Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
СА СБ СВ СД СЕ СЖ СИ СК СЛ СМ СН СО СП СР СТ СУ СФ СХ СЦ СЪ СЫ

Селективная проницаемость

 
Селективная проницаемость уменьшается с увеличением концентрации раствора, потому что увеличивается количество подвижных ионов в смоле, имеющих знак, противоположный знаку обменных ионов.
Селективная проницаемость / - промышленных ионообменных мембран. PI определена из электрического потенциала между двумя растворами NaCl и КС1, разделенными мембраной [ уравнения ( 9 и ( 11 ]. Средний коэффициент активности растворов обычно равен 2. Кривая характеризует зависимость между PI и средней. Низкая селективная проницаемость означает небольшой перенос соли и большой перенос воды из разбавленного потока в концентрированный. Это уменьшает эффективность процесса обессоливания. Следовательно, желательна высокая степень селективной проницаемости мембраны.
Зависимость удельной ( / и эквивалентной ( 2 электропроводности в воде при 298 К мембраны Анкалит К-2 ( К от концентрации сульфогрупп после испытания при 348 К. [ Кривые рассчитаны по уравнениям и.| Зависимость эквивалентной ( 1, 2 и удельной ( 3, 4 электропроводности стержней из сшитой полиметакриловой кислоты от концентрации диссоциированных карбоксильных групп. Селективная проницаемость ионообменных мембран по сравнению с удельной электропроводностью гораздо больше зависит от пористости полимерной матрицы и меньше - от содержания функциональных групп.
Степень селективной проницаемости мембраны может быть выражена посредством изменения числа переноса подвижного иона в растворе, при внесении мембраны в раствор, с которым она образует последовательную электрическую цепь.
Скорость и селективность разделения жидких смесей испарением через мембрану. Впервые явление селективной проницаемости было обнаружено Коленбергом [3] на каучуковых мембранах для смесей углеводород - спирт.
Раскрытие механизма селективной проницаемости мембран и создание теории баромембранных процессов невозможно без исследования таких внешних факторов, как давление, температура, гидродинамические условия, электрические и магнитные поля, ультразвуковые волны, влияющих на характеристики процесса разделения.
Проведено исследование селективной проницаемости отечественных образцов полимерных пленок различными газами применительно к кондиционированию атмосферы в замкнутых системах. Изучалось проникновение кислорода, азота и двуокиси углерода, а также смесей этих газов через мембраны из натурального каучука, гидрохлорированного изопренового каучука ( плиофильм), полипропилена и полиэтилена, полистирола, сополимера хлорвинила с поливинил иденхлоридом ( сарана) и других материалов.
Капиллярно-фильтрационная модель механизма селективной проницаемости позволяет объяснить влияние внешних факторов на процесс разделения электролитов и водных растворов органических веществ и получить некоторые расчетные зависимости для определения основных характеристик процесса. Согласно этим представлениям, чем выше гидратирующая способность ионов электролита, тем больше и прочнее гидратная оболочка ионов, что, в свою очередь, затрудняет их переход через поры мембраны. С увеличением концентрации электролита эта связь ослабевает и селективность снижается.
Из анализа моделей селективной проницаемости, получивших наибольшее распространение [1, 4, 9, 12, 15, 182], следует, что на процесс разделения жидких систем определяющее влияние оказывает взаимодействие разделяемой системы с материалом: мембраны. Кроме того, она определяется: соотношением размеров пор мембраны и гидратированных ионов ( молекул) растворенйых веществ или частиц суспензии.
Капиллярно-фильтрационная модель механизма селективной проницаемости позволяет объяснить влияние внешних факторов на процесс разделения электролитов и водных растворов органических веществ и получить некоторые расчетные зависимости для определения основных характеристик процесса.
Капиллярно-фильтрационная модель механизма селективной проницаемости позволяет объяснить влияние внешних факторов на процесс разделения электролитов обратным осмосом и получить некоторые расчетные зависимости для определения основных характеристик процесса.
Предложено несколько моделей селективной проницаемости мембран, которые ранее рассмотрены в работе [ 1, с. Там же проведено сопоставление этих моделей и дана оценка их соответствия экспериментальному материалу. Показано, что опытные данные по селективности и проницаемости мембран и влияние на эти характеристики внешних факторов наиболее полно объясняются капиллярно-фильтрационной моделью механизма полупроницаемости, которая за последние годы получила дальнейшее развитие и экспериментальное подтверждение. Из этой модели следует, что очень большое влияние на процесс разделения растворов неорганических и органических веществ оказывает поверхностный слой жидкости.

При исследовании процессов селективной проницаемости мембран обычно стремятся создать в аппарате такие гидродинамические условия, при которых практически исключалось бы влияние концентрационной поляризации на основные характеристики мембраны.
Если мембрана обладает идеальной селективной проницаемостью по отношению к ионам А и если в качестве одного из растворов использован раствор с известной активностью, то, измерив потенциал такой мембраны, можно определить неизвестную активность.
Поскольку высокие электропроводность и селективная проницаемость являются положительными свойствами мембраны, для их увеличения, очевидно, следует стремиться к получению мембран с высокой обменной емкостью, или ( что то же самое) с высокой концентрацией фиксированных ионов. Большая пористость и высокая степень гидратации мембраны увеличивают ее проводимость вследствие диффузии доннановского типа в мембрану, однако эти же факторы резко снижают селективную проницаемость.
Схема трехка-мерного электролизера с применением ионообменных мембран. Течение процесса зависит от селективной проницаемости мембран в рассматриваемых условиях, поэтому их называют мембранами с селективной проницаемостью, или ионоселективными мембранами. Как уже отмечалось, ионообменные материалы представляют собой насыщенные водой полиэлектролитные гели, содержащие активные группы. Во влажном состоянии они обеспечивают высокую концентрацию способных к обмену ионов, которые могут свободно перемещаться под действием разности потенциалов, так как являются хорошим проводником электрического тока. Почти весь ток, проходящий через насыщенную водой мембрану из такого материала, переносится подвижными ионами активных групп. Разность потенциалов по сторонам катиони-товой мембраны, помещенной в раствор поваренной соли, приводит к движению ионов натрия через мембрану в одном направлении и почти не вызывает движения ионов хлора в противоположном направлении. Через анионитовую мембрану, погруженную в такой же раствор, ток переносится в основном ионами хлора.
Активный транспорт обеспечивает механизм селективной проницаемости клеточных мембран.
Использование ионообменных мембран с селективной проницаемостью открывает широкие возможности получения электрохимическими способами чистых продуктов. При применении КОМ с селективной проницаемостью для катионов ( ионов натрия) при производстве хлора и каустической соды отпадает необходимость в протоке электролита из анодного пространства в катодное.
LL Схема электролизера для получения хлора и щелочи с ионообменной мембраной. Основными электрохимическими характеристиками мембран являются селективная проницаемость и электропроводность, которые определяются количеством ионогенных групп в матрице и их природой.
Термин ионная селективность, или селективная проницаемость 1, применяется для описания мембран, которые, будучи помещены между двумя растворами электролита, проявляют селективную проницаемость по отношению к иону определенного знака. Такие мембраны представляют собой иониты в форме листа. Катио-нитовые мембраны селективны по отношению к катионам, аниони-товые - по отношению к анионам; эти два типа мембран иногда называют соответственно отрицательными или положительными по знаку заряда фиксированного иона в каждом случае.
Для определения оптимальных условий процесса селективной проницаемости газа через пленку-мембрану необходимо обоснованно выбрать состав полимерного материала пленки, изучить ее селективность, производительность в зависимости от толщины, перепада давления на противоположных ее сторонах, температуры, скорости и способа подачи исходной газовой смеси к поверхности. Необходимо также исследовать устойчивость мембраны к действию сернистого газа, ее прочность и долговечность работы.
В настоящее время предложено несколько гипотез селективной проницаемости мембран.
Между отношением E / EQ и свойством селективной проницаемости, определяемым уравнением ( 10), не существует зависимости, выраженной какой-либо формулой. Величины, вычисленные по уравнениям ( 8) и ( 10), могут приближаться друг к другу по числовому значению только в случае электролита, катион и анион которого имеют в водном растворе почти одинаковые подвижности, например хлористого калия.
Например, некоторые полимерные пленки, обладающие селективной проницаемостью ( большей для кислорода, чем для азота), позволяют создать достаточно компактные устройства для обогащения воздуха кислородом. Энергетическая эффективность экспериментальных образцов таких пленок уже сейчас сопоставима с показателями агрегатов, работающих по существующим схемам.
Обсуждается возможность разделения N2 и Не в результате селективной проницаемости через полимерную мембрану из бутирата ацетилцеллюлозы толщиной 1 мм. Рабочая температура составляет 21 С при давлениях во входящем и выходящем потоках, равных соответственно 1 и 0 1 МПа.

Таким образом, на основе рассматриваемой модели механизма селективной проницаемости мембран с учетом представлений о гидратации в растворах электролитов удается не только объяснить основные зависимости, характерные для разделения водных растворов солей обратным осмосом, но и получить количественный подход к расчету ряда параметров процесса разделения.
Миграции ионов водорода из анодной камеры в катодную препятствует селективная проницаемость аниони-товой мембраны. Если раствор соляной кислоты достаточно концентрирован, на аноде выделяется хлор, который может быть собран. В данном случае электрохимический процесс имеет те же преимущества: экономия на химических реагентах, отсутствие загрязнения амина солью и получение ценных побочных продуктов.
На первых этапах исследования мембранного разделения растворов для описания селективной проницаемости ( разделительной способности) мембран была предложена теория просеивания, основанная на пористой модели мембраны. По теории просеивания селективная проницаемость мембраны определяется соотносительными размерами ее пор и молекул или ионов растворенного вещества. Эффект просеивания играет доминирующую роль в механизме разделительной способности ультрафильтрационной мембраны.
Элементарный состав ( в вес. % некоторых ионитов в Н - форме. Таким образом, наблюдавшиеся закономерности полностью подтверждают важную роль селективной проницаемости гранул ионитов. Проникновение внутрь гранулы противоионов облегчается, а вторжение коионов затрудняется тем сильнее, чем выше степень диссоциации ионогенных групп и их объемная концентрация в ионите. Это обстоятельство необходимо всегда учитывать в процессах изготовления ЭЙ.
Как и следовало ожидать, эти данные свидетельствуют о селективной проницаемости исследуемых мембран по отношению к ионам натрия сравнительно с ионами калия. Эти результаты согласуются с данными по электродной селективности мембран в рассматриваемых системах.
Причины отклонений от этой простой модели, так же как селективная проницаемость для некоторых ионов сквозь полупроницаемые перегородки, являются недостаточно изученными; другие факторы, кроме размера иона, являются также несомненно важными.
Обессоливаяие с помощью элактродиализа в деминерализаторе ионике. Энергетический показатель зависит от концентрации исходного раствора. Концентрация исходного раствора 6 мг-экв / л. Так как энергетический показатель обратно пропорционален квадрату а, то селективная проницаемость мембраны играет главную роль в определении экономии энергии при обессолива-нии электродиализом. Кроме селективности мембран, другие факторы, например обратная диффузия солей и потери электроэнергии в замкнутых цепях, во много раз уменьшают коэффициент полезного действия тока. Предположив, что уравнение ( 44) является правильным, Розенберг и др. [54] подставили в него определенный расход энергии для воды типа Дакота.
Таким образом, ни одна из рассмотренных выше гипотез механизма селективной проницаемости не объясняет полностью экспериментальные данные по разделению растворов обратным осмосом.
Однако модель непористой диффузионной мембраны является недостаточной для описания механизма селективной проницаемости пористой ацетатцеллюлозной мембраны.
Принцип работы полиэтиленового контейнера с газообменным окном ( состав атмосферы, %. N2 - 92 О2 - 3. СО2 - 5. Создание контролируемой атмосферы осуществляется за счет использования мембран, имеющих селективную проницаемость для отдельных компонентов газовых смесей. Наиболее простым вариантом реа лизации метода является хранение фруктов в мягких полиэтиленовых контейнерах. В контейнер вмонтирована вставка ( окно) из диффузионной мембраны. При большом количестве плодов хранение осуществляется в камерах с использованием газообменных мембранных устройств.
Следует отметить, что небольшое число исследований влияния структуры на селективную проницаемость объясняется не столько трудоемкостью и специфичностью этих исследований, сколько тем обстоятельством, что в вопросах структурообразования было много неясного.
Адсорбированная на поверхности ртутного электрода пленка бромида свинца характеризуется [1248] селективной проницаемостью к различным деполяризаторам, в том числе и к ртути. Она тормозит восстановление ртути и не влияет на процесс восстановления серебра. Это использовано для определения серебра в присутствии - 5-кратного избытка ртути на фоне 1М раствора NaBr 10 - 3 М раствора свинца по i - f - кривой, снятой при - 0 27 в. Измерение диффузионного тока проводят в конце жизни капли. В присутствии 5 - 10 - 3Af раствора свинца определению серебра не мешает 75-кратный избыток ионов ртути.

Уже в течение долгого времени были известны мембраны, обладающие селективной проницаемостью по отношению к ионам; такими мембранами пользовались в химической технологии и в биохимии. С момента, когда химики впервые реализовали преимущества, предоставляемые свойствами этих мембран, были предложены мембраны разнообразных типов, из которых многие были приготовлены в лаборатории. Наибольшей популярностью пользуется коллодий, с помощью которого Михаэлис и Соллнер провели очень важные исследования.
Данные табл. 18 показывают, что при малых концентрациях внешних растворов селективная проницаемость ионитовых мембран приближается к низшему пределу. Как и следует ожидать, по аналогии с водными растворами, катионообменная мембрана амберплекс С-1 в водородной форме обладает большей проводимостью, чем в солевой. Соответственно этому и анионито-вая мембрана амберплекс А-1 имеет в гидроксильной форме более высокую проводимость, чем в солевой. Ниже этой концентрации сопротивление прохождению тока в системе мембрана - раствор определяется сопротивлением раствора, выше этой концентрации - сопротивлением мембраны.
Эффективность применения мембран в высоковольтном электродиализе связана не только с их селективной проницаемостью для катионов или анионов [5], но и с оптимальным распределением градиента напряжения вдоль диализатора.
Как известно, гранулы ионитов, подобно ионитовым мембранам, обладают селективной проницаемостью по отношению к ионам определенного знака. Для объяснения этого явления можно применить теорию мембранного равновесия, согласно которой на границе раздела ионит - раствор возникает определенная разность потенциалов, названная доннановским потенциалом. Причина возникновения последнего связана с наличием в матрице ионита фиксированных ионогенных групп. В результате этого катиониты приобретают отрицательный заряд по отношению к раствору, а аниониты - положительный, что препятствует дальнейшей диффузии коионов в фазу ионита. Обычно равновесная концентрация коионов в фазе ионита значительно меньше, чем в окружающем растворе.
Вполне возможно, что рибо-сомная РНК - строительный материал, придающий рибосомам нужную селективную проницаемость.
В табл. 18 приведены результаты измерений потенциалов наряду с числами переноса и степенями селективной проницаемости, подсчитанными на основе этих потенциалов.
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.
Для идеальных мембран о 1, а на практике о 1, так как селективная проницаемость мембран не является идеальной. Скорость переноса соли s ( же сект1 между нижней частью элементарной ячейки и элементом АВ определяется из баланса массы соли. Полагают, что перенос воды между двумя отделениями незначительный.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11