Мембраны

Мембранный способ

Исследование действий разделения с внедрением молекулярных сит позволило выделить мембранный способ, как более перспективный для узкой очистки. Этот способ, характеризуется высокой четкостью разделения смесей веществ. Полупроницаемая мембрана - перегородка, владеющая свойством пропускать в большей степени определенные составляющие жидких либо газообразных смесей. Обширно мембранный способ употребляют для обработки воды и аква растворов, очистки сточных вод, очистки и концентрации растворов.

Процессы мембранного разделения зависят от параметров мембран, потоков в них и движущих сил. Для этих действий также важен характер потоков к мембране со стороны разделяемых сред и отвода товаров разделения с противоположной стороны.

Принципиальное различие мембранного способа от обычных приемов фильтрования - разделение товаров в потоке, т.Е. Разделение без осаждения на фильтроматериале осадка, равномерно закупоривающего рабочую пористую поверхность фильтра.

главные требования, предъявляемые к полупроницаемым мембранам, используемым в действиях мембранного разделения, следующие:

высокая разделяющая способность (селективность);

высокая удельная производительность (проницаемость);

химическая стойкость к действию среды разделяемой системы;

неизменность черт при эксплуатации;

достаточная механическая крепкость, отвечающая условиям монтажа, транспортировки и хранения мембран;

низкая цена.

Для разделения либо очистки неких нетермостойких товаров применение мембранного способа является решающим, так как этот способ работает при температуре окружающей среды.

В то же время мембранный способ имеет недочет - скопление разделяемых товаров вблизи рабочей поверхности разделения. Это явление называют концентрационной поляризацией, которая уменьшает проникновение разделяемых компонентов в пограничный слой, проницаемость и селективность, а также уменьшает сроки службы мембран.

Для борьбы с этим явление проводят турбулизацию слоя воды, прилегающего к поверхности мембраны, чтоб ускорить перенос растворенного вещества.

Для мембран употребляют различные материалы, а различие в технологии производства мембран дозволяет получить хорошие по структуре и конструкции мембраны, применяемые в действиях разделения разных видов.

Процессы, возникающие при разделении смесей, определяются качествами мембран. Нужно учесть молекулярные взаимодействия меж мембранами и разделяемыми потоками, физико-химическую природу которых описывает скорость переноса. Эти взаимодействия с материалом мембран различают мембранный способ от микроскопических действий обыденного фильтрования.

Мембранные способы различаются типами используемых мембран, движущими силами, поддерживающими процессы разделения, а также областями их внедрения.

есть мембранные способы шести типов:

микрофильтрация - процесс мембранного разделения коллоидных растворов и взвесей под действием давления;

ультрафильтрация - процесс мембранного разделения жидких смесей под действием давления, основанный на различии молекулярных масс либо молекулярных размеров компонентов разделяемой смеси;

обратный осмос - процесс мембранного разделения жидких растворов методом проникания через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного раствору давления, превышающего его осмотическое давление;

диализ - процесс мембранного разделения за счет различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящий при наличии градиента концентрации;

электродиализ - процесс прохождения ионов растворенного вещества через мембрану под действием электрического поля в виде градиента электрического потенциала;

разделение газов - процесс мембранного разделения газовых смесей за счет гидростатического давления и градиента концентрации.

В ряду технологических приемов, используемых для разделения смесей по размерам частиц, мембранным способам уделяют огромное значение. Выбор процесса для внедрения в заданной области разделения смесей зависит от разных факторов: характера разделяемых веществ, требуемой степени разделения, производительности процесса и его экономической оценки.

Промышленное внедрение действий мембранного разделения просит надежного, обычного и технологического оборудования. Для данной цели в настоящее время используют мембранные модули, которые компактны, надежны и экономичны. Выбор конструкции модуля зависит от вида процесса разделения и условий эксплуатации в промышленных установках.

Таблица 9. черта синтетических мембран

Тип	Материал	Структура	способ	Применение
Керамические и металлические	Глина, силикагель, алюмосиликат, графит, серебро, вольфрам	Микропоры с диаметром от 0,05 до 20 мкм	Плавление и спекание керамических либо металлических порошков	Фильтрование при завышенных температурах, разделение газов
Стеклянные	Стекло	Микропоры с диаметром от 10 до 100 мкм	Вывод растворимой в кислоте фазы из двухкомпонентной стеклянной смеси	Фильтрование суспензий и воздуха
Спеченные полимерные	Политетрафторэтилен, полиэтилен, полипропилен	Микропоры с диаметром от 0,1 до 20 мкм	Плавление и спекание полимерного порошка	Фильтрование суспензий и воздуха
Протравленные	Поликарбонат, полиэфир	Микропоры с диаметром от 0,02 до 20 мкм	Облучение полимерной пленки и травление кислотой	Фильтрование суспензий и биологических растворов
Симметричные микропористые с обратной фазой	Целлюлозные эфиры	Микропоры с диаметром от 0,1 до 10 мкм	Литье полимерного раствора и осаждение полимера осадителем	Стерильное фильтрование, очистка воды, диализ
Асимметричные	Целлюлозный эфир, полиамид, полисульфон	Гомогенная либо микропористая, «покрытие» микропористой подложки	Литье полимерного раствора и осаждение полимера осадителем	Ультрафильтрация и разделение обратным осмосом молекулярных растворов
Составные	Целлюлозный эфир, полиамид, полисульфон	Гомогенная полимерная пленка на микропористой подложке	Осаждение узкой пленки на микропористой подложке	Обратный осмос, разделение молекулярных растворов
Гомогенные	Силиконовый каучук	Гомогенная полимерная пленка	Экструзия гомогенной полимерной пленки	Разделение газов
Ионообменные	Поливинилхлорид, полисульфон, полиэтилен	Гомогенная либо микропористая полимерная пленка с положительно либо отрицательно заряженными фиксированными ионами	Погружение ионообменного порошка в полимер либо сульфонирование и аминирование гомогенной полимерной пленки	Электродиализ, обессоливание

Таблица 10. Промышленные процессы разделения с внедрением мембран

Процесс	Мембрана	Движущая сила	способ разделения	Применение
Микрофильтрация	Симметричная микропористая мембрана с радиусом пор от 0,1 до 10 мкм	Гидростатическое давление от 0,01 до 0,1 Мпа	Сетчатый механизм, обусловленный радиусом пор и адсорбцией	Стерильное фильтрационное осветление
Ультрафильтрация	Асимметричная микропористая мембрана с радиусом пор от 1 до 10 мкм	Гидростатическое давление от 0,05 до 0,5 Мпа	Сетчатый механизм	Разделение макромолекулярных растворов
Обратный осмос	Асимметричная мембрана типа «оболочки»	Гидростатическое давление от 20 до 10 Мпа	Механизм диффузии раствора	Отделение солей и микрорастворенных веществ от растворов
Диализ	Симметричная микропористая мембрана с радиусом пор от 0,1 до 10 мкм	Градиент концентрации	Диффузия в конвективном свободном слое	Отделение солей и микрорастворенных веществ от макромолекулярных растворов
Электродиализ	Катионо-анионообменные мембраны	Градиент электрического потенциала	Электрический заряд и размер	Обессоливание ионных растворов
Разделение газов	Гомогенный либо пористый полимер	Гидростатическое давление, градиент концентрации	Растворимость, диффузия	Разделение газовых смесей

Дата добавления: 2015-06-28