Введение в мембранную технологию - Мулдер М.
Скачать (прямая ссылка):
90
80
70
60
0
0
10
30
а) Постройте фазовую диаграмму, укажите на ней характерные области и точки; укажите положение четырех составов на этой диаграмме.
Из указанного раствора приготовлены мембраны осаждением путем погружения в чистый нерастворитель. Из одного из растворов мембрану получить не удалось, один из растворов образовал мембрану с плотной структурой, тогда как оставшиеся два раствора привели к получению пористой мембраны.
б) Укажите, какие структуры получены из каких растворов, и дайте краткое объяснение.
В другом эксперименте раствор В был использован в сочетании с другими коагуляционными ваннами.
Коагуляционная ванна NS, масс.% S, масс.%
I 100 0
II 90 10
III 80 20
в) Укажите на фазовой диаграмме конечный состав получаемых мембран и поясните, получаются пористые или непористые мембраны.
7. Активность толуола в растворе толуол — полифениленоксид была определена по измерению давления паров. При объемной доле толуола ф\ = 0,75 активность оказалась равной ai = 0,99. Определите параметр взаимодействия Флори — Хаггинса для этой системы. Молекулярная масса полимера равна 100 000.
8. Массовая доля воды (плотность 1 г/мл) в диацетате целлюлозы (АЦ; плотность 1,3 г/мл) при 20°С равна 0,15. Определите параметр Флори — Хаггинса Хац/н2о*
9. В бинарной системе растворитель (1) — полимер (2) положение критической точки бинодали сдвигается к оси растворителя при увеличении молекулярной массы полимера (рис. III—20). Докажите, что объемная доля полимера для критической точки на диаграмме определяется выражением:
Ф2,с = (1 + П12)-1
10. Ниже приведены давления паров и состав паровой фазы для смеси воды (1) с N-метилпирролидоном (2) при 20°С.
хг 0 0,3 0,5 0,8 1,0
х2 0,9753 0,9918 0,999
р, мм рт. ст. 0,13 3,6 7,0 13,9 18,8
Вычислите параметры взаимодействия для заданных составов. (Пояснение: вначале рассчитайте коэффициенты активности.)
Вода: мол.масса 18, плотность 1,0 г/мл; N-метилпирролидон: мол. масса 99, плотность 1,03.
11. Для системы по л исульфон/диметил ацетамид/вода найдены следующие точки помутнения:
Полисульфон, % Диацетамид, % Вода, %
5,0 91,0 4,0
10,0 86,25 3,75
15,0 81,5 3,5
20,0 76,75 3,25
25,0 72,0 3,0
а.) Постройте бинодаль.
б) Укажите на тройной диаграмме составы, отвечающие постоянному отношению полимер/нерастворитель, равному 4:1.
в) Можете ли вы оценить взаимодействие полимер/нерастворитель?
12. Можно получать мембраны из бинарных растворов полимер/рас-творитель. Ниже показано схематически, как меняется энтальпия смешения AGm в зависимости от состава.
а) По этой кривой постройте зависимость Т — ф.
б) Как изменяется бинодаль при увеличении параметра х?
13. Избыточная свободная энергия смешения для бинарной системы этанол (1) — хлороформ (2) при 50°С представлена ниже для трех составов:
XI 0,25 0,50 0,75
Ge , Дж/моль 620 680 350
Определите бинарные параметры взаимодействия для этих составов (плотности этанола и хлороформа равны соответственно 0,78 и 1,2).
Глава IV
Характеристики мембран
IV. 1. Введение
Мембранные методы позволяют реализовать широкий спектр процессов разделения, причем для решения разных задач требуются мембраны различного типа и с разнообразными структурами. Таким образом, мембраны могут существенно различаться по структуре и функциям. Известны многочисленные попытки связать структуру мембран с их транпортными характеристиками, тем самым достигаются более глубокое понимание процессов разделения и возможность предсказания типа структур, необходимых для осуществления данного процесса разделения. Одновременно требуется создать методы испытания мембран с тем, чтобы можно было определить, насколько данная мембрана подходит для осуществления тех или иных процессов разделения. Небольшие изменения в одном из факторов, определяющих условия формования мембран, могут изменить структуру рабочего слоя и таким образом существенно повлиять на показатели ее работы. Часто важнейшей проблемой является воспроизводимость. Создание методов исследования мембран необходимо, чтобы связать структурные характеристики мембран, такие, как размер пор или распределение пор по размерам, свободный объем и кристалличность, с транспортными и разделительными свойствами мембран. Хотя обычно производители мембран представляют весьма конкретные значения таких параметров пористых мембран, как размер пор, их распределение по размерам, отсечение, не делается попыток более широкого и сопоставительного использования этих данных. В связи с этим возникает вопрос, какие из данных, получаемых при испытаниях мембран, могут помочь при прогнозировании рабочих характеристик мембран в конкретном процессе. При этом крайне важно делать различие между характерными свойствами мембраны и особенностями ее конкретного применения. Например, потоки через уль-трафильтрационные мембраны, применяемые в пищевой и молочной промышленности, обычно составляют менее 10% от потока чистой воды. При использовании микрофильтрационных мембран различия в потоках очищаемых сред и чистой воды могут быть еще большими. Подобные различия в основном вызваны явлениями концентрацион-
