Матрица - мембрана
Cтраница 3
В мембранных системах с возрастающей энергией связи повышение селективности сопровождается снижением проницаемости и, следовательно, производительности мембранных модулей. В ряде случаев этого удается избежать путем формирования оптимальной структуры матрицы мембраны, направленного синтеза полимерных материалов для разделения газовых смесей определенного состава, причем особенно перспективны реакционно-диффузионные мембраны, в которых возможно максимальное приближение к природным мембранным системам за счет сопряжения процессов диффузии, сорбции и химических превращений. [31]
Таким образом, подобно адсорбционному потенциалу, капиллярный потенциал характеризует дополнительное энергетическое взаимодействие в пористом теле. Однако если величина ЧГа соответствует силам межмолекулярного взаимодействия структурных элементов матрицы мембран и компонентов газовой смеси, то капиллярный потенциал WK отражает влияние межмолекулярного взаимодействия между жидкостью и паром при искривленной поверхности раздела. Роль матрицы мембран сводится к формированию участков поверхности определенной кривизны за счет поровой структуры. [32]
Жидкие мембраны получают обычно растворением жидкого ионообменного соединения в несмешивающемся с водой растворителе. В отличие от твердых ионообменных соединений, ионогенные группы которых фиксированы в матрице мембраны, в жидких ионообменных соединениях ионогенные группы подвижны. В последние годы количественной характеристике поведения жидких мембран посвящены работы Конти, Эйзенмана, Сандблома и Уокера [96 - 101 ], в которых рассмотрена проблема возникновения электрических потенциалов на мембранах в условиях равенства нулю приложенной извне разности потенциалов. [33]
Общая тенденция, определяемая соотношением вида (3.88), сохраняется; чем выше проницаемость, тем ниже селективность процесса на мембране. Уравнение (3.60) и данные таблицы 35 [12] также позволяют проследить влияние химической природы матрицы мембраны на проницаемость для различных газов. [35]
Уравнение (7.77) получено из общего выражения для диссипативной функции (7.42) с учетом соотношений для сопряженных потоков и перекрестных коэффициентов ( см. уравнения разд. Первая сумма в уравнении (7.77) оценивает рассеяние свободной энергии в диффузионных процессах в матрице мембраны для всех компонентов, которые приняты взаимно независимыми. Интегральное значение потерь эксергии за счет диффузии каждого компонента может б ть вычислено по уравнениям (7.46) или (7.47), следует учесть, что распределение компонента 1 находится решением дифференциального уравнения диффузии, сопряженного с реакцией ( см. разд. Третья сумма в уравнении (7.77) оценивает рассеяние свободной энергии в цепи химических превращений, вторая сумма характеризует изменение свободной энергии в процессах переноса и химических превращениях, обусловленное их взаимным влиянием. [36]
Подведем итог сказанному о влиянии давления на проницаемость полимерных мембран и сопоставим с результатами эксперимента. Можно утверждать, что коэффициент проницаемости не зависит от давления при следующих допущениях: в матрице мембраны исключены любые виды деформации структуры под воздействием внешнего давления; растворимость газов строго следует линейному закону, что соответствует независимости константы Генри и коэффициента летучести от давления; коэффициент диффузии не зависит от концентрации растворенного вещества в полимере. [37]
 |
Зависимость выхода по току от о 100 напряжения на ячейке. [38] |
Равновесное состояние мембраны при электролизе и стабильные ее характеристики достигаются только в течение некоторого времени, поэтому большое значение имеет предварительная обработка мембраны перед установкой ее в электролизер. Обычно ее предварительно обрабатывают раствором щелочи [247] с целью перевода в соль щелочного металла и введения гидратированных ионов натрия в матрицу мембраны. Помимо различных приемов, применяемых в процессе изготовления мембран и направленных на улучшение их смачиваемости, предложены термическая обработка мембран при 100 - 275 С [248], выдерживание их в различных растворителях или смесях с водой [249] с целью улучшения технологических свойств. [39]
Поверхностные явления играют ключевую роль в мембранных процессах и существенны для всех типов мембран, кроме газодиффузионных. Абсолютные значения коэффициента проницаемости и селективности мембран, температурная и барическая зависимость этих характеристик, во многом определяются закономерностями сорбционного процесса на поверхности и в матрице мембраны. Обычно допускается, что скорость сорбции намного превышает скорость переноса массы и распределение вещества между сорбированной и объемной фазами равновесно. [40]
Таким образом, подобно адсорбционному потенциалу, капиллярный потенциал характеризует дополнительное энергетическое взаимодействие в пористом теле. Однако если величина ЧГа соответствует силам межмолекулярного взаимодействия структурных элементов матрицы мембран и компонентов газовой смеси, то капиллярный потенциал WK отражает влияние межмолекулярного взаимодействия между жидкостью и паром при искривленной поверхности раздела. Роль матрицы мембран сводится к формированию участков поверхности определенной кривизны за счет поровой структуры. [41]
 |
Идеальные факторы разделения некоторых газов для группы кремнесодержащих полимеров при РП2 КПа и / 35 С по данным. [42] |
Обсуждаются [14] возможности управления проницаемостью полимерных мембран за счет модификации поверхности мембранной матрицы веществом иной природы. Повышение газопроницаемости модифицированной мембраны является следствием изменения механизма сорбции на межфазной границе и реализацией в этой области режима неравновесного массопереноса. Коэффициенты диффузии растворенного газа в матрице мембраны ( вдали от границ) остаются неизменными при поверхностной модификации. [43]
Реакционно-диффузионная мембрана представляет собой открытую систему с распределенными реакционными параметрами. На границах этой системы происходит обмен веществом с газовой смесью в напорном и дренажном каналах; в каждой точке пространства внутри мембраны ( 0г /) происходят одновременно химические реакции и диффузия реагентов. В реакциях участвуют компоненты разделяемой газовой смеси, вещества матрицы мембраны и промежуточные соединения. Поскольку на граничных поверхностях поддерживаются различные внешние условия, в мембране в любой момент существует распределение концентраций реагентов С, ( г, т), в общем случае неравновесное. Движущая сила химической реакции - химическое сродство Аг, являясь функцией состава, также оказывается распределенным параметром. [44]
Мембранное разделение газовых смесей основано на действии особого рода барьеров, обладающих свойством селективной проницаемости компонентов газовой смеси. Обычно мембрана представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживают различные давления и составы разделяемой смеси. В общем случае понятие мембраны не обязательно связано с существованием такой перегородки и перепадом давления. Разделительная способность такой системы формируется комплексом свойств матрицы мембраны и компонентов разделяемой смеси, их взаимодействием между собой. Существенна и степень неравновесности такой системы. [45]
Страницы: 1 2 3 4