Предел прочности при разрыве, определенный на разрывной машине РМП-50, у мембран толщиной 0,3 — [c.37]

Для изготовления интерполимерных мембран используются два линейных полимера, один из которых является полиэлектролитом а другой — инертным веществом. Смесь двух таких полимеров растворяют в подходящем растворителе. Полученный раствор наносят на ровную поверхность, и после испарения растворителя получается мембрана в виде очень тонкой пленки (от 1 мк приблизительно до 100 мк). Переплетение цепей растворимого в воде полиэлектролита с цепью нерастворимого в воде инертного вещества так велико, что полученная пленка в воде нерастворима, хотя и не образует с ней химического соединения. Полученные пленки отличаются высокой прочностью и хорошими электрохимическими качествами. В качестве инертного полимера использовался смешанный полимер акрилонитрила с винилхлоридом (так называемый Дайнел ). В качестве полиэлектролитов использовались для сильнокислых мембран — полистиролсульфо-кислота, для слабокислых — сополимер винилметилового эфира с малеиновым ангидридом. Анионитовые мембраны типа четвертичного аммониевого основания были получены при использовании четвертичного поливинилмидазола и йодистого метила. Таким путем изготовлены пленки толщиной от 1 до 30 мк. Количества обоих полимеров могут варьироваься, что дает возможность получать мембраны разной эффектив- иости. Растворителями, пригодными для растворения гидрофильных полиэлектролитов и гидрофобного инертного полимера, оказались диметилформамид и диметилсульфоксид [63—65]. [c.40]