Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќчистка Ќ2ќ мембранними методами




ƒо основних мембранних метод≥в в≥днос€тьс€:

Ј «воротний осмос;

Ј Ќаноф≥льтрац≥€;

Ј ”льтраф≥льтрац≥€;

Ј ћ≥кроф≥льтрац≥€;

Ј ƒ≥ал≥з;

Ј ѕервопарац≥€;

Ј ћембранна дистил€ц≥€;

Ј ≈лектрофорез.

Ќап≥впроникн≥сть мембрани Ц основна властив≥сть. –уш≥йна сила у кожного процесу р≥зна:

Ѕаро Ц р≥зниц€ тиск≥в з обох стор≥н мембрани; дистил€ц≥€ ≥ первопорац≥€ Ц р≥зниц€ парц≥альних тиск≥в паро розчинника; електрод≥ал≥з Ц р≥зниц€ електрок≥нетичних потенц≥ал≥в.

ƒл€ характеристик мембранних процес≥в використовуЇтьс€ 2 показника:

1.  оеф≥ц≥Їнт затримки (селективност≥) розчиненоњ речовини:

2. ѕродуктивн≥сть

C0 ≥ —ф Ц концентрац≥њ розчиненоњ речовини, початкова та в ф≥льтрат≥ в≥дпов≥дно. ¬ обТЇмному потоц≥ Δq обТЇм, що проходить через мембрану за ≥нтервал часу Δτ.

ѕоказники 1 ≥ 2 не Ї сталими, у велик≥й м≥р≥ њх значенн€ залежить в≥д зовн≥шн≥х умов проведенн€ процесу (тиск, температура, г≥дрол≥з).

ƒл€ характеристики властивостей використовують показники:

 оеф≥ц≥Їнт ф≥льтруванн€:

÷е вим≥рюванн€ обТЇму потоку по град≥Їнту тиску (з 2 стор≥н мембрани).

 оеф≥ц≥Їнт в≥дображенн€ мембрани ( оеф≥ц≥Їнт —таверлена):

Δ– Ц робочий тиск, Δπ Ц р≥зниц€ осмотичних тиск≥в.  оеф≥ц≥Їнт в≥дображенн€ дор≥внюЇ нулю дл€ пов≥стю проникноњ мембрани ≥ становить 1 дл€ ≥деально нап≥впроникноњ. ’арактеризуЇ властивост≥ без урахуванн€ умов використанн€ мембрани. ќднак на нього зд≥йснюЇ значний вплив ан≥зотропн≥сть мембран (зм≥на розм≥ру пор по перер≥зу мембрани).

«воротний осмос

ќсмос Ц самочинне проникненн€ розчинника через нап≥впроникну мембрану.

–<π ќсмос

Ќ2ќ
NaCl

 

 


P=π ќсмотична р≥вновага

NaCl
Ќ2ќ

 

 

 


 

P>π «воротний осмос

Ќ2ќ
NaCl

 

 

 

 


–уш≥йна сила Ц р≥зниц€ робочих тиск≥в з обох стор≥н мембрани. ¬изначаЇтьс€ руш≥йна сила:

ƒл€ розрахунку осмотичного тиску ¬ант √офом Ц р≥вн€нн€ стану ≥деального газу:

C Ц мол€рна часка розчиненоњ речовини. ќднак дл€ багатьох розчин≥в (електрол≥т≥в в т. ч.)розрахунок парц≥альних тиск≥в по дан≥й р≥вност≥ буде коректним, €кщо не приймати до уваги дисоц≥ац≥ю. “ому поправочний коеф≥ц≥Їнт

i Ц коеф≥ц≥Їнт ¬ант √оффа:

≥ = 1+α

α Ц ступ≥нь дисоц≥ац≥њ розчинених речовин.

ќсмотичн≥ тиски реальних розчин≥в Ц 10-ки ћѕа, не залежно в≥д концентрац≥њ. –обочий тиск у зворотному осмос≥ повинен бути значно вище €к в пр€мому, визначаЇтьс€ р≥зницею м≥ж робочим ≥ осмотичним тиском. ƒл€ знесоленн€ морськоњ води (13,5 % солей) π=2,45 ћѕа. –обочий тиск в зворотному осмос≥ повинен бути 7-8 ћѕа. Ќеобх≥дн≥сть п≥дтримувати висок≥ робоч≥ тиски (до 25 ћѕа) Ї обмеженн€м по використанню такого способу.

Ќедол≥ком зворотного осмосу Ї також концентрац≥йна пол€ризац≥€: значне п≥двищенн€ концентрац≥њ розчинено речовини в тонкому при мембранному шар≥, пор≥вн€но з концентрац≥Їю в певному розчинн≥ (в обТЇм≥). ¬иникаЇ потреба ретельноњ частоњ очистки розчину перед подачею на мембрану. ¬ода очищуЇтьс€ в≥д грубо дисперсних речовин, високомолекул€рноњ орган≥ки, м≥кроорган≥зм≥в. Ќайб≥льше енерг≥њ витрачаЇтьс€ на створенн€ робочих тиск≥в ≥ продавлюванн€ через мембрану:

ј = ј(стисненн€) + ј(продавлюванн€)

ј(стисненн€) Ц пор≥вн€но не велике, тому ≥гнорують.

ј(продавлюванн€) = Δ–∙V,

Δ– Ц прикладена р≥зниц€ тиск≥в; V Ц обТЇм продавленоњ води.

–обота продавлюванн€ 1 м3 води при 5 ћѕа Ц 4.9 ћƒж.

ѕереваги зворотного осмосу: простота конструкц≥њ: елементарний мембранний модуль + насосне апаратурне забезпеченн€.

ћембрани в барометричних процесах класиф≥куютьс€ по признакам:

1. ѕо природ≥ матер≥алу з €кого виготовлен≥:

І ѕол≥мерн≥, €к≥ залежно в≥д хм≥чного складу:

- јцетат целюлозн≥;

- ѕол≥ам≥дн≥;

- ѕол≥сульфонов≥;

- ѕол≥в≥н≥л хлоридн≥.

І Ќеорган≥чн≥: металев≥, керам≥чн≥, граф≥тов≥, ст≥кл€н≥.

2. ѕо порист≥й структур≥:

ü Ќепорист≥ (дифуз≥йн≥);

ü ѕорист≥.

«а пористою структурою:

Ø ≤зотропн≥;

Ø јн≥зотропн≥.

ƒл€ ≥зотропних характерний однаковий д≥аметр пор у всьому обТЇм≥ мембрани.

ƒл€ ан≥зотропних Ц пост≥йна зм≥на д≥аметру пор в поперечному перер≥з≥. ƒ≥аметр пор пост≥йно зростаЇ в≥д робочоњ до п≥дстилаючоњ поверхн≥ м мембрани. ™ асиметричн≥ ан≥зотропн≥ мембрани. ƒл€ них характерно зростанн€ д≥аметру пор в≥д робочоњ п≥дстилки, однак в цьому випадку мембрана складаЇтьс€ з дек≥лькох шар≥в. ¬ границ€х м≥ж шарами ч≥тко розр≥зн€ютьс€ пори приблизно однакового розм≥ру, ле в≥дм≥нн≥ в≥д розм≥ру пор наступного шару. –обоч≥ селективн≥ шари отримують з р≥зних по х≥ч≥ному складу матер≥ал≥в.

3. «а геометричною.формою:

ü ѕл≥вки

ü “рубки

ü ѕластинки

ü ѕол≥ волокна

ѕл≥вки ≥ пластинки виготовл€ютьс€ у вигл€д≥ диск≥в, квадрат≥в, ел≥пс≥, њх товщина 100-150 мкм. “рубки мають д≥аметр 5-25 мм. ѕол≥ волокна з д≥аметром 20-100 мкм ≥ товщиною ст≥нки Ц 10-50 мкм.

4. «а функц≥ональними признаками: зворотноосотичн≥, ультра- наноф≥льтрац≥йн≥, д≥ал≥зн≥.

5. «а способом отриманн€:

Ø ћокрий спос≥б;

Ø —ухий спос≥б.

”льтраф≥льтрац≥€

ѕроцес барометричного розд≥ленн€, концентруванн€, фракц≥онуванн€ розчин≥в високомолекул€рних ≥ колоњдних частинок. –еал≥зуЇтьс€ при р≥зних тмках Ц в≥д 0,05 до 5 ћѕа. «алежно в≥д поставленоњ мети ”‘ використовуЇтьс€ дл€ розд≥ленн€ розчинника ≥ низькомолекул€рноњ речовини. ƒл€ розд≥ленн€ високо- ≥ низькомолекул€рного, концентруванн€ високомолекул€рних сполук, њх фракц≥онуванн€ по розм≥рам. ”‘ дл€ розд≥ленн€ систем, де молекул€рна маса набагато вище молекул€рноњ маси розчинника. Ќа практиц≥ прим≥н€ють тод≥, коли 1 з компонент≥в б≥льше 500 ƒальтон. ƒл€ ”‘ використовуютьс€ мембрани з високою проникн≥стю ≥ в≥дносно широкими порами (д≥аметром 5-500 нм). ѕрактично не уникним Ї утворенн€ на поверхн≥ ”‘ мембрани осаду-гею, що значно зменшуЇ порист≥сть мембрани. ÷≥ зм≥ни суттЇво знижують ≤0 ≥ п≥двищують коеф≥ц≥Їнт селективност≥. —елевий шар може в≥д≥гравати роль мембрани.“ака мембрана називаЇтьс€ динам≥чною. ¬икористовуЇтьс€ дл€ очищенн€ ст≥чних вод, що м≥ст€ть речовини, здатн≥ до гелеутворенн€. ѕ≥дтримуючи динам≥чну р≥вновагу (без надм≥рного росту) можна очищувати —¬ з високою ефективн≥стю.

Ќаноф≥льтрац≥€

Ѕарометричний процес розд≥ленн€ при робочому тиску в межах 1-2 ћѕа, молекул€рна маса в д≥апазон≥ 300-500 ƒальтон. ¬ процес≥ наноф≥льтрац≥њ частково затримуютьс€ низькомолекул€рн≥ електрол≥ти (NaCl на 40-60 %), орган≥ка на 99 %. ћембрани мають пори нанорозм≥ру 1-3 нм. ƒе€к≥ шари можуть бути ≥ не пористими, але г≥дроф≥льними.

Ќизький робочий тик ≥ вузький д≥апазон молекул€рних мас, що повТ€зано з њх порист≥стю, ультра тонкою селективн≥стю, багатошаров≥стю та м≥кродефектами. «а≥н€Ї ф≥льтрац≥ю ≥ коагул€ц≥ю.

ћ≥кроф≥льтрац≥€

¬≥дд≥ленн€ в≥д розчин≥в завислих ≥ колоњдних частинок: в≥д 0,1 до 10 мкм. –≥зниц€ тиск≥в Ц 0,01-0,05 ћѕа. ћ‘ мають розм≥р пор 0,05-10 мкм, у форм≥ пл≥вок, трубок, полих волокон.

ƒ≥ал≥з

–уш≥йна сила Ц град≥Їнт концентрац≥й розчиненоњ речовинни з 2 стор≥н мембрани. ¬икористанн€ непористих дифуз≥йних мембран дл€ розд≥ленн€ речовин, р≥зних по молекул€рн≥й мас≥. Ќедол≥ки: низька продуктивн≥сть.

ѕервопорац≥€

¬икористанн€ непористих мембран (кваз≥гелевих) дл€ вилученн€ з води невеликих к≥лькостей орган≥ки (бензол, толуол, спирти) або дл€ видаленн€ дом≥шок води з цих речовин. Ќеобх≥дна умова: здатн≥сть пол≥мерних мембран набухати у речовин≥, €ка Ї дом≥шками. –уш≥йна сила Ц р≥зниц€ парц≥альних тиск≥в, град≥Їнт концентрац≥й розчинноњ речовини з обох бок≥в мембрани.

ћембранна дистил€ц≥€

ћембранна дистил€ц≥€ Ц це процес, руш≥йною силою €кого Ї р≥зниц€ парц≥альних тиску пари розчинника (води) з обох стор≥н г≥дрофобноњ пористоњ м≥кроф≥льтрац≥йноњ мембрани.

“емпература розчину, €кий ми п≥дводимо до поверхн≥ мембрани складаЇ 50-80 ˚—, а температура ф≥льтрату - 50-80 ˚—.

ћембранна дистил€ц≥€ ц≥кава, насамперед, тим, що це не т≥льки метод опр≥сненн€ та знесоленн€ води, а й концентруванн€ технолог≥чних розчин≥в.

ѕеревагою мембранноњ дистил€ц≥њ Ї те, що в цьому метод≥ можна використовувати низько енергетичне тепло.

ћембранну дистил€ц≥ю можна зд≥йснювати р≥зними шл€хами. Ќайб≥льш поширеними Ї наступн≥:

1)контактна мембранна дистил€ц≥€ Ц це процес, у €кому р≥дина безпосередньо контактуЇ з обома сторонами мембрани. ¬ода, що омиваЇ холодну сторону мембрани, €вл€Ї собою середовище дл€ конденсац≥њ пари, що переноситьс€ ≥з пор гар€чоњ сторони мембрани.

2)мембранна дистил€ц≥€ через газовий або паровий прошарок. “ут процес зд≥йснюЇтьс€ шл€хом конденсац≥њ пари за приймаючою стороною мембрани на охолоджуюч≥й поверхн≥, що розташована на де€к≥й в≥дстан≥ в≥д мембрани. “обто пара, що конденсуЇтьс€, не контактуЇ безпосередньо з поверхнею мембрани. ÷е так звана газощ≥линна мембранна дистил€ц≥€.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 488 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬елико ли, мало ли дело, его надо делать. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

745 - | 552 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.012 с.