Методы электробаромембранного разделения растворов. Лазарев С.И. - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Электропроводность мембран
Электропроводность полимерных мембран как параметр, характеризующий физико-химические свойства полупрони-
цаемых мембран, несмотря на широкие попытки применения обратного осмоса и ультрафильтрациии для решения задач
очистки разделения и опреснения, в отечественной литературе практически отсутствует, за исключением работы [60], в ко-
торой 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 электроосмофильтрации,
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 [30, 61, 62]).
В идеально селективных мембранах числа переноса должны равняться единице. Однако из-за не совершенствования
структуры, неоднородности плотности фиксированных зарядов в набухшей мембране числа переноса бывают меньше еди-
ницы, а иногда и значительно.
Числа переноса в ионообменных мембранах зависят от концентрации и температуры и, как правило, с увеличением
концентрации они уменьшаются. С увеличением температуры числа переноса также убывают [62]. Надо отметить, что по
данным работы [62] уменьшение чисел переноса с увеличением температуры менее существенно, чем с повышением кон-
центрации.
Относительно чисел переноса в полимерных мембранах и их зависимости от природы матрицы полимера и растворен-
ного вещества, можно сделать вывод о том, что данных по этим параметрам в отечественной и зарубежной литературе край-
не мало [60], 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 рас-
творах зависит от вязкости и электропроводности растворов, а также от коэффициентов диффузии и чисел переноса в них
электролитов. Следует отметить, что вопросы, связанные с кинетическими характеристиками переноса в растворах, доста-
точно подробно рассмотрены в многочисленных монографиях (например, [63, 64]), справочниках [65, 66] и статье [67].
Однако, также отметим и то, что в литературе, как правило, приводятся данные для водных растворов неорганических
веществ. Для водных растворов органических веществ требуемые характеристики определяются экспериментально при не-
обходимых условиях (в необходимых диапазонах изменения концентраций и температур). При рассмотрении вопросов теп-
лопереноса в электроультрафильтрационных и электроосмофильтрационных аппаратах необходимы сведения о теплофизи-
ческих свойствах растворов и мембран (теплоемкости, теплопроводности и т.п.). Для отдельных растворов эти сведения еще
можно найти (например, [66]), а для полимерных мембран они практически отсутствуют.
1.5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННЫЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ
Результаты многолетних исследований свидетельствуют о том, что на кинетику массопереноса большое влияние оказы-
вают рабочие параметры процесса ультрафильтрации, электроультрафильтрации, обратного осмоса и электроосмофильтра-
ции и сопутствующие им явления. К числу рабочих параметров ультрафильтрационных, электроультрафильтрационых, об-
ратноосмотических и электроосмофильтрационных процессов относят давление, напряжения электрического поля, темпера-
туру раствора, гидродинамические условия и состав разделяемого раствора.
Давление
Давление, являясь движущей силой процесса ультрафильтрации, электроультрафильтрации, обратного осмоса и элек-
троосмофильтрации, воздействует на их кинетические параметры, которые в конечном итоге определяют качество и произ-
водительность разделения.
Давление изменяет водопроницаемость. В работах ряда авторов [6, 28, 49, 68] отмечается, что при разделении водных
растворов неорганических веществ методом обратного осмоса водопроницаемость с ростом давления увеличивается. В про-
цессе электроосмофильтрации [69] повышение давления также способствует возрастанию гидродинамической проницаемо-
сти. Другим параметром, определяющим эффективность разделения, является коэффициент задерживания. В работе [11]
говорится, что при электроосмофильтрационном разделении растворов неорганических веществ коэффициент задерживания
на прикатодной мембране возрастает с повышением давления. Уменьшение и постоянство коэффициента задерживания с
возрастанием давления наблюдалось при обратноосмотическом разделении водных растворов органических веществ [6].
Исходя из разнообразия форм зависимости коэффициента задерживания от давления [6, 7, 11], следует отметить, что
для более надежных результатов коэффициент задерживания определяют экспериментально в зависимости от давления.
Напряжения электрического поля
Напряжения электрического поля в электродных процессах характеризуются плотностью тока. В работах по электроос-
мофильтрации [6, 11, 13] отмечается, что при разделении растворов неорганических веществ коэффициент задерживания с
повышением плотности тока изменяется, она либо уменьшается или возрастает по сложной зависимости, либо остается без

Страницы