Влияние ионообменного наполнителя на электродиализ разбавленных растворов

• Автор: Юраш, Карина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 188 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА РАЗБАВЛЕННЫХ 9 РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. СПОСОБЫ

ИНТЕНСИФИКАЦИИ И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МАССОПЕРЕНОС

1.1. Способы интенсификации электродиализа разбавленных растворов электролитов

1.1.1. Сокращение межмембранного расстояния

1.1.2. Использование инертных непроводящих

сепараторов

1.1.3. Развитие поверхности массообмена

1.1.3.1. Изменение геометрической формы

мембраны
1.1.3.2. Ионопроводящие сепараторы и текстили
1.1.3.3. Полисной ионитов
1.1.3.4. Монослой ионитов
1.2. Эффекты, сопровождающие электродиффузионный
к ,
перенос ионов электролита в мембранных системах при сверхпредельных токовых режимах
1.2.1. Сопряженная конвекция
1.2.2. Эффект экзальтации
2. РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ В ИНТЕНСИФИКАЦИИ МАССОПЕРЕНОСА
2.1. Типы исследованных систем и методика проведения эксперимента . .
2.2. Уменьшение толщины диффузионного слоя. Гидродинамический фактор
2.2.1. Вид вольтамперных характеристик электродных и
мембранных систем
2.2.2. Первый и второй критические токи в электродных
системах
2.2.3. Оценка предельного тока в мембранных системах
2.2.4. Расчет предельных токов в мембранных системах
2.2.5. Парциальные вольтамперные характеристики
канатов обессоливания
2.3. Сопряженные эффекты концентрационной поляризации
3. ЭЛЕКТРОМАССОПЕРЕНОС В КАНАЛАХ РАЗЛИЧНОЙ
ГЕОМЕТРИИ С НАПОЛНИТЕЛЕМ
3.1. Влияние геометрических параметров канаДа обессоливания на массоперенос
3.1.1. Модельные представления
3.1.2. Результаты экспериментальных исследований
3.1.2.1. Канаты обессоливания, не содержащие
наполнителей
3.1.2.2. Каналы обессоливания, содержащие
сепаратор
3.1.2.3. Канаты обессоливания, содержащие
монослой ионитов
3.2. Влияние состава ионообменного наполнителя
3.3. Влияние типа наполнителя
4. ЭЛЕКТРОДИАЛИЗ МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГИДРОКАРБОПАТИОНЫ
4.1. Особенности поведения систем, содержащих ионы НСОз
СОз2 и углекислый газ
4.2. Объекты исследования и методика проведения
эксперимента
4.3. Сравнительный анализ электродиализного обессоливания
модельных растворов гидрокарбоната и хлорида натрия
4.3.1. Сопротивление каналов обессоливания
4.3.2. Степень зап ре дельности мембранных систем с раствором или НСОз
4.3.3. Особенности генерации ионов Н и ОН при электродиализе растворов и ЫаНСОз
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В литературе описывается целый ряд экспериментов, посвященных изменению формы мембран, образующих канал обессоливания, с целью интенсификации массопереноса. В качестве объектов исследования выбирались пакеты, содержащие волнообразные мембраны 1, 2, гофрированную мембрану и прокладку из пористого материала 5 или включенные последовательно трубчатые катионо и анионообменные мембраны 1. Увеличение массопереноса в таких системах авторы пытались объяснить возникновением вихрей Тейлора. Однако создание нестандартных форм мембран было возможно лишь в достаточно широких каналах порядка 1 мм, и снизить энергозатраты при работе таких аппаратов не удавалось. Исследования показали, что при профилировании поверхности форма, расположение выступов и природа профилируемой мембраны значительным образом влияют на интенсивность массопереноса. В каналах 9 профилировалась анионообменная мембрана, форма выступов отличалась от 4, 5, . В таких каналах удалось достичь значительного увеличения массопереноса по сравнению с каналами с инертным сепаратором или без него 9, 4, 1 и получить обессоленную воду такого же качества, как в случае использования стандартных гомогенных японских мембран, однако при более низких затратах на проведение процесса электродиализа 8. Следует отметить, что увеличение массопереноса в каналах 9 происходит как за счет развития поверхности, так и турбулизации ядра потока раствора профилированной поверхностью мембран, а также сопряженных эффектов концентрационной поляризации. Расположение и форма профилей позволяют обеспечить такое локальное значение раствора, при котором создаются благоприятные условия для развития эффекта экзальтации и электроконвекции. Таким образом, результаты исследований доказывают, что правильно подобранная форма и природа профилируемой мембраны могут существенно повысить эффективность электродиализа разбавленных растворов и стать одним из наиболее перспективных приемов интенсификации процесса. В конце х японские исследователи предложили ионообменную сетку для электродиализатора 7, которая была изготовлена из металлической проволоки и покрыта слоем ионообменной смолы. При работе аппарата в зависимости от величины электрического тока сепаратор мог сорбировать ионы соли из раствора или наоборот отдавать их в раствор. Широкого применения в промышленных установках по очистке воды указанная разработка не нашла, видимо, изза небольшой прочности предложенного покрытия. Позднее Шапош ником и соавторами 5 были предложены ионопроводящие сепараторы другой конструкции. Они представляют собой сетку, сплетенную из тонких полосок катионообменной мембраны МК. В каждой ячейке сетки расположена гранула анионита АВ. Было показано, что наиболее эффективно аппараты предложенных конструкций работают при плотностях тока выше предельного и показывают неоспоримое преимущество по сравнению с аппаратами с инертными сепараторами. В начале х годов получили развитие исследования, связанные с разработкой и применением сеток, сплетенных из волокон. Так в работе Кедем с сотрудниками 1 было предложено пропитать крупноволокнистую сетку толщиной 0. Полученный таким образом анионообменный сепаратор уменьшал общее сопротивление ячейки и увеличивал выход по току. В более поздней работе 8 предлагалось использовать электродиализаторы с проводящими сепараторами, полученными химической модификацией, которые уменьшали поляризационные явления и увеличивали предельный ток. Обычный п о лио л ефи н о вый сепаратор в виде сетки толщиной 0. Для этого полипропиленовый сепаратор подвергался сульфохлорированию реагентами БОг СЬ под действием спектра видимого излучения. Затем полученный полимер взаимодействовал с диамином, в результате образовывались положительно заряженные ионообменные группы, превращая часть полипропилена в анионообменник, в то время как непрореагировавшая внутренняя часть ядро или сердцевина материала сохраняла форму и механическую прочность сепаратора. Аналогично получали сепаратор с катионообменными свойствами по реакции сульфохлорирования полипропилена.