Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ А
ГЛАВА I.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ?
1,1.Ионный транспорт через обратноосмотические мемб раны 7
1,2.Конвективная электродиффузия ионов в слое раст вора смешанных электролитов 57
ГЛАВА 2.ЭКСПЕРШ№НТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 54
2.1.Аппаратура и оборудование 54
2.2.Методика проведения эксперимента по электроосмо- фильтрации водных растворов 6&,
2,3,Реактивы и методы химанализа состава водных рас творов электролитов ., 66
ГЛАВА З.ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО. ТОКА ЧЕРЕЗ 0БРАТН00СМОТИ- ЧЕСКУЮ МЕМБРАНУ ПРИ ЭОФ НА ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ 7
ГЛАВА 4.И0ННЫЙ ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ ОБРАТГООСМОТИЧЕСКУЮ МЕМ БРАНУ 74
4.1 .Стадии ионного транспорта 74-
4,2.Внешняя транспортная задача у^
4.3.Модель обратно осмотической мембраны , S6
4.4.Вход ионов в мембрану , 88
4.5,ионный транспорт в активном слое мембраныСслой I) 97
4,6.Ионный транспорт в слое 2(крупнопористый слой мем браны -ь пористая поддошса) 99
4.7,Совместное решение уравнений ионного переноса че рез мембрану при обратном осмосе ЮО
ГЛАВА 5,ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЗЛЖТРООаЛОФИЛЬТРАЩМ(ПОС ТОЯННЫЙ ТОК) РАСТВОРОВ 1-1,11-1 ЭЛЕКТРОЛИТОВ и их
ОБСУЖДЕНИЕ ...,'... Ю4
ГЛАВА 6.ВЛШШИЕ ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ИОННЫЕ! ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКУЮ МЕМБ РАНУ \д&
ГЛАВА 7.аДЕКТРООСМОФШ1ЬТРАЦИЯ ВОДШХ РАСТЮРОВ СОЛЕЙ ТРЁХ- ЗАРЯДНЫХ КАТИОНОВ \Ъ
ГЛАВА 8.СРАВНЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МОДЕЛИ ИОННОГО ТРАНСПОРТА ЧЕРЕЗ ОБРАТНООСМОТИЧЕСІШ МЕМБРАНЫ С ИЗВЕСТНЫМИ РА НЕЕ МОДЕЛЯМИ 439
ГЛАВА 9.ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ 2ЛЕКТРО- ОСМОФИЛЬТРАЦИИ ,44
Ю.ВЫВОДЫ ...-(55
ПРОПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..' 455
12 .ПРИЛОЖЕНИЯ (70
Введение к работе
Настоящая работа посвящена изучению ионного транспорта через обратноосмотические мембраны в процессах обратного осмоса и элект-роосмофильтрации водных растворов электролитов и является частью исследований мембранных методов разделения смесей, проводимых на кафедре.процессов и аппаратов химической технологии МХТй им. Д.И. Менделеева.
Актуальность проблемы. Мембранные методы разделения относятся к сравнительно небольшому классу безреагентных процессов, которые осуществляются при комнатной температуре, поэтому они имеют большое практическое значение в связи с созданием непрерывной безотходной и безреагентной технологии.
Поиски новых мембранных методов разделения, а также выявление областей их практического использования являются предпосылкой развития возможностей мембранной технологии завтрашнего дня. Электро-осмофильтрация (ЭОФ) - это новый и перспективный электромембранный процесс, суть которого заключается в разделении ионов на мембранах в условиях обратного осмоса при протекании через мембраны электрического тока. ЬОФ позволяет проводить глубокое разделение как про-тивоионов, так и коионов из растворов электролитов при затратах электроэнергии на единицу конечного продукта, соизмеримых с затратами электроэнергии в процессе электродиализа.
В настоящее время развитие ЭОФ тормозится отсутствием теоретических основ ионного переноса через мембрану в указанном процессе и ограниченным числом данных по разделению растворов электролитов различного ионного состава. Немаловажную роль для практического использования Э03 играет также разработка методов технико-экономической оценки эффективности конкретного процесса разделения, оценки технологических возможностей и характеристик разделения. Кроме то ю, в данное время еще не до конца выявлены области возможного использования ЭОФ.
Настоящая работа выполнена в соответствии с Постановлением ЧСНТ и Госплана СССР № 4721248 от 12.12.80г. Проблема 0.10.04. Задние 08.НІ. "Разработка научных основ создания мембранных материа-юв с регулируемыми свойствами по производительности и селективности, а также методов расчета мембранных разделительных аппаратов" и включена в перечень научно-исследовательских работ МХТй им. Д И. Менделеева.
Целью настоящей работы является разработка теоретических основ аднного транспорта через обратное смотические мембраны при обратном эсмосе и электроосмофильтрации; изучение ЭОФ водных растворов 1-І, 1-І, Ш-І электролитов и их смесей с постояннш асимметричным током; выявление факторов, влияющих на разделение ионов в процессе обратного осмоса и электроосмофильтрации, и получение корреляций, связывающих их с технологическими характеристиками разделения; разработка практических рекомендаций по использованию процесса электроосмофильтрации. Научная новизна» В работе предложена оригинальная модель ион-•ІОГО транспорта на границе исходного раствора и мембраны, которая позволила объяснить особенности ионного транспорта при электроосмофильтрации с постоянным и асимметричным током.
Впервые обнаружены и измерены встречные ионные потоки FT " и ОН" ионов через мембрану при ЭОФ; определена их роль в процессе разделения ионов методом ЭОФ.
Впервые обнаружено явление диссоциации воды в активном слое мембраны, которое сопровождает процессы обратного осмоса и ЭОФ.
Предложен метод расчета факторов, определяющих ионные потоки в мембрану (диэлектрической проницаемости воды в активном слое мем-браны " и скачка электрического потенциала на границе исходно го раствора и мембраны A m ) по экспериментальным данным. Получены зависимости и д!?т от величины плотности постоянного тока через мембрану при ЭОФ 0,0ВШС1 + 0,01М СаС .
Выведены уравнения, не содержащие эмпирических коэффициентов, цля расчета истинных коэффициентов разделения ионов на обратноосмо-гических мембранах и для расчета предельных ионных токов в случае ЭОФ водных растворов электролитов типа 1-І, П-І и их смесей. Порченные уравнения удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.
Практическая ценность» Выведенные уравнения для расчета истинных коэффициентов разделения ионов и предельных ионных потоков в лембрану могут сз жить исходными уравнениями для разработки спосо-5ов расчета технологических характеристик процесса разделения ионов летодом ЭОШ.
Полученные экспериментальные данные по разделению водных растворов электролитов методом ЭОФ могут быть использованы для оценки возможности применения Э03 в конкретном технологическом процессе.
Предложен метод повышения селективности обратноосмотических мембран по двухзарядным катионам, суть которого заключается в том, зто через мембрану дополнительно пропускается постоянный ток определенной величины и направления.
