Пористость мембран открытая

Наряду с указанными типами конструкций ТФЭ при малых рабочих давлениях (например, для ультрафильтрации) мембрану используют без трубки или армируют ее в процессе формования тканым рукавом. Диаметр таких мембран обычно не превышает 3—5 мм. Это значительно повышает удельную рабочую поверхность мембран и снижает материалоемкость аппаратов. С целью предохранения таких мембран от прогиба и излома, а также для создания удобства при сборке аппаратов мембраны формуются в виде монолитных блоков или соединяются друг с другом гибкой связью 2 (рис. П1-17) с образованием при сворачивании в рулон подвижного пакета. Концы такого пакета заливаются смолой так, чтобы каналы трубчатых мембран 1 оставались открытыми. Блок устанавливается в корпус аппарата 3 и уплотняется по торцам, которые отделяют напорные камеры от камеры сбора фильтрата. Такие конструкции нашли ограниченное применение из-за низкой прочности пористых мембран, но при устранении этого недостатка могут быть весьма перспективными. [c.125]

Под общей пористостью (порозностью) понимают отношение объема всех пор в мембране (открытых и закрытых) к общему объему мембраны. Для оценки общей пористости существует ряд методов Г10, 110—112]. [c.91]

Для оценки характеристик полупроницаемой мембраны более важной является открытая пористость, под которой понимают отношение объема Уп сквозных, пронизывающих всю мембрану пор к объему Ум мембраны [c.92]

Под пористостью /о мембраны в отличие от общей е и открытой ео, будем понимать отношение площади суммарного поперечного сечения всех пор к единице площади мембраны. Для изотропных мембран значения /о и ео совпадают. Для анизотропных мембран ео всегда боль-ще /о, что необходимо учитывать при исследованиях и расчетах мембранных процессов разделения. [c.93]

Пористость - это степень открытости мембраны, которая характеризуется количественно объемом пустот в ней, тогда как под размером пор понимают средний диаметр отдельных пор. [c.74]

Понятием капиллярные системы объединяют капиллярно-пористые тела, мембраны, образованные в результате упаковки порошков и зерен, капиллярные блоки, горные породы, почвы и другие связнодисперсные системы, характеризующиеся твердым каркасом, пронизанным системой открытых пор, заполненных (частично или целиком) раствором электролита. Эти поры произвольной формы и структуры мы будем называть капиллярами. [c.209]

Совместимость кислого НЦ с основной ЭЦ подтверждена опытным путем. Однако получение пористых мембран из этих смесей затруднительно из-за растворимости ЭЦ в спиртах, являющихся нерастворяющими порообразователями для сухого формования пористых МФ мембран. Поэтому, когда большая часть истинного растворителя для НЦ испаряется и, следовательно, НЦ образует мицеллы, а затем гель, спирты все еще удерживают ЭЦ в растворе. По мере того как спирты удаляются, они оставляют после себя тонкие пленки ЭЦ в порах мембраны, поэтому ЭЦ заменяют другим основным эфиром целлюлозы, например цианэтилцеллюлозой (ЦЭЦ), предположительно также совместимой с НЦ, но нерастворимой в спиртах (64). В этом случае мицеллы и гель образуются и в НЦ, и в ЦЭЦ, а получающаяся мембрана содержит открытые ячейки. Эфиры целлюлозы, придают прочность и гибкость НЦ мембране. [c.225]

Ниже мембраны будут рассматриваться в соответствии с классификацией по двум типам мембраны с открытой пористостью, которые применяются в микрофильтрации и ультрафильтрации, и плотные непористые мембраны, применяемые в газоразделении и первапорации. Причиной для использования такой классификации являются [c.69]

При изменении одного или нескольких из этих параметров, которые вдобавок не являются независимыми ( ), структура мембраны может быть изменена от очень открытой пористой пленки до очень плотной непористой. [c.128]

Возьмем в качестве примера полисульфон. Это полимер, который часто используется в качестве мембранного материала как для микрофильтрации и ультрафильтрации, так и для подложки в композиционных мембранах — в этих областях применения необходима открытая пористая структура но кроме того могут быть получены также асимметричные мембраны с плотным непористым поверхностным слоем, полезные для первапорации и газоразделения. [c.128]

При газоразделении любые взаимодействия между молекулами газа и материалом мембраны очень слабо выражены, поэтому концентрации газа в мембране очень невелики. Молекулы газа должны диффундировать сквозь жесткую структуру мембраны, не оказывая на состояние полимера практически никакого влияния. В то же время, даже при очень низком сродстве пенетрантов такого типа, все-таки наблюдается различие, например, для азота и диоксида углерода. В противоположность этому растворимость жидких пенетрантов в мембране может быть значительно выше, вследствие этого цепи приобретают большую подвижность. При диализе может наблюдаться даже более сильное взаимодействие между жидкостью и мембраной, приводящее к более сильному набуханию полимера, и тогда относительно большие молекулы диффундируют сквозь мембрану с таким образом открытой пористой структурой. Рис. VI-14 схематически иллюстрирует изменение коэффициента диффузии низкомолекулярного компонента при увеличении степени набухания мембраны (набухание мембраны определяется отношением массовой доли пенетранта внутри мембраны к массовой доле сухого полимера). Видно, что коэффициент диффузии может изменяться от 10 до 10" м /с это убедительно доказывает, что подвижность полимерных цепей увеличивается в результате набухания и достигнутый коэффициент диффузии [c.308]

Мембраны, используемые в фильтрации частиц, имеют открытую структуру, т. е. лишь небольшая часть объема мембраны занята самим полимером. У типичных мембран открытые поры занимают примерно 80—85 % ее объема. Такая пористость обеспечивает довольно высокую скорость потока фильтруемой жидкости через мембранный фильтр. До появления растровой электронной микроскопии считалось, что мембраны имеют цилиндрические поры строго определенных размеров, но исследование мембран под растровым электронным микроскопом обнаружило, что структура мембраны в значительной степени произвольна, а поры могут иметь любое сечение, кроме круглого (рис. 2.4, б). [c.29]

Хотя точная характеристика мембран и их стандартизация рассматриваются в гл. 4, здесь следует упомянуть некоторые характеристики мембран с целью облегчения понимания процесса фильтрации. Несмотря на то что фирмы-производители предпринимают усилия, для того чтобы поры в мембране имели небольшой разброс по размерам, в любой мембране размеры пор имеют некоторое распределение. Объем пустот (пор), или пористость, составляет ту часть объема мембраны, которая доступна фильтруемой жидкости. Хотя большая часть пор в мембране может быть открытой и взаимосвязанной, некоторые мембраны могут иметь закрытые поры, которые не соединя- [c.30]

Настоящая глава была посвящена главным образом рассмотрению методов изготовления целлюлозных мембранных фильтров заданной пористости. Наиболее широко применяемыми материалами для мембран являются нитро- и ацетилцеллюлоза. Эти вещества образуют коллоидные растворы (золи) в определенных растворителях или в их смесях. Если такой золь разлить тонкой пленкой на стеклянную пластинку и подвергнуть регулируемому частичному испарению, начнется процесс желатинирования, ведущий к получению открытой мембранной струк-туры коллоидного типа. Большое разнообразие смесей растворителей и варьирование в широких пределах условий желатинирования позволяют получать мембраны с пористостью в очень широких пределах. Хотя принципы образования мембран с определенными размерами пор достаточно хорошо известны, очевидно также, что в производстве мембран важную роль играет эмпирический подход. [c.67]

Процесс электрокинетического преобразования на го-мопористой мембране более доступен теоретическому рассмотрению. Эта мембрана представляет собой плоскопараллельную пористую пластину площадью с одинаковыми открытыми порами (капиллярами) правильной цилиндрической формы, длина которых /г равна толщине мембраны, а радиус а много меньше Н. Если Оп — открытая пористость мембраны, которая на гомопсристых мембранах совпадает с общей пористостью, то число капилляров М, содержащихся в мембране, определяется по формуле [c.200]

Пористые мембраны для фильтрации обычно получают методом отливки в процессе, который Кестинг [125] назвал фазоинверсным. Этот процесс начинают с того, что полимер (например, нитрат целлюлозы) диспергируют в подходящем растворителе и получают таким образом коллоидную систему, называемую золем. Затем добавляют в смесь другое вещество, известное как порообразователь Оно должно обладать высокой температурой кипения и не должно растворять полимер. Раствор вытягивают в тонкую пленку на стеклянной поверх-н ооти и дают растворителю испаряться при тщательно контролируемых условиях. В начальный период испарения растворителя концентрация порообразователя растет до тех пор, пока он не начнет оказывать влияние на растворимость полимера. В этой точке первоначально гомогенный золь превращается в гель (рис. 3.2), и в соответствующий момент времени полученную пленку переносят в закалочный раствор (обычно в воду) для того, чтобы извлечь оставшиеся порообразователь и растворитель при этом гель, теперь уже — мембрана, стабилизируется. В другом методе растворителю и порообразователю дают возможность испариться из геля полностью в так называемом процессе сухого формования. Образовавшаяся при этом мембрана имеет коллоидную структуру с высокой степенью открытости. Поскольку как состав отливочного раствора, так и условия образования мембраны могут изменяться в широких пределах и мы можем управлять структурой геля, фазоинверсный процесс оказывается чрезвычайно гибким для производства полупроницаемых мембран. [c.50]

Мембраны, применяемые для процесса первапорации, представляют собой асимметричные или композиционные мембраны. Как и в случае мембран для газоразделения, пористая под)южка должна иметь открытую пористую структуру для уменьшения сопротивления переносу пара и предотвращения капиллярной конденсации. Существенное требование, предъявляемое к пер-вапорационным мембранам, — это устойчивость материалов мембраны к компонентам разделяемой смеси при повышенных температурах. Сравнительно высокие температуры жидкой смеси необходимы для поддержания достаточно большой движущей силы процесса испарения через мембрану, которой является разность парциальных давлений паров компонентов разделяемой смеси по разные стороны от мембраны. Выбор полимерного материала в значительной мере зависит от того, для решения какой задачи предназначена мембрана. В отличие от газоразделения, при испарении через мембрану эластомеры в результате сильного набухания могут обладать не большими проницаемостями, чем стеклообразные полимеры. К полимеру предъявляются два противоречивых требования. С одной стороны, мембрана не должна набухать слишком сильно во избежание существенного уменьшения селективности. С другой стороны, при низкой растворимости выделяемого компонента в полимере и недостаточном набухании слишком низким оказывается поток вещества через мембрану. Полимеры, имеющие аморфную структуру (стеклообразные полимеры или каучуки), могут оказаться [c.432]

После того как мембрана размещается в пороизмерительной камере, подается давление, проталкивающее ртуть в поры. Предполагается, что все пустующие пространства при максимальном давлении (обычно около 7,5 МПа) заполняются, что действительно только в случаях, когда все пустоты являются открытыми. Из результатов взвешивания мембран при максимальных и минимальных давлениях получают значения объемных плотностей, из которы.х вычитанием может быть найден объем пустот (пористость). [c.52]

В отсутствие нерастворяющего порообразователя или сильного взаимодействия П — П фазовой инверсии не происходит (золь 1 гель) и образуются плотные мембраны или пленки с высоким сопротивлением проницаемости вещества. Их структура включает обособленный плотный барьерный слой. При низкой концентрации иерасиворителя могут быть получены мембраны с закрытыми ячейками, характеризующиеся низкой пористостью и существенным сопротивлением проницаемости вещества (рис. 7.8). Однако толщина плотного барьерного слоя в них существенно меньше. При средних концентрациях нерастворителя образуются мембраны со смешанными (открытыми и закрытыми) ячейками (рис. 7.9). Плотный барьерный слой в этих мембранах значительно тоньше, и виден тонкий переходный слой, содержащий закрытые ячейки, плотность которого находится между плотностью барьерного слоя и плотностью пористой открытоячеистой структуры, находящейся в объеме мембраны. [c.249]

При высокой концентрации нерастворителя образуется двухслойная структура, которая включает тонкий барьерный слой и пористый слой, содержащий только открытые ячейки (рис. 7.10). На кривой, построенной в координатах проницаемость — пористость, при концентрации, при которой смешанные (открыто-закрытые) ячейки уступают место открытым, наблюдается разрыв. По мере того как концентрация нерастаорителя увеличивается выше точки разрыва, толщина барьера уменьшается, а проницаемость возрастает. В конце концов барьер становится настолько тонким, что его целостность в некоторых местах нарушается и становится видным пористый слой (рис. 7.11). Наконец, при очень высоких концентрациях нерастворителя плотный барьерный слой отсутствует вообще, а поверхность и внутренние области содержат только открытые ячейки с разрывами в стенках, т. е. получаются микрофильтрационные мембраны. По мере того как. концентрация нерастворителя еще. возрастает, размеры ячеек и пор еще больше увеличиваются увеличивается и проницаемость. В конечном счете не сохраняется даже целостность пористого слоя (рис. 7.12). [c.249]

Непосредственно под барьерным слоем асимметричных мембран находится подложка [22] или переходный слой [24] с плотностью, средней между плотностью барьерного и пористого слоев. Он состоит из мицелл, менее плотно упакованных, чем 1В барьерном слое, и включает как закрытые ячейки, так и смешанные (открыто-закрытые). Глубина и структура переходного слоя мембран, полученных в процессе мокрого формования, зависят от различных параметров и не являются постоянными. Хотя мицеллы обычно обнаруживаются в мембранах, полученных мокрым формованием с применением концентрированных растворов, они встречаются также в мембранах, полученных сухим формованием с использованием более разбавленных отливочных растворов, но только в особых условиях. Трюдель и Николас [25] с использованием светоотражения, дифференциальной рефрактометрии и денсиометрии нашли, что барьерный слой содержит 38% (масс.) воды, тогда как в пористом слое она содержится в количестве 61,8%, причем содержание воды равномерно увеличивается от поверхности вовнутрь достаточно быстро в поверхностной области и более медленно — в более глубоких областях (рис. 7.28). При этом переходный слой составляет 19 мкм (общая толщина мембраны 140 мкм). Содержание воды в большей степени уменьшается в барьерном, чем в пористом слое (табл. 7.11). Отжиг мембраны приводит к возрастанию асимметричности. [c.271]

Диализаторы представляют собой открытые баки, снабженные пористыми мембранами. По одну сторону мембран подается отжимная щелочь, а но другую (в противоположном направлении)—умягченная вода. Едкий натр, проникая через поры мембраны, образует слабый раствор щелочи в умягченной воде, который после укрепления возвращается в производство. Оставшаяся в диализаторах отжимная щелочь, содержащая основное количество гемнцеллюлоз и остатки щелочи, сбрасывается в канализацию. [c.10]

Вышеприведенное теоретическое рассмотрение не отвечает, однако, на существенный вопрос какие факторы важно принять во внимание, чтобы получить желаемую (асимметричную) морфологию после погружения смеси полимер/растворитель в коагуляционную ванну с нерастворителем Не менее интересны такие вопросы почему в некоторых случаях образуется более открытый (пористый) поверхностный слой, в то время как в других случаях получается очень плотный (непористый) поверхностный слой на подложке (открытой) губчатой структуры Чтобы ответить на эти вопросы и понять основные принципы, приводящие к формированию мембраны с помощью осаждения путем погружения, ниже будет дано некоторое качественное описание. Для простоты будем считать, что закономерности формирования мембраны определяются присутстием трех компонентов нерастворитель (1), растворитель (2) и полимер (3). Влияние добавок, таких, как второй полимер или низкомолекулярное вещество, исключим из рассмотрения, иначе число возможных вариантов будет слишком велико, а кгьждая четырехкомпонентная или мультикомпонентная система слишком сложна для термодинамического или кинетического описания. [c.126]

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]

Графическое изображение связи коэффициента проницаемости и медианного диаметра приведено на рисунке, где показаны размещение точек и аппроксимирующая их прямая,аналитически выражающаяся степенной функцией у = 1, 9479х0 3492 а также связь коэффициента проницаемости и медианного диаметра пор с учетом открытой пористости данных образцов. Разброс точек во втором случае заметно меньше, аппроксимирующая их прямая выражена сходной функцией у = 20,278х0 447 Учитывая значительные погрешности определения методом полупроницаемой мембраны и простоту использованной модели порового пространства, можно считать, что влияние значения медианного диаметра на абсолютную газопроницаемость и в этом случае выражено вполне отчетливо. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология