Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Мулдер М. -> "Введение в мембранную технологию" -> 58

Введение в мембранную технологию - Мулдер М.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999. — 513 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievmembramnuutehnologiu1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 52 53 54 55 56 57 < 58 > 59 60 61 62 63 64 .. 182 >> Следующая

IV.3. Пористые мембраны
Часто приходится сталкиваться с путаницей при анализе результатов, полученных при испытаниях характеристик пористых мембран. Еще раз подчеркнем, что в данном случае речь идет о размерах пор, которые определяют, какие из присутствующих частиц пройдут через мембрану, а какие задержатся. Поэтому методы испытаний в сущности ограничены определением размера пор. Однако следует иметь в виду, что даже если размер пор или распределение по размерам пор в мембране были определены вполне корректно, в реальном процессе разделения характеристики мембраны будут зависеть дополнительно совсем от других явлений, а именно от концентрационной поляризации и отложений на поверхности мембраны.
Важным, но не всегда четко определенным параметром при изучении пористых мембран является форма или геометрия поры. Например, уравнение Хагена — Пуазейля (IV-4) предполагает, что поры аппроксимируются параллельными цилиндрами, тогда как в уравнении Козени — Кармана (IV-5) предполагается, что поры возникают в плотно упакованной системе сфер заданного диаметра. В большинстве случаев эти модели и соответствующая геометрия пор представляют предельные случаи, поскольку реально подобные поры не существуют. В то же время, чтобы интерпретировать результаты испытаний мембран, часто приходится делать предположения о геометрии пор. И наконец, лимитирующим скорость транспорта фактором является не средний размер пор, а диаметр их наиболее узких участков. Поэтому некоторые методы испытаний позволяют определить размеры устья поры, а не ее средний размер. Подобные методы часто обеспечивают более ценную информацию, которую удается коррелировать со скоростью транспорта.
Остановимся теперь на распределении пор по размерам в ультра-фильтрационных и микрофильтрационных мембранах. Как правило, в этих мембранах имеются поры различных размеров, которые можно характеризовать некоторой функцией распределения. Пример такого распределения схематически представлен на рис. IV-2. Мембрану можно характеризовать номинальным или абсолютным размером пор. Это значит, что каждая частица или молекула, имеющие размер больше абсолютного, будут задержаны мембраной. С другой стороны, номинальный размер пор указывает, что, например, 95-98 % частиц или молекул данного размера или больших по размеру будут удерживаться мембраной. Необходимо отметить, что эта величина не является характеристикой мембраны или ее пор, а скорее определяет размер частиц или молекул, не проходящих через мембрану. Разделяющая способность мембраны определяется порами большого размера.
Другим важным параметром мембраны является ее поверхностная пористость, поскольку именно этот параметр в комбинации с толщиной верхнего слоя или длиной поры определяет поток через мембрану. Различные микрофильтрационные мембраны имеют широкий диапазон поверхностной пористости: 5-70% (см. гл. III). В противоположность этому ультрафильтрационные мембраны обычно имеют очень низкую поверхностную пористость, не превышающую 0,1-1%. Вышеприведенный анализ позволяет выделить две группы методов определения характеристик пористых мембран:
- методы, основанные на определении структурно-морфологических параметров (определение размера пор, распределения пор по размерам, толщины верхнего слоя и поверхностной пористости);
Номинальный Абсолютный
Рис. IV-2. Распределение пор по размерам.
- методы, основанные на определении параметров проницаемости (определение параметров разделения реальных смесей с использованием растворенных веществ, в большей или меньшей степени задерживаемых мембраной — оценка «отсечения» мембраны).
Обычно трудно прямо связать оба типа параметров, поскольку размеры и форма пор определяются недостаточно надежно. И часто использующиеся в простейших моделях конфигурации пор (цилидри-ческие поры или плотно упакованные сферы), как правило, сильно отличаются от реальной морфологии, см. рис. IV-3. Тем не менее, путем комбинации определенных методов можно получить информацию о морфологии мембраны, пригодную в первом приближении для определения возможных областей ее применения. Кроме того, такая информация полезна в качестве обратной связи при изготовлении мембран.
Известно множество методов, пригодных для характеристики пористых сред. При этом микрофильтрационные и ультрафильтрацион-ные мембраны, являющиеся пористыми средами, следует рассмотреть раздельно, поскольку для их характеристики необходимо использовать совершенно разные методики.
IV.3.1. Микрофильтрация
Мембраны микрофильтрационных процессов имеют поры 0,1-10 мкм, и их характеристики достаточно легко получить различными методами. Здесь будут обсуждены следующие из них:
Модель
размера поры
Глухая
пора
Рис. IV-3. Сравнение идеальной и реальной структуры верхнего слоя ультрафильтрационной мембраны [8].
- сканирующая электронная микроскопия;
- точка пузырька;
- ртутная (интрузионная) порометрия;
- измерения проницаемости.
Три первых метода состоят в определении морфологических или структурных параметров, последний является типичным способом определения характеристик массопереноса.
Предыдущая << 1 .. 52 53 54 55 56 57 < 58 > 59 60 61 62 63 64 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed