Пористость мембран по скорости диффузии через

Разделение смесей газов на компоненты может быть осуществлено при помощи мембранных методов (см. 18.5). Для разделения могут быть использованы как пористые, так и непористые мембраны. В случае применения пористых мембран размер пор должен быть меньше, чем средняя длина свободного пробега молекул. При этом условии перенос молекул газа через мембрану будет происходить за счет так называемой кнудсеновской диффузии. Вероятность столкновения молекул между собой будет пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью столкновения молекулы со стенкой 1юры мембраны. Молекулы будут проникать через мембрану со скоростью, обратно пропорциональной корню квадратному из молекулярной массы молекулы. Поэтому при помощи пористых мембран могут разделяться газовые смеси, состоящие из компонентов, молекулярные массы которых заметно различаются. Пористые мембраны отличаются сравнительно высокой проницаемостью, но низкой селективностью. [c.44]

Диализ. Проникновение частиц растворенного вещества через мембрану называется диализом. Действие пористой мембраны не столько основано на разделении частиц по их размерам по принципу сита, сколько на различии в скоростях диффузии через мембрану. Диализ целесообразно применять для отделения коллоидных частиц от частиц истинных растворов. [c.334]

К кинетическим методам относится диализ, основанный на различиях в скорости диффузии через пористые мембраны. Ионы и моле- [c.246]

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]

Массоперенос веществ через пористые клеточные стенки внутри растительного сырья состоит из процессов свободной молекулярной диффузии в клеточном соке (растворе) и внутренней диффузии через клеточные мембраны. Скорость массопереноса через мембрану при этом зависит от толщины и количества слоев мембраны, числа и диаметра пор, которые колеблются в широких пределах в зависимости от вида сырья. [c.76]

НЫХ мембранах, где имеет место векторное сопряжение процессов кнудсеновской и поверхностной диффузии, а также векторно-скалярное сопряжение процессов сорбции и диффузии. Будем считать скорость процессов адсорбции мгновенной и потому состояния газовой и сорбированной фаз локально-равновесными в любом сечении мембраны. Сопряжение 2-х векторных процессов диффузии через сорбцию приводит, как было показано выше, к изменению проницаемости пористых мембран. [c.68]

Ультрафильтрация через пористые мембраны представляет собой метод диффузии молекул через ряд мембран различной пористости. Скорость диффузии зависит от молекулярного размера и степени проницаемости мембран. Высокопористые мембраны готовят из чистых биологически инертных нитрата целлюлозы, ацетата целлюлозы, регенерированной целлюлозы и других полимеров. Эти мембраны называются поверхностными фильтрами. В противоположность глубинным фильтрам, полученным из волокнистых материалов, они отличаются исключительно высокой эффективностью удерживания, что обусловлено их весьма однородной пористой структурой и одинаковым размером пор. Большая часть вещества при фильтрации раствора задерживается на поверхности эффект сита). [c.86]

Полупроницаемые мембраны бывают пористыми и непористыми. Через непористые мембраны растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентрации в результате молекулярной диффузии. Поэтому эти мембраны называют диффузионными. Они представляют собой квазигомогенные гели. Скорость диффузии компонентов через эти мембраны зависит от энергии активации при взаимодействии частиц компонентов с материалом мембран. [c.563]

В случае применения непористых мембран разделение газов идет за счет разной скорости диффузии компонентов через мембраны. Для таких мембран проницаемость газов и паров на 2-3 порядка ниже, чем для пористых, но селективность значительно выше. [c.331]

Более подробное описание хроматографических методов приведено в [20а). Ультрафильтрация через пористые мембраны основана на зависимости скорости диффузии от размера макромолекул и степени проницаемости мембран. Применение различных мембран позволяет разделить полимер на фракции с различной молекулярной массой. [c.26]

Исследовался также метод оценки селективности мембран, основанный не на измерении чисел переноса, а на определении величины селективной диффузии. При сравнении отношения скоростей диффузии электролита и неэлектролита через ионитовую мембрану с тем же отношением, найденным для пористых неселективных мембран, наблюдается эффект замедления, обусловленный влиянием заряда мембраны на диффузию электролита. Аналогичный эффект наблюдали также Манеке и Хеллер [М21]. [c.187]

Еще один подход, который может использоваться для описания транспорта через пористые мембраны, это фрикционная модель, или модель внутреннего трения. В ней прохождение газа через пористую мембрану рассматривается как сумма вязкостного потока и диффузии, т. е. поток всегда смешанный. Постулируется, что поры столь узкие, что свободный транспорт молекул растворенного вещества через поры невозможен и всегда существует определенное трение между растворенным веществом и стенкой поры, а также между растворителем и стенкой поры или растворителем и растворенным веществом. Сила трения Е в расчете на моль линейно связана с различиями скорости или с относительной скоростью. Коэффициент пропорциональности этой зависимости называется коэффициентом трения /. Рассматривая массоперенос растворителя и растворенного вещества и принимая стенки поры неподвижными Ут = 0), можно записать [c.230]

Скорость прохождения молекул через диффундирующую мембрану обычно прямо пропорциональна коэффициенту диффузии, который определяется размерами молекул и их формой. Поэтому диффузионные мембраны наиболее рационально применять для разделения компонентов, имеющих практически одинаковые свойства, но различающихся размерами и формой молекул. Проницаемость диффузионных мембран почти не снижается со временем. Диффузионные мембраны имеют большое гидродинамическое сопротивление, поэтому их следует применять в виде ультратонких пленок толщиной порядка 0,02—0,04 мкм, закрепленных на пористых подложках. [c.13]

Проводятся большие работы по созданию пористых стекол для применения их в газоразделении. Показана возможность получения стекол с заданными размерами пор от нескольких ангстрем до десятков и сотен ангстрем. В. А. Соколовым и Г. Н. Сельяновой [86] установлено, что проницаемость газов через мембраны из пористого стекла зависит не только от размера пор мембраны и молекулярного веса разделяемых газов, но и от структуры последних. Было установлено, что предельные и непредельные углеводороды с одинаковым числом атомов углерода обладают заметно отличающимися скоростями проникновения. Так, например, скорость диффузии пропилена в различных условиях была в 2—4 раза меньше, чем у пропана. В опытах С. Ш. Шик и Р. П. Кирсановой [87] из метановодородной смеси, содержащей 20% водорода, при диффузии в одну ступень, получен водород 90%-ной концентрации. [c.79]

Во-вторых, необходимо учитывать электроосмос через пористые мембраны. Если между сторонами мембраны накладывается разность электрических потенциалов, то направленная миграция противоионов сообщает внутреннему раствору механический момент, и наблюдается массовый поток, увеличивающий скорость противоионов и уменьшающий скорость сопровождающих ионов это ведет к улучшению селективной проницаемости. Классический электроосмотический эффект в капиллярных трубках и пористых пробках известен уже около ста лет, но только недавно обнаружено, что этот эффект способствует электромиграции через гомогенные гели (Шмид [129]). Спиглер и Кориэлл [125] первые представили данные относительно величины эффекта. Эти авторы определили коэффициенты самодиффузии N3, 2п и Са в фенолсульфокислой смоле, а также эквивалентную проводимость смолы в тех же формах. Если ток переносят только противоионы (как в ионообменной мембране, свободной от диффундирующей соли), то коэффициент диффузии (О) и эквивалентная проводимость (Л) этих ионов (валентность г) должны быть связаны уравнением Нернста — Эйнштейна [c.167]

Полупроницаемые мембраны могут быть пористыми и непористыми. Непористые полимерные мембраны являются квазигомо-генными гелями, через которые растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентраций (молекулярная диффузия). Поэтому такие мембраны часто называют диффузионными. Скорость, с которой проходят через мембрану отдельные компоненты. [c.45]

О пористости покрытий можно судить по водородопроницаемости. Исследование водородопроницаемости покрытий при низких температурах экспериментально затруднено, так как она зависит от множества различных факторов и требует использования высокочувствительных методов. Скорость проникновения водорода через различные мембраны обычно характеризуется коэффициентом диффузии, изменением равновесного или стационарного потенциала, плотностью тока в потенциоста-тическом режиме, временем проникновения водорода через мембрану. [c.69]

Мембранное газоразделение-разделение на компоненты газовых смесей или их обогащение одним из компонентов. При использовании пористых перегородок с преим. размером пор (5-30)-10 мкм разделение газов происходит вследствие т. наз. кнудсеновской диффузии. Для ее осуществления необходимо, чтобы длина своб. пробега молекул была больше диаметра пор мембраны, т. е. частота столкновений молекул газа со стенками пор превышала частоту взаимных столкновений молекул. Поскольку средние скорости молекул в соответствии с кинетич. теорией газов обратно пропорциональны квадратному корню их масс, компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями. В результате пермеат обогащается компонентом с меньшей мол. массой, концентрат-с большей. Коэф. разделения смеси = и,/ 2 = (Мз/М,) , где 1 и 2-числа молей компонентов соотв. с мол. массами М1 и М2. В реальных условиях весьма трудно с помощью пористых мембран обеспечить чисто кнудсе-новский механизм разделения компонентов. Это объясняется адсорбцией или конденсацией их на стенках пор перегородки и возникновением дополнительного т. наз. конденсационного либо поверхностного газового потока, наличие к-рого приводит к снижению К . [c.25]

Мембранное газоразделение. Это процесс разделения на компоненты газовых смесей или их обогащение одним из компонентов. При использовании пористых мембран с преимущественным размером пор 0,005-0,03 мкм разделение газов происходит вследствие так называемой кнудсеновской диффузии. Для ее осуществления необходимо, чтобы длина свободного пробега молекул была больше диаметра пор мембраны, т.е. чтобы частота столкновений молекул газа со стенками пор превышала частоту взаимных столкновений молекул. Поскольку средние скорости молекул в соответствии с кинетической теорией газов обратно пропорциональны квадратному корню их масс, компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями. В результате пермеат обогащается компонентом с меньшей молекулярной массой, ретант (концентрат) - с большей. Коэффициент разделения смеси Кр = / 2 = где и 2 число молей компонен- [c.331]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология