Ответы на вопросы Коллоквиума по мембранным процессам

Ответы на вопросы Коллоквиума по мембранным процессам

Рабочее давление и температура — это основные факторы, с помощью
которых можно воздействовать на характеристики мембранного разделения
растворов с определенной концентрацией.

что с увеличением давления удельная произ-
водительность должна возрастать линейно, если не происходит уплотнения
мембраны, что будет проявляться в снижении константы A₁. На практике
высокоселективные ацетатцеллюлозные мембраны не уплотняется до
давления порядка 5 МПа, а композитные — до 3 МПа.

Поскольку осмотическое давление пропорционально абсолютной
температуре, а рабочее давление обычно в несколько раз больше осмотического, то при изменении температуры на 10-20 ⁰С движущая сила (P-π₁) изменяется всего на несколько процентов.

На ацетатцеллюлозных мембранах в диапазоне температур от 0 до 40 ⁰С константа А₁остается практически постоянной. Поэтому основной вклад в температурную зависимость удельной производительности вносит изменение вязкости
пермеата, то есть практически вязкости воды. Следовательно, с
достаточной точностью можно считать, что удельная производительность при
изменении температуры обратно пропорциональна вязкости пермеата.

На композитных мембранах с
ростом температуры селективность обычно снижается. Причина такого
изменения селективности заключается в том, что с увеличением температуры
понижается упорядоченность в расположении молекул воды и снижается
толщина слоя связанной воды, благодаря которому и происходит задержание
растворенных

Концентрационная поляризация, создающая
внешнее диффузионное сопротивление массопереносу в напорном канале,
обусловлена тем, что через мембрану переходит вода, а молекулы или ионы
растворенных веществ задерживаются у ее поверхности.

Их концентрация
повышается до величины, при которой наступает равновесие: расход
растворенного вещества, отводимый от мембраны в объем раствора за счет
молекулярной или коллективной диффузии, становится равным расходу, который подводится вместе с поперечным потоком раствора, формирующим
пермеат.

Явление повышения концентрации растворенного вещества у
поверхности мембраны называется концентрационной поляризацией, а
отношение концентрации у поверхности мембраны к концентрации в объеме
раствора называется величиной концентрационной поляризациии
обозначается КП.

Снизить величину концентрационной поляризации и таким образом
уменьшить ее влияние на характер зависимостей удельной производи-
тельности и селективности от давления и температуры можно путем
увеличения скорости потока в напорном канале.

трехслойная композитная мембрана с активным слоем из полиамида,
промежуточным полисульфоновым слоем и подложкой из полиэфира.

Длина напорного канала в модуле 0.24 м, его сечение 9.32*10^-4 м² . Рабочая поверхность мембраны в модуле 0.64 м.

Для анализа их концентрации в растворе применяется прибор Сд - 97 фирмы
«Милваки», автоматически переводящий электропроводность в
концентрацию и учитывающий изменение температуры от 0 до 50'С.
Калибровочная кривая для конкретной соли выдается преподавателем.

отбирают необходимое для анализа количество раствора (20 — 30 мл).

Как изменяется осмотическое давление в зависимости от концентрации растворенных солей.

расходе концентрата и нескольких давлениях, определяемых
соответственно по ротаметру Р1 и манометру М2

Для всех испытанных давлений рассчитывают удельную
производительность G путем деления расхода пермеата на рабочую
поверхность мембраны, и селективность φ по формуле φ = (x₁-x₂)/x₁,
где в качестве концентрации разделяемого раствора x₁ берут
среднеарифметическую величину между концентрацией исходного раствора
и концентрата. Затем строят графики зависимостей G и φ от давления.

среднего расхода, представляющего собой сумму расхода концентрата и полурасхода пермеата.

(Превышение температуры 40'С недопустимо, посколь-
ку может привести к разрушению мембраны).

⇐ Предыдущая 12