Сорбция водных растворов н-бутанола и их первапорационное разделение через мембраны из политриметилсилилпропина

• Автор: Васильев, Дмитрий Дмитриевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Первапорационное разделение жидкостей
1.1.1. Общие принципы первапорации
1.1.2. Аппаратурное оформление первапорационных процессов
1.1.3. Модельные подходы
1.1.3.1. Диффузия низкомолекулярных веществ через первапорационные мембраны
1.1.3.2. Сорбция низкомолекулярных веществ в полимерных мембранах
1.1.4. Общие закономерности выбора полимеров для первапорационных мембран
1.2. Материалы и мембраны для выделения ВиОН из водных растворов
2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Метод приготовления мембран
2.2.2. Метод первапорации
2.2.3. Расширенный метод гидростатического взвешивания
2.2.4. Метод “стаканчика”
2.2.5. Метод динамической десорбции
2.2.6. Методы расчета парожидкостных фазовых равновесий

3. Результаты и их обсуждение
3.1. Первапорация смеси ВиОН-Н20 через мембраны из ПТМСГТ
3.1.1. Зависимость первапорационных характеристик мембраны от времени
3.1.2. Концентрационные зависимости потоков
3.1.3. Сравнение первапорации и дистилляции
3.2. Сорбция в системе ВиОН-Н20-ПТМСП
3.2.1. Измерение сорбции с помощью РМГВ
3.2.2. Определение сорбции отдельных компонентов (метод “стаканчика”)
3.2.3. Десорбция паров ВиОН из ПТМСП
3.3. Математическое описание сорбции
3.3.1. Общий подход к описанию сорбции
3.3.2. Кооперативное заполнение микропустот (вклад Сн)
3.3.3. Растворение (вклад с0)
3.3.4. Аппроксимация экспериментальных изотерм
3.3.4.1. Сорбция раствора ВиОН-Н20 в ПТМСП
3.3.4.2. Моделирование десорбции паров ВиОН из ПТМСП
3.3.5. Расчет коэффициентов активности в системе ВиОН-Н20
3.3.6. Связь активности ВиОН с его концентрацией в водном растворе
Выводы
Приложение
Литература

Введение
Актуальность работы. Первапорацией называется процесс разделения жидких смесей испарением через селективно-проницаемые непористые мембраны. Этот метод особенно эффективен для разделения азеотропных смесей, а также смесей, состоящих из близкокипящих или термолабильных компонентов. Впервые первапорация была реализована в промышленных масштабах приблизительно в середине 1980-х годов для осушки органических растворителей с помощью водоселективных первапорационных мембран. Другой актуальной проблемой разделения водно-органических смесей, имеющей экологическое и экономическое значение, является выделение вредных и/или ценных органических компонентов из водных сред. В этом случае процесс следует осуществлять с использованием органофильных первапорационных мембран, имеющих повышенное сродство к органическим компонентам.
Следует отметить, что круг полимерных и неорганических материалов, пригодных для изготовления эффективных органофильных мембран, весьма ограничен. Среди них следует назвать полидиметилсилоксан (ПДМС) и силикалиты. Весьма перспективным классом органофильных материалов являются микропористые полимерные стекла и, прежде всего, политриметилсилилпропин (ПТМСП) - самый высокопроницаемый из известных на сегодняшний день полимеров. ПТМСП обладает хорошими механическими и пленкообразующими свойствами, что позволяет разрабатывать на его основе композиционные и асимметричные мембраны, имеющие сверхтонкие разделительные слои и обладающие рекордно высокими параметрами массопереноса. Микропористая природа этого органофильного полимера обеспечивает высокие селективности первапорационного выделения большого класса органических соединений из водно-органических смесей. В этой связи, в рамках ряда национальных и международных программ в России ведутся исследования по разработке технологии получения мономера, полимера и
Рис./оСхематическое изображение корреляции логарифмов коэффициентов растворимости (а) и диффузии (Ь) компонентов 1и2 в материалах I и II.