Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Мулдер М. -> "Введение в мембранную технологию" -> 129

Введение в мембранную технологию - Мулдер М.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999. — 513 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievmembramnuutehnologiu1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 123 124 125 126 127 128 < 129 > 130 131 132 133 134 135 .. 182 >> Следующая

Электрический ток связан с электрическим потенциалом Е по закону Ома:
Е = I • R (VI-84)
где R — общее сопротивление мембранного блока, равное сопротивлению парной ячейки (a cell pair) Rcp, умноженному на число таких ячеек (N) в блоке.
R = Rcp • N (VI-85)
В свою очередь сопротивление одной парной ячейки представляет собой сумму четырех сопротивлений
Rcp -- Ram "Ь Rpc Ч" Rem + Д/с (VI-86)
где Rarn — сопротивление анионообменной мембраны^ Rpc — сопротивление камеры «пермеата» (после мембраны), Rcrn — сопротивление катионообменной мембраны и Rfc — сопротивление камеры до мембраны (см. рис. VI-45).
Разность потенциалов, которая должна быть приложена для осуществления процесса, определяется общим сопротивлением мембранного блока и плотностью тока. Увеличение последней приводит к росту числа перенесенных ионов. Однако плотность тока нельзя увеличивать беспредельно. Предельная плотность тока — это тот ток, который необходим для переноса всех присуствующих ионов. При больших
Анионообменная
Катионообменная мембрана
#¦:
¦:нй
- 4 л
Сырье
О-
¦о
^ат ^рс ^сш ^ат
о-

ср
Рис. VI-45. Модель сопротивлений для электродиализного аппарата.
плотностях тока происходит диссоциация воды. Предельная величина плотности тока для раствора 1:1-электролита (z =. 1), величина I\im, определяется уравнением
т _ zDF{cb — Cm) /Л7Т
/lim " *(<--*«) (VI'87) Концентрационная поляризация отрицательно сказывается на плотности тока: при снижении концентрации ионов у поверхности мембраны до нуля устанавливается предельное значение этой величины /нт. Таким образом, при I —> 1у1ТП и с —> 0 уравнение VI-87 переходит в
<VI'88>
Так как коэффициент массопереноса к равен D/6, величина 1цт сильно зависит от гидродинамических особенностей системы, таких, как скорость потока, перпендикулярного направлению транспорта, геометрия электродиализного аппарата (подробнее см. гл. VII).
VI.6.2.2. Мембраны для электродиализа
В процессе электродиализа транспорт ионов осуществляется вследствие протекания постоянного электрического тока при наложении разности электрического потенциала. Для того чтобы мембраны были селективными по отношению к ионам, используют ионообменные мембраны, осуществляющие перенос либо катионов или анионов. Анионообменные мембраны несут положительно заряженные группы, присоединенные к полимеру. Такими группами могут служить, например, четвертичные соли аммония. Катионы отталкиваются от мембраны вследствие наличия на ее поверхности положительных фиксированных зарядов. Такой тип исключения называется доннановским. С другой стороны, катионообменные мембраны содержат отрицательно заряженные группы, прежде всего сульфо- или карбоксильные группы. В этом случае мембраной отталкиваются отрицательно заряженные анионы. Различные типы ионообменных мембран были расмотре-ны в гл. II. В примере, приведенном на рис. VI-46, показана структура одного из типов ионообменных мембран. В результате сополимериза-ции стирола и дивинилбензола возникает сшитый сополимер, в который можно ввести либо катионо-, либо анионообменные группы.
Существуют два различных типа ионообменных мембран — гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные мембраны изготавливают из смесей ионообменных смол при получении из них пленок методом сухого формования или каландрования, например. Электрическое сопротивление таких мембран относительно велико, а их механическая прочность относительно мала, особенно при высоких степенях набухания. В противоположность этому гомогенные мембраны получают путем введения ионных групп в полимерную пленку. Это достигается двумя способами, указанными в гл. II. Заряд распределен равномерно в объеме мембраны. Чтобы не было сильного набухания мембран, последние должны быть сшитыми.
К ионообменным мембранам предъявляются два требования: высокая электропроводность и высокая проницаемость для ионов. Электропроводность можно увеличить при увеличении концентрации заряженных групп, однако при этом полиэлектролит может обнаружить тенденцию к сильному набуханию. В связи с этим такие материалы должны быть сшитыми, причем сорбция ионов определяется как степенью сшивания, так и плотностью заряда. Таким образом, в зависимости от мембранного материала коэффициенты диффузии ионов в мембранах могут варьировать от 10“6см2/с в случае сильно набухающих систем до 10“1Осм2/с в сильно сшитых полимерах [57]. Основные параметры хороших мембран следующие:
—СН2—СН-СН2-СН — /К. Анионселективная мембрана CH2N*Me3-(Q) О —сн- сн2—сн -сн2 -сн -сн2 -сн —сн2 —
CH2N*Me3-{Q) (Q) (Qj"CH2N*Me3
Cl-
—СН2 — СН—СН2 -сн —
Катмонселективная мембрана
Предыдущая << 1 .. 123 124 125 126 127 128 < 129 > 130 131 132 133 134 135 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed