6 Розрахункова частина
Отримані дані занести до таблиці 1.
Таблиця 1 – Експериментальні дані
|
Оптична густина Д |
|
|
|
|
|
Концентрація Cr6+ за калібрувальним графіком С, мг/дм3 |
|
|
|
|
Вміст іонів хрому у пробі, з урахуванням розведення обчислити за формулою (5).
Ступінь очищення визначити за формулою (6).
Розраховані дані занести до таблиці 2.
Таблиця 2 – Розраховані дані
|
Номер проби |
Вміст іонів хрому у пробі, з урахуванням розведення С, мг/дм3 |
Ступінь очищення , % |
|
|
|
|
Побудувати графік залежності ступеня очищення стічної води від її об’єму.
Рисунок
2 – Графік залежності ступеня очищення
стічної води від її об’єму.
КОНТРОЛЬНІ
ПИТАННЯ
1. Які мембрани застосовуються в процесах зворотного осмосу і ультрафільтрації?
2. В чому полягає відмінність зворотного осмосу і ультрафільтрації?
3. Наведіть приклади цих процесів у природі.
4. Як можна збільшити селективність та проникність мембран?
5. При яких тисках проводять ультрафільтрацію і оборотній осмос?
6. Що являється рушійною силою цих процесів?
7. Які матеріали використовуються для виготовлення мембран?
8. В чому перевага мембран отриманих сухим методом?
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
Ю. И. Дытнерский. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. – 272 с.
Кочаров Р. Г. Теоретические основы обратного осмоса. Учебное пособие – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2007. – 143 с.
Ю. И. Дытнерский. Обратный осмос и ультрафильтрация. – М.: Химия, 1978. – 356 с.
Міністерство освіти і науки України
черкаський державний технологічний університет
кафедра хімічної технології неорганічних речовин
Лабораторна робота №2
ТЕМА: «ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ ПРИРОДИ РОЗЧИНЕНИХ РЕЧОВИН, ФОРМИ МОЛЕКУЛ, ЇХ РОЗМІРУ НА СТУПІНЬ РОЗДІЛЕННЯ. ВПЛИВ В’ЯЗКОСТІ І ТЕМПЕРАТУРИ»
МЕТА РОБОТИ: вивчення впливу природи розчинених речовин, форми молекул, їх розміру на ступінь розділення. Визначити вплив в’язкості і температури.
1 Теоретичні основи
1.1 Вплив природи розчинених речовин, форми молекул, їх розміру на ступінь розділення
На селективність та в значній мірі на проникність мембран, визначаючий вплив оказує природа розчинних речовин. Наприклад, селективність однієї і тієї ж ацетатцелюлозної мембрани за сахарозою може бути 100 %, за хлоридом натрію – 95 %, з а гліцерином – 80 %, за ізопропанолом – 40 %.
Аналіз експериментального матеріалу дозволяє сформулювати слідуючи принципи розділення розчинів речовин різної природи:
неорганічні речовини (електроліти) затримуються мембранами краще, ніж тієї ж молекулярної маси органічні;
серед гомологів краще затримуються речовини з більшою молекулярною масою;
речовини, які можуть утворювати зв’язок з мембраною (наприклад, водневий), затримуються мембраною тим краще, чим менш міцний даний зв'язок.
При розділенні бінарних розчинів солей прийнято використовувати значення селективності в цілому за сіллю, а ні за окремими іонами. Це пояснюється тим, що іони електроліту переходять через мембрану в співвідношеннях, близьких до еквівалентних, в той час як різниця між проникністю одного й того ж іону в розчинах різних солей значна.
Багатокомпонентні розчини електролітів. Для дослідження впливу складу розчину на селективність за окремими іонами застосовували розчини (NaCl – H2O, KCl – H2O, CaCl2 – H2O, NaCl – KCl – H2O, NaCl – CaCl2 – H2O та ін.) з загальною концентрацією солей 0,005; 0,01 та 0,05 моль/л. Різниця в селективності за кожним іоном при різних його концентраціях невелика. Таким чином, при розділенні зворотнім осмосом розведених багатокомпонентних розчинів, так як і бінарних, дотримується постійність селективності при зміні концентрації.
Селективність за іонами в значні мірі залежить від присутності інших іонів в розчині та в багатокомпонентних розчинах може бути вища, ніж в бінарних (наприклад, за Са2+) або нижча (за Mg2+).
Розчини, які містять одночасно органічні та неорганічні компоненти. В процесі розділення змішаних розчинів визначну роль грає явище на границі мембрана – розчин. Якщо в такі розчини ввести полярний неелектроліт, він буде сорбуватися на поверхні мембрани, змінюючи структуру поверхневого шару, що, в свою чергу, відображається на результатах розділення іонів. Крім при високих концентраціях органічних речовин їх молекули можуть входити в сольватні оболонки іонів, що сприяє порушенню еквівалентного переходу катіонів та аніонів через мембрану. В обох випадках визначний вплив на селективність повинен оказувати полярність органічної речовини.
При зміні загальної полярності органічної речовини катіони та аніони починають переходити через мембрану нееквівалентно, електронейтральність досягається відповідними переходами іонів Н+ та ОН-, причому ступінь нееквівалентності залежить як від виду солі, так і від полярності органічної речовини:
(1 – φкат)/(1 – φан) = А – ВY, (1)
де φкат, φан – селективність мембрани відповідно за катіоном та аніоном, %;
А, В – константи, які залежать від виду електроліту та органічної речовини;
Y – полярність молекули органічної речовини.
Залежність проникності в значні мірі від в’язкості розчину пояснюється ти, що зі збільшенням в’язкості вихідного розчину зростає в’язкість рідини в зв’язаному шарі, що призводить до його збільшення. При цьому зменшується ефективний діаметр пор, в наслідок цього проникність знижується.
Поверхнево-активні речовини (ПАР). Була досліджена можливість розділення розчинів різних ПАР, а також розчинів, які містять суміш ПАР з неорганічними солями методом зворотного осмосу.
В залежності від концентрації та температури ПАР, які присутні в різних промислових стоках, можуть знаходитися в розчині у вигляді іонів, молекул, колоїдних агрегатів – міцел та їх сумішей. Тому характеристики мембран при розділенні розчинів ПАВ в значній мірі визначаються структурою розчинів.
Встановлено, що ацетатцелюлозними та поліакрилонітрильними мембранами в більшій мірі утримується катіоноактивні речовини (алкамон ОС-2) та неіногенні ПАР (наприклад, ксилиталь О-10), в меншій мірі – аніоноактивні речовини.
Невеликі добавки деяких ПАР до розчину NaCl значно змінюють селективність та питому продуктивність мембран. Добавки, які збільшують селективність мембран за сіллю, прийнято називати ефективними добавками (в даному випадку це ксилиталь О-10, ОП-10, алкамон ОС-2).
Ефективна добавка в розчині неорганічної солі значно збільшує солевміст над мембраною; після виводу добавки з системи характеристик системи поступово повертаються до вихідних значень [1, 2].