Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Мулдер М. -> "Введение в мембранную технологию" -> 10

Введение в мембранную технологию - Мулдер М.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999. — 513 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievmembramnuutehnologiu1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 182 >> Следующая

1.4. Определение мембраны
Хотя трудно дать точное определение мембраны, наиболее общее определение может быть следующим: мембрана — это селективный барьер между двумя фазами, причем термин «селективный» может относиться как к мембранам, так и к мембранным процессам. Следует подчеркнуть, что это макроскопическое определение, хотя разделение должно быть рассмотрено на микроскопическом уровне. Это определение ничего не говорит о структуре или функции мембраны*.
Мембрана может быть толстой или тонкой, ее структура может быть гомогенной или гетерогенной, транспорт может быть активным
* Среди неоднократных попыток дать определение понятия мембраны определение, приведенное ниже [1*,2*], представляется наиболее общим и в то же время конкретным: «мембрана это фаза или группа фаз, которые разделяют две различные фазы, отличающиеся физически и/или химически от фаз мембраны; при этом мембрана обладает свойствами, позволяющими ей под действием приложенного силового поля управлять процессами массопереноса между разделяемыми фазами». — Прим. ред.
или пассивным, пассивный транспорт может быть управляем с помощью давления, концентрации или разности температур, мембраны могут быть природные или синтетические, нейтральные или заряженные.
Для более четкого понимания могут быть полезны два типа классификации. Согласно одному из них все мыслимые или существующие мембраны разделяются на два больших класса — природные (биологические) и синтетические мембраны. Это самое ясное из возможных отличий и в то же время очень существенное, поскольку оба типа мембран принципиально отличаются и по структуре и ро функциям. Хотя в нашей книге рассматриваются синтетические мембраны, в гл. II частично обсуждаются также и биологические мембраны. Последние могут подразделяться на мембраны живых организмов и мембраны, способные функционировать вне организма. Первые существенны для жизни на земле, они не включены в эту книгу, потому что тогда бы ее объем резко возрос. Второй тип биологических мембран (липосомы и везикулы фосфолипидов) становятся все более важными в современных разделительных процессах, особенно для медицины и медицинской биологии. Синтетические мембраны могут подразделяться на органические (полимерные или жидкие) и неорганические. Оба типа обсуждаются более детально в гл. III.
Другой способ классификации мембран — по морфологии, или по структуре, — также очень наглядный, поскольку структура мембраны определяет механизм разделения и, следовательно, применение. Если мы ограничимся твердыми синтетическими мембранами, то можем выделить два типа мембран, а именно симметричные и асимметричные. Эти два класса могут подразделяться и дальше, как показано схематически на рис. 1-5.
Толщина симметричных мембран (пористых и непористых) лежит в пределах от 10 до 200 мкм, причем сопротивление массопереносу определяется общей толщиной мембраны. Уменьшение толщины мембраны приводит к увеличению скорости транспорта.
Появление асимметричных мембран, как уже отмечалось, явилось прорывом в промышленном применении мембран. Эти мембраны состоят из очень плотного поверхностного слоя или покрытия толщиной от 0,1 до 5 мкм, лежащего на пористой подложке толщиной от 50 до 150 мкм. Эти мембраны сочетают высокую селективность плотной мембраны с высокой скоростью массопереноса очень тонкой мембраны. Рис. 1-6 представляет разрез асимметричной мембраны, на котором ясно видна структурная асимметрия мембраны. Сопротивление массопереносу определяется в большей степени или полностью тонким поверхностным слоем. Также можно получить композиционную
Симметричные
Пористая сцилиндри- Пористая Гомогенная
ческимп порами
[Асимметричные)
Поверхностный — слой
Ё
Пористая
Пористая с поверхностным слоем
Плотный покровный слой Пористая мембрана Композиционная мембрана Рис. 1-5. Схема различных мембран в разрезе.
мембрану, которая фактически является асимметричной мембраной с покрытием из другого материала. Поскольку в композиционнной мембране поверхностный слой и подложка созданы из различных полимерных материалов, каждый такой слой может быть оптимизирован независимо. Нанесение тонкого плотного слоя на асимметричную мембрану можно осуществить с помощью различных методов, таких, как получение мембраны методом погружения, межфазная полимеризация, полимеризация в разделительном слое и плазменная полимеризация.
Различия в мембранах и структурах мембран будет более подробно объяснено в гл. II-VI, где описаны материалы, формование мембран, методы определения характеристик мембран, мембранный транспорт и мембранные процессы.
Рис. 1-6. Разрез асимметричной полисульфоновой ультрафильтрацион-ной мембраны.
1.5. Мембранные процессы
В каждом процессе мембранного разделения мембраны служат для частичного разделения смесей. Мембрана способна пропускать один компонент быстрее, чем другой, из-за различий физических и (или) химических свойств мембраны и компонентов разделяемой смеси. Транспорт через мембрану является результатом воздействия движущих сил на индивидуальный компонент в сырьевой смеси (фаза 1 на рис. 1-4). Во многих случаях скорость массопереноса через мембрану пропорциональна движущей силе, то есть связь потоков и сил может быть описана линейным феноменологическим уравнением. Пропорциональность между потоком («/) и движущей силой определяется уравнением
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed