Мембранные процессы. Классификация мембранных процессов в зависимости от их механизма. Область применения.

Это процессы разделения смесей с помощью полупроницаемых мембран.

Применение:очистка и концентрирование растворов; разделение близкокипящих компонентов, азеотропных и нетермостойких смесей; отделение высокомолекулярных веществ от низкомолекулярных растворителей; глубокая очистка сточных вод и т.п.

«+» простота ап-го оформления; прведение процессов при t окружюсреды; экономичность с т.з. энергосбережения

«-» недолговечность функционирования мембран

Разделяемая в ап-те 1 смесь вводится в соприкосновение с полупроницаемой мембраной 2 с одной стороны. Фильтрат обогащается одним из компонентов смеси. Разделение происходит настолько полно,что в фильтрате прак-ки нет компонентов,зедержив-ся мембраной. Не прошедшая через мембрану смесь компонентов в виде концентрата выв-ся из ап-та.

1-аппарат; 2-мембрана

Классификация:

1. Баро-мембранные процессы

Движ. сила ∆Р; служат для разделения жид. Сред и подр-ся на :

-микрофильтрация ↓ р-р задержив-х

-ультрафильтрация ↓ ч-ц ↓

-обратный осмос ↓

Микрофильтрация прим. Для очистки жид-й от коллоидных ч-ц и микроч-ц

0,02-10 мкм ∆Р= 0,1-1 МПа

Ультрафильтрация служит для разделения высокомол-х и низкомол-х соед-й в жидкой фазе 0,01-0,02 мкм ∆Р=0,3-2 МПа

Обратный осмос- прим-ся для разделения растворов низкомол-х в-в

0,0001-0,001 мкм ∆Р=1-25 МПа

2. Диффузионное разделение газовых смесей

Основано на различии коэф.диф-ии газов в непористых полимерных мембранах под действием градиента конц-й . подчиняется з-ну мол-й диф-ии

3. Испарение ж-ти через мембрану

Проникающий компонент в виде пара отводится с противоположной стороны мембраны в вакуум или поток инертного газа.

4. Диализ-самопроизвольное разделение мол-л или ионов высокомол-х и низкомол-х в-в при помощи полупроницаемых мембран ,к-ые пропускают малые мол-лы или ионы и задерживают макромол-лыи коллоидные ч-цы. Движ. Сила-разность конц-й

5. Электродиализ – разделение ионов в-в под действием эл.поля а р-ре,когда положит. И отрицат-е ионы перемещаются к соотв-м электродам ,проникая при этом через мембрану.

6. 46. Влияние различных параметров на селективность и проницаемость мембран

Для промышленной реализации мембранных процессов разделения смесей необходимы полупроницаемые мембраны, хар-ся высокой разделительной способностью(селективностью), высокой удельной производительностью(проницаемостью),химической стойкостью, достаточной мех-й прочностью,низкой стоимостью.

Селективность процесса мембранного разделения может

Проницаемость – удельная производительность- опред.скорость мембранного разделения и равен расходу фильтрата через единицу пов-ти мембран G= W/F кг/ *ч / *ч

- Концентрационная поляризация–повышение конц-ии растворенного в-ва у пов-ти мембраны вследствие избирательного отвода растворителя через поры этой мембраны. Влияние «-» ,т.к.она уменьшает движущую силу процесса вследствие увеличения осмотического давления из-за повышения конц-ии растворенного в-ва около мембраны. Для уменьшения «-» влияния исп-т перемешивание р-ра над мембраной, увеличивают скорость протока исх-го р-ра около мембраны или прим-т турбулизующие вставки.

- Давление раствора над мембраной

↑ Р - увеличивает проницаемость ,полимерные мембраны деформируются , а при снятии Р стр-ра мембраны не возвращ-ся в исх.положение. Деформация

мембраны при пост.Р вызывает с течением времени некоторое уменьшение проницаемости, но ее селективность возрастет

-Повышение температуры исходного раствора улучшает условия проведения процесса разделения, т.к.понижает вязкость р-ра и увеличивает скорость диф-ии растворенного в-ва от пов-ти мембраны в ядро потока. Это приводит к снижению влияния концентрационной поляризации. Ацетатцеллюлозные и полимерные мембраны не выдерживают действия высоких температур и прим-ся при комнатных температурах.

- Природа растворенных в-в . Неорганические в-ва задержив-ся мембранами лучше, чем органические; в-ва с большей молек-й массой задерж-ся лучше,чем с меньшей.

- Повышение концентрации растворенных в-в в исх.р-ре приводит к ↑осмотического Р р-ра , и ↑ его вязкости. Оба эти фактора снижают проницаемость мембран. Обратный осмос может быть эффективно применен для обессоливания электролитов конц-ией от 5 до 20%