45. Мембранные процессы. Классификация мембранных процессов в зависимости от их механизма. Область применения.

Мембранные процессы – массообменные процесс разделения однородных смесей за счет полупроницаемой перегородки (мембраны), пропускающей молекулы одного вещества и задерживающей молекулы другого.

Применение: очистка и концентрирование растворов; разделение близкокипящих компонентов, азеотропных и нетермостойких смесей; отделение высокомолекулярных веществ от низкомолекулярных растворителей; глубокая очистка сточных вод и т.п.

Плюсы: простота аппаратурного оформления; проведение процессов при t окр. среды; экономичность с т.з. энергосбережения. Минусы: недолговечность функционирования мембран.

Разделяемая в аппаратте 1 исходная смесь (Х_А, Х_В) вводится в соприкосновение с полупроницаемой мембраной 2 с одной стороны. Фильтрат обогащается одним из компонентов смеси. Разделение происходит настолько полно, что в фильтрате практически нет компонентов, задерживающихся мембраной. Не прошедшая через мембрану смесь компонентов в виде концентрата (ретант) выводится из аппарата.

Фильтрат=пермеат W (аналог фильтрата, выделяемый продукт, y_A, y_B )

Основные характеристики:

1) удельная производительность мембраны (проницаемость) G=W/F, F-поверхность контакта.

2) селективность α_АВ=(y_A/y_B)/(x_A/x_B)

Классификация мембранных процессов:

1) Баро-мембранные процессы – движущей силой является давление, служат для разделения жид. сред и подразделяются на : ультрафильтрацию и микрофильтрацию (для разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в жидкой фазе с использованием селективных полупроницаемых мембран, пропускающих низкомолекулярные соединения) о обратный осмос (фильтрование растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы растворенных веществ.)

Осмос – самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор. Давление π, при котором наступает равновесие, называют осмотическим.

Параметры, влияющие на обратный осмос: давление (проницаемость G увелич, селективность уменьшается), температура (при ее повышении снижается вязкость и G и α_АВ увеличиваются), концентрация (при ее повышении увеличивается вязкость, G уменьшается, а α_АВ увеличивается ), концентрационная поляризация (повышение концентрации рав-го вещ-ва у пов-ти мембраны – она уменьшает движущую силу процесса).

2) Диффузионное мембранные процессы. Основой явялется скорость диффузии в различных процессах.

- Испарение жидкостити через мембрану (первапорация)

Проникающий компонент в виде пара отводится с противоположной стороны мембраны в вакуум или поток инертного газа.

- Диализ-мембранный процесс разделения высокомол-х и низкомол-х веществ за счет различного коэффициента диффузии при прохождении через мембрану (мембрана пропускает малые молекулы и ионы и задерживает макромолекулы). Движущая сила-разность концентраций.

3) Электромембранные процессы. Электрическое поле служит для удаления проходящих частиц через мембрану.

- Электродиализ – разделение ионов веществ под действием постоянного электрич. поля в р-ре, когда положит. и отрицательные ионы перемещаются к соотв-м электродам ,проникая при этом через мембрану.

- электроосмос