ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
1. КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕНОСА В ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССАХ
1.1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
Наиболее важными кинетическими характеристиками, определяющими скорость массопереноса в электромем-
бранных и баромембранных процессах, являются следующие: для мембранной фазы – диффузионная, гидродинамиче-
ская (водопроницаемость), осмотическая и электроосмотическая проницаемость, число переноса и электропровод-
ность мембран; для фазы раствора – коэффициенты диффузии, вязкость, электропроводность и число переноса в рас-
творах.
При рассмотрении теплопереноса в процессах электроультрафильтрации, электроосмофильтрации еще необхо-
димы сведения о теплопроводности, теплоемкости растворов и мембран и др.
Рассмотрим более подробно основные кинетические характеристики.
Диффузионная проницаемость
Диффузионная проницаемость наблюдается при ультрафильтрационном, электроультрафильтрационном, обрат-
ноосмотическом и электроосмофильтрационном разделении растворов. Многие вопросы диффузионной проницаемо-
сти в мембранах объясняются, исходя из общих положений диффузии в полимерных системах [1 – 5]. К сожалению,
сведений по диффузионной проницаемости в литературе крайне мало [4 – 9]. Величина диффузионной проницаемости
зависит от типа полимерной матрицы мембраны, вида растворителя и растворенного вещества, концентрации и тем-
пературы раствора.
Некоторые вопросы диффузионной проницаемости рассмотрены в статье С. Тоне с соавторами [9]. В этой статье
приводятся данные о проницаемости ряда ароматических веществ (фенола, анилина и др.) через плотные ацетилцел-
люлозные пленки. Отмечается, что проницаемость для исследованных соединений зависит от характера взаимодейст-
вия растворенных веществ и мембраны и определяется произведением коэффициента распределения и диффузии. В
качестве конечной авторы рекомендуют использовать следующую формулу для расчета коэффициента диффузионной
проницаемости P
д
:
x
x
x
bx
DP
so
α+
α−β−
+
+
=
1
)1(
exp
1
1
д
, (1.1)
где D
so
– коэффициент молекулярной диффузии; α, β и b – экспериментальные постоянные для данного соединения
при постоянной температуре; x – параметр, описывающий содержание воды в мембране
ε
ε−
=
1
x
(
ε
– объемная
доля воды в мембране).
Что же касается зависимости диффузионной проницаемости от температуры, то, как отмечается в работе [1, 4],
диффузионная проницаемость с повышением температуры возрастает. Конкретные же сведения по этому вопросу в
литературе практически отсутствуют.
Водопроницаемость
Гидродинамическая проницаемость (водопроницаемость) мембран оценивается объемом жидкости, прошедшей
через единицу поверхности мембраны за единицу времени при единичном перепаде давления.
Основные закономерности течения жидкости через полимерные мембраны изложены в работах [1, 4, 10 – 14].
Особенности гидродинамической проницаемости молекул воды в полимерных материалах связаны, во-первых, с ма-
лыми размерами индивидуальной молекулы воды, что обеспечивает ее проницаемость даже в плотных гидрофобных
материалах; во-вторых, взаимодействия между молекулами воды приводят к образованию кластеров из молекул воды
в полимерных мембранах, что также влияет на величину проницаемости; в-третьих, взаимодействия молекул воды с
гидрофильными группами полимерной матрицы обуславливает высокое влагосодержание, что определяет повышен-
ную водопроницаемость.
На величину гидродинамической проницаемости при разделении растворов влияет давление, под которым нахо-
дится разделяемый раствор, температура раствора, концентрация растворенных веществ в растворе и природа раство-
ренного вещества.
С повышением давления гидродинамическая проницаемость через полупроницаемые мембраны возрастает [10].
Однако это бывает не всегда так, в работе [13] отмечается, что при разделении загрязненных сточных вод обратным
осмосом с повышением давления гидродинамическая проницаемость может падать.
Температура также неоднозначно влияет на гидродинамическую проницаемость при обратном осмосе. В работах
[10, 13] говорится, что в рабочем диапазоне температур гидродинамическая проницаемость с повышением температу-
ры возрастает, дальнейшее повышение температуры разделяемого раствора приводит к резкому снижению гидроди-
намической проницаемости. Влияние температуры на гидродинамическую проницаемость рассмотрено и в работах
[16, 17].
В значительной степени на гидродинамическую проницаемость мембран оказывает влияние величина концен-
трации растворенного вещества в растворе. С повышением концентрации гидродинамическая проницаемость падает
[10 – 13].
Величина гидродинамической проницаемости существенно зависит и от природы растворенного вещества. На
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- …
- следующая ›
- последняя »
