8.4.2 Классификация мембран

Мембраны бывают полимерные (полупроницаемые) и с жесткой структурой (металлические, из пористого стекла и т.д.). Полупроницаемые мембраны разделяют на две группы: пористые и непористые. В последние годы получили широкое распространение ядерные мембраны. Пористые полимерные и металлические мембраны применяют для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтрации. Для процессов разделения жидких смесей методом испарения через мембрану используют непористые полимерные мембраны, являющиеся квазигомогенными гелями.

Требования, предъявляемые к мембранам:

– селективность;

– высокая удельная производительность (проницаемость);

– химическая стойкость;

– механическая прочность.

8.4.3 Расчет мембранных процессов

При расчете мембранных процессов известными параметрами являются количество ( ) и состав исходного раствора ( ), концентрация пермеата ( ), выход пермеата ( ) (рисунок 8.29).

Рисунок 8.29 – К расчету мембранных процессов

Порядок расчета:

1) определяют количество пермеата:

; (8.47)

2) составляют материальный баланс по потокам:

; (8.48)

3) составляют материальный баланс по компоненту:

; (8.49)

4) определяют эффективность мембраны:

; (8.50)

5) выбирают тип мембраны;

6) находят рабочую поверхность мембраны из основного уравнения массопередачи:

, (8.51)

где М – количество компонента, проходящего через мембрану.

Вопросы для самоконтроля

1. Охарактеризуйте массоперенос в твердой пористой фазе.

2. Запишите уравнение массопередачи для систем с участием твердой фазы.

3. В чем состоит сущность конвективной, контактной, радиационной, сублимационной и диэлектрической сушки?

4. Перечислите и охарактеризуйте виды связи влаги с материалом.

5. Раскройте принципы построения диаграммы «I–x» состояния влажного воздуха. Как определяются параметры влажного воздуха с помощью этой диаграммы?

6. Составьте тепловой баланс конвективной сушки.

7. В чем особенности материального баланса конвективной сушки?

8. Поясните принципы построения кривых и их использования для расчета скорости и времени сушки.

9. Что понимается под кристаллизацией?

10. Проведите анализ диаграмм состояний системы «газ –жидкость – твердое тело».

11. Составьте материальный и тепловой баланс кристаллизации.

12. Поясните особенности кинетики кристаллизации.

13. Опишите устройство и принцип действия кристаллизаторов.

14. Назовите наиболее рациональные области применения адсорбции.

15. Охарактеризуйте равновесие при адсорбции.

16. Как составляется материальный баланс адсорбции?

17. Покажите устройство и принцип действия адсорберов с неподвижным слоем адсорбента.

18. Раскройте принципы и назовите стадии расчета адсорберов.

19. Что понимается под мембранными процессами разделения? Дайте их классификацию.

20. Что является движущей силой баромембранных процессов? Как ее рассчитывают?

21. Дайте классификацию мембран.

22. Приведите схему расчета мембранных процессов.