Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Мулдер М. -> "Введение в мембранную технологию" -> 45

Введение в мембранную технологию - Мулдер М.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999. — 513 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievmembramnuutehnologiu1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 182 >> Следующая

Последняя методика предпочтительнее, чем простая методика титрования, поскольку с ее помощью можно различить, какой тип фазового разделения имеет место, а именно процесс фазового разделения жидкость — жидкость или гелеобразование/кристаллизация. Часто упускают, что гелеобразование может влиять на мутность. Разделение фаз жидкость — жидкость является быстрым процессом, и скорость фазового разделения не будет зависеть от скорости охлаждения, в то время как скорость охлаждения является очень важным па-
Медленное охлаждение
? ТГФ
о Ацетон
ДДиоксан
Быстрое охлаждение ¦ ТГФ
• Ацетон ^ Диоксан
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
АЦ, масс, доли
Рис. 111-29. Кривая зависимости точки помутнения от концентрации полимера, измеряемой при низких и высоких скоростях охлаждения [14].
раметром в случае гелеобразования/кристаллизации. Следовательно, измерением кривых помутнения при различных скоростях охлаждения можно различить оба процесса. Это показано на рис. III-29 для системы ацетат целлюлозы (АЦ)/вода, включающей ацетон, диоксан и тетрагидрофуран в качестве растворителей [14].
Для системы АЦ/ТГФ/вода не наблюдается зависимости помутнения от скорости охлаждения, и это показывает, что помутнение вызывается фазовым разделением жидкость — жидкость. Это также верно в случае системы АЦ/диоксан/вода, для которой точка помутнения не зависит от скорости охлаждения до некоторой концентрации полимера. Выше этой концентрации, однако, происходит гелеобразо-вание при низкой скорости охлаждения и фазовое разделение жидкость — жидкость при более высокой скорости охлаждения.
Наконец, в случае системы АЦ/ацетон/вода кривая помутнения как для высокой, так и для низкой скорости охлаждения вызывается гелеобразованием. Этот последний тип поведения также наблюдается в системе полифениленоксид/трихлорэтилен/октанол.
III.6.7. Диффузионные аспекты
Формование мембран по методу инверсии фаз, а именно осаждением путем погружения, является неравновесным процессом, который не может быть описан с помощью одной только термодинамики, поэтому рассмотрим также кинетику процесса. Состав в любой точке поливочной пленки является функцией координаты и времени. Чтобы знать, какой тип разделения фаз имеет место и как он происходит, необходимо знать точный локальный состав в данный момент времени. Однако экспериментально состав не может быть определен с большой точностью, потому что изменение состава происходит очень быстро (часто менее, чем за доли секунды) и пленка очень тонкая (толщина обычно менее 200 мкм), но он может быть определен теоретически.
Изменения состава определяются скоростью диффузии растворителя (J2) и нерастворителя (J\) (см. рис. 111-28) в системе координат, в которой диффузия полимера не учитывается. Потоки J\ и J2 в любой точке отливаемой пленки могут быть представлены феноменологическим соотношением:
где др/дх — градиент химического потенциала, являющийся движущей силой массопереноса компонента г в любой точке пленки, L{j —
(III-22)
коэффициент «проницаемости».*. Из уравнения 111-22 могут быть получены следующие соотношения для потоков нерастворителя (Ji) и растворителя (J2)•
Ji=~Lu^B ~ Ьг2^В (ш'23)
J2 = -L2i^-L22~ (111-24)
Как можно видеть из представленных выше уравнений, диффузионное поведение в данной системе полимер/растворитель/нерас-творитель определяется градиентом химического потенциала. Это означает, что знание химического потенциала, или лучше, факторов, которые определяют химический потенциал, является исключительно важным. Выражение для свободной энергии смешения дано Флори и Хаггинсом [12]. Для трехкомпонентной системы (полимер/растворитель/нерастворитель) свободная энергия смешения Гиббса (AGm) определяется следующим уравнением:
AGm
= п\ ln<^i + П2 In Ф2 + пз1п<^з 4* Х12П1Ф2 4* Xi3ni<^3 4- Х23П2Ф3
RT
(III-25)
где R — универсальная газовая постоянная, Т — температура (К). Напомним, что индексы обозначают нерастворитель (1), растворитель (2) и полимер (3). Число молей и объемных долей компонента i обозначено как щ и ф{ соответственно. Величина \ij — называется параметром взаимодействия Флори — Хаггинса. В тройной системе существует три параметра взаимодействия: Xi3 (нераствори-тель/полимер), хгз (растворитель/полимер) и \12 (растворитель/не-растворитель). Параметр Х12 может быть получен из данных по определению свободной энергии смешения, сводка данных по которой опубликована в работе [15], а также из равновесия жидкость/пар. Параметр xi3 может быть получен из измерения набухания и параметр Х23 может быть получен из давления пара или мембранной осмометрией [41]. Эти параметры взаимодействия учитывают неидеальность систему, они включают как энтальпийные, так и энтропийные члены. В первоначальной теории Флори — Хаггинса они считались независимыми от концентрации, однако в дальнейшем было экспериментально показано, что эти параметры в общем случае зависят от состава [16— 20]. Чтобы учесть такую зависимость, символ х часто заменяют на другой символ, а именно д, показывающий концентрационную зависимость.
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed