Содержание к диссертации
Стр.
Введение 3
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
Мембраны для обратного осмоса 7
Изменение структуры воды в тонких
порах мембран 9
1.3. Физико-химический механизм
обратного осмоса 12
1.4. Теория обратного осмоса 15
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 22
Выбор модельной системы 22
Экспериментальная установка 23
Определение концентраций растворов
электролитов и их смесей 27
2.4. Измерение потенциала течения и
электропроводности растворов электро
литов 37
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА
ОЕРАТНООСМОТИЧЕСКИХ МЕМБРАН 45
Методика обработки результатов электрокинетических измерений 45
Измерение электропроводности раствора
в порах мембран 56
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ РАСТВОРОВ ЧЕРЕЗ
ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ 66
4.1. Скорость фильтрации растворов
через стеклянные мембраны , 66
4.2. Изменение вязкости растворов в
порах мембран 75
4.3. Зависимость селективности мембран
от скорости течения раствора 81
4.4. Расчеты параметров мембранного
разделения К , Ф0 и J} 88
ГЛАВА 5. МЕХАНИЗМ СЕЛЕКТИВНОСТИ ОЕРАТНО-
ОСЗМОТИЧВСКИХ МЕМБРАН 27
Зависимости селективности от концентрации растворов электролитов 97
Селективность обратноосмотических мембран по отношению к растворам
сахарозы 105
5.3. Физико-химический механизм мембранного
разделения НО
5.4. Обратноосмотическое разделение много
компонентных растворов 119
В ы в о д ы 125
Л и т е р а т у р а 127
Приложение 137
Введение к работе
Одной из задач современной химической технологии является разделение компонентов растворов и жидких смесей. Для решения этой задачи используются такие традиционные методы как ректификация, экстрагирование, дистилляция и т.др. Эти методы основаны на различии физико-химических параметров разделяемых компонентов (температуры кипения, растворимостей) и используют явление фазовых превращений. Поэтому аппаратурное оформление этих процессов довольно сложно и энергоемко [1,2].
С ростом народонаселения и развитием промышленности встали новые проблемы - обеспечение пресной водой населения, концентрирование продуктов в пищевой промышленности, очистка биологически активных веществ в медицине, очистка сточных вод и т.др. [ 2 J . Для получения пресной воды используются дистилляция, вымораживание, при этом около половины опресняемой воды в мире приходится на дистилляцию [ 4 ]. Решение комплекса возникших проблем традиционными методами химической технологии становится все более затруднительным. Весьма перспективным в этом отношении оказались методы мембранного разделения.
Мембранное разделение водных растворов находит в настоящее время все более широкое применение для опреснения воды и очистки сточных вод различных производств. Мембранные методы являются весьма перспективными практически во всех отраслях народного хозяйства. Например, применение полупроницаемых мембран открывает широкие возможности в решении важнейшей технической и экологи -ческой проблемы современности - охраны окружающей среды [ 4 ]t
_ 4 -
К мембранным методам относятся обратный осмос (00), ультра-фильтрация (УФ), электродиализ и ионный обмен [ 4, 3 ] . Метод 00 находит применение для опреснения солоноватых вод, очистки сточных вод промышленных предприятии, концентрирования и извлечения редких (ценных) компонентов ИЗ СТОЧНЫХ ВОД [ 2. ].
Накопленный экспериментальный материал и технологическое применение мембран привело к формированию новой научной дисциплины - мембранологии. Однако, до сих пор полностью не -раскрыт меха -низм мембранных процессов. Хотя число экспериментов с обратноос-мотическими мембранами велико и продолжает расти, до настоящего времени не проводилось систематических исследований, целью которых было бы направленное изучение различных физико-химических механизмов солезадержания.
Целью работы является выяснение механизма селективности об -ратноосмотических мембран, т.е. выяснение вклада в суммарный эффект разделения растворов электролитов заряда поверхности пор мембраны и пониженной растворяющей способности жидкости в тонких лорах, связанной с действием полей поверхностных сил на гранич -ные слои растворителя, приводящего к изменению его структуры.
Актуальность выполненной работы определяется проведением исследований на жесткоструктурных модельных обратноосмотических мембранах, когда исключено влияние деформаций и остаточных эф -фектов (набухание), которые не имеют прямого отношения к меха -низму мембранного разделения. Полученные экспериментальные ре -зультаты могут быть использованы для количественной проверки существующих теорий обратноосмотического разделения. Изучение механизма и дальнейшее развитие на этой основе теории разделения позволит разработать рекомендации по созданию мембран с оптималь-
ными физико-химическими характеристиками и технологическими параметрами.
Научная значимость. Исследованы различные механизмы мембранного разделения, что позволяет установить области применимости соответствующих теоретических разработок; выбрать оптимальные типы обратноосмотических мембран применительно к растворам различного состава и наметить пути модифивдрования существующих, про -мышленно изготовляемых мембран, с целью управления их свойствами в нужном для практики направлении.
Похожие диссертации на Влияние поверхностного заряда и структурных изменений воды в тонких порах мембран на обратно-осмотическое разделение растворов электролитов
