ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
одной и той же мембране при прочих равных условиях (но различных по природе разделяемых растворов, то есть рас-
творенных в них веществ) величина гидродинамической проницаемости может значительно отличаться [10, 13].
Чаще всего при инженерных расчетах (определение рабочей площади мембраны) используют эксперименталь-
ные данные по гидродинамической проницаемости (водопроницаемости) в зависимости от ряда факторов (давления,
температуры, концентраций и вида растворенного вещества).
Осмотическая проницаемость
Осмотическая проницаемость полимерных мембран (
oc
P ) может быть оценена и по коэффициенту самодиффузии
(
cд
D ). При этом следует учитывать, что вода в полимере может находиться в связанном и в свободном состоянии. К
связанной воде относят воду, входящую в гидратные оболочки полимерной матрицы. К свободной воде относится
вода, не участвующая во взаимосвязи с полимерной матрицей. Между этими состояниями нет четкой границы. Кроме
того, между связанной и свободной водой происходит непрерывный обмен.
При практических расчетах удобнее пользоваться коэффициентом осмотической проницаемости воды через еди-
ницу поверхности мембраны при градиенте концентрации равным единице. Для этих целей использовалась методика,
приведенная в работе [18].
Электроосмотическая проницаемость
Электроосмотическая проницаемость воды через мембраны всегда связана с протеканием постоянного электри-
ческого тока через систему мембрана-раствор. Очень много работ посвящено изучению электроосмотической прони-
цаемости через ионообменные мембраны [18 – 22]. Величина электроосмотической проницаемости не является посто-
янной, характеризующей данную мембрану или пару мембран.
С повышением концентрации раствора электроосмотическая проницаемость через гомогенные мембраны падает
[5, 22]. Это, вероятно, связано с усилием электростатического взаимодействия в фазе мембраны, при одновременном
увеличении вязкости раствора и уменьшении радиуса пор. Для гетерогенных мембран пока нет ясной концентрацион-
ной зависимости электроосмотической проницаемости.
Результаты, описывающие влияние плотности тока на электроосмотическую проницаемость, противоречивы
[19]. Данные, приведенные в работе [19], показывают, что в области малых плотностей тока электроосмотическая
проницаемость изменяется. Однако недавние результаты, представленные в работах [10 – 20], свидетельствуют о том,
что электроосмотическая проницаемость ионообменных мембран в условиях эксперимента не зависит от плотности
тока. Также в работе [83] отмечается, что температура мало влияет на электроосмотическую проницаемость.
Как следует из представленных результатов в работе [19], даже для ионообменных мембран нет ясных представ-
лений о величине электроосмотической проницаемости и, тем более, зависимости ее от концентрации и температуры.
Что же касается электроосмотической проницаемости для полупроницаемых мембран и зависимости ее от внешних
условий (концентрации, температуры), то таких данных нет. А для расчета процессов электроультрафильтрации и
электроосмофильтрации необходимы данные по электроосмотической проницаемости и, желательно, в зависимости
от концентрации и температуры раствора.
Электропроводность мембран
Электропроводность полимерных мембран как параметр, характеризующий физико-химические свойства полу-
проницаемых мембран, несмотря на широкие попытки применения обратного осмоса и ультрафильтрациии для реше-
ния задач очистки разделения и опреснения, в отечественной литературе практически отсутствует, за исключением
работы [22], в которой приводятся отрывочные данные по электропроводности (это электропроводность одного вида
мембран (МГА-100) при взаимодействии с одним из типов раствора).
Интересно также показать сравнение электропроводности полупроницаемой мембраны и электропроводности
раствора, с которым она находится в контакте.
В большинстве случаев при инженерных расчетах, например, электроультрафильтрации и электроосмофильтра-
ции, электропроводность мембран определяется экспериментальным путем.
Число переноса
Число переноса ионов i-го сорта в мембране характеризует долю электричества, перенесенного частицами i-го
сорта по отношению к общему количеству перенесенного электричества. Следует отметить, что достаточно много
работ посвящено исследованиям по числам переноса в ионообменных мембранах (например, [14, 24, 25]).
В идеально селективных мембранах числа переноса должны равняться единице. Однако из-за несовершенствова-
ния структуры, неоднородности плотности фиксированных зарядов в набухшей мембране числа переноса бывают
меньше единицы, а иногда и значительно.
Числа переноса в ионообменных мембранах зависят от концентрации и температуры и, как правило, с увеличе-
нием концентрации они уменьшаются. С увеличением температуры числа переноса также убывают [25]. Надо отме-
тить, что по данным работы [25] уменьшение чисел переноса с увеличением температуры менее существенно, чем с
повышением концентрации.
Относительно чисел переноса в полимерных мембранах и их зависимости от природы матрицы полимера и рас-
творенного вещества, то данных по этим параметрам в отечественной и зарубежной литературе крайне мало [23], а
для расчета процессов электроультрафильтрации и электроосмофильтрации необходимо располагать этими данными.
Перейдем теперь к рассмотрению основных кинетических характеристик массопереноса в растворах.
Из ранее рассмотренных уравнений массопереноса для растворов следует, что скорость массопереноса в водных
растворах зависит от вязкости и электропроводности растворов, а также от коэффициентов диффузии и чисел перено-
са в них электролитов. Следует отметить, что вопросы, связанные с кинетическими характеристиками переноса в рас-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »
