Электробаромембранное разделение многокомпонентных растворов органического синтеза. Лазарев С.И. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

шо растворим (813 кг/м
3
при 20 °С [64]) и сорбируется значительно слабее. Исходя из этого, следует ожидать высокий
коэффициент задерживания мембраны по уротропину и низкой по анилину. Также при добавлении уротропина в ис-
ходный раствор уменьшается доля анилина в пограничном слое, как следствие этого, уменьшается диффузионный
перенос анилина через мембрану, в результате чего коэффициент задерживания мембраны по анилину возрастает.
С увеличением концентрации анилина в исходном растворе коэффициент задерживания мембраны по анилину
вначале возрастает, затем несколько снижается. Вероятно, это связано с наличием двух параллельных эффектов: ассо-
циацией полярных молекул анилина и воды за счет образования водородных связей [65 – 68] и уменьшением при этом
доли анилина в конвективном потоке через мембрану за счет стерических ограничений (коэффициент задерживания
повышается), и увеличением диффузионного потока анилина через мембрану за счет увеличения градиента концен-
трации (коэффициент задерживания уменьшается). Преобладание одного эффекта над другим и приводит к росту или
снижению коэффициента задерживания мембраны.
Коэффициент задерживания мембраны по уротропину при повышении его концентрации в исходном растворе
при фиксированном значении концентрации анилина, несколько возрастает (см. рис. 3.3). Как слабо сорбирующееся
поверхностью мембраны вещество уротропин переносится и конвективным потоком, при этом доля уротропина в
конвективном потоке зависит от толщины слоя «связанной воды» в пограничном слое [20].
В пользу данного эффекта говорит и тот факт, что коэффициент задерживания мембраны по уротропину (см. рис.
3.2) с увеличением концентрации анилина падает. Из-за сорбции анилина происходит обезвоживание активного слоя
мембраны [65] и изменение структуры пограничного слоя, в результате чего коэффициент задерживания по уротропи-
ну понижается.
По сравнению с мембраной МГА-95К мембрана ОПМ-К обладает по анилину значительно большим коэффици-
ентом задерживания. Коэффициент задерживания мембраны ОПМ-К по анилину с ростом концентрации уротропина
(при фиксированном значении концентрации анилина) возрастает, при увеличении концентрации анилина возрастает,
затем несколько снижается (см. рис. 3.2). С увеличением концентрации уротропина (концентрация анилина постоян-
на) коэффициент задерживания мембраны по уротропину повышается. При добавлении анилина наблюдается рост
коэффициента задерживания по уротропину, затем коэффициент задерживания уменьшается (рис. 3.4).
Различие в величине коэффициента задерживания мембран можно объяснить следующим образом: мембрана
ОПМ-К имеет положительный заряд активного слоя, а мембрана МГА-95К отрицательный [13], что определяет вели-
чину сил адсорбционного взаимодействия растворенных веществ и материала активного слоя мембраны [63, 64].
В целом зависимости коэффициента задерживания по отдельным компонентам от их концентраций имеют для
мембран обоих типов близкий характер, из чего можно сделать вывод об одинаковом механизме массопереноса для
этих мембран.
Проведенные исследования выявили возможность разделения многокомпонентных растворов низкомолекуляр-
ных органических веществ содержащих анилин и уротропин обратным осмосом и позволяют сделать следующие
предположения:
1. При разделении многокомпонентных растворов низкомолекулярных органических веществ обратным осмо-
сом добавление неполярных хорошо растворимых веществ приводит к возрастанию коэффициента задерживания по
второму компоненту (полярному слаборастворимому органическому веществу).
2. Рост концентрации полярного слаборастворимого вещества приводит к падению коэффициента задерживания
по обоим компонентам (полярному и неполярному).
3. Основное влияние на снижение удельной производительности оказывает полярное слаборастворимое органи-
ческое вещество.
4. Для расчетов коэффициента задерживания мембран при разделении многокомпонентных растворов нами
предложена формула (3.1), полученная из известной формулы [60] путем замены толщины диффузионного слоя, заим-
ствованной из работы [69]:
⋅⋅
−
−−
−+
−=ϕ
wD
kG
P
kkG
kk
p
p
0
3
д
2
1
0021,0
exp
δ
exp11
1
1
1
1
, (3.1)
где G – удельная производительность мембраны; w – скорость движения раствора в межмембранном канале, м/с; P
д
–
диффузионная проницаемость мембраны, м
2
/с; δ – толщина мембраны; D
0
– коэффициент диффузии в растворе; k
1, 2, 3
– числовые коэффициенты.
Для исследованных растворов и мембран значения коэффициента задерживания приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Мембрана Раствор
1
k
2
k
3
k
анилин + 50 0,001 0,01
МГА
уротропин 0,1 20 10
анилин + 1 0,025 2
ОПМ-К
уротропин 0,1 20 10

Страницы