Влияние электрического поля на ионный транспорт через обратноосмотические мембраны

• Автор: Карлин, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДШИЕ.А

ГЛАВА I .ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1.Ионный транспорт через обратноосмотические мембраны . у

1.2.Конвективная электродиффузия ионов в слое раствора смешанных электролитов.

ШВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 5 А

2.1.Аппаратура и оборудование

2.2.Методика проведения эксперимента по электроосмофильтрации водных растворов 6Я

2.3.Реактивы и методы химанализа состава водных растворов электролитов.

ГЛАВА 3.ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКУЮ МШБРАНУ ПРИ ЭОФ НА ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ

ГЛАВА 4,ИОННЫЙ ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКУЮ МЕМБРАНУ

4.1.Стадии ионного транспорта.
4.2.Внешняя транспортная задача
4.3.Модель обратноосмотической мембраны.
4.4.Вход ионов в мембрану .
4.5.Ионный транспорт в активном слое мембраныслой I
4.6.Ионный транспорт в слое 2крупнопористый слой мембраны пористая подложка дд
4.7.Совместное решение уравнений ионного переноса через мембрану при обратном осмосе
ГЛАВА 5.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЭЛЕКТРООСМОФИЛЬТРАЦИИПОСТОЯННЫЙ ТОК РАСТВОРОВ 11,1 ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. ЮА
ГЛАВА 6.ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ИОННЫМ ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКУЮ МЕМБРАНУ .
ГЛАВА 7.ЭЛЕКТРООСМОФИЛЬТРАДИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ ТРХЗАРЯДНЫХ КАТИОНОВ.5Я
ГЛАВА 8.СРАВНЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МОДЕЛИ ИОННОГО ТРАНСПОРТА
ЧЕРЕЗ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ С ИЗВЕСТНЫМИ РАНЕЕ МОДЕЛЯМИ.
ГЛАВА 9. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭЛЕКТРООСМОФИЛЬТРАЦИИ .
Ю.ВЫВОДЫ .
ПРОПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .V. . ..
.ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая работа посвящена изучению ионного транспорта через обратноосмотические мембраны в процессах обратного осмоса и электроосмофильтрации водных растворов электролитов и является частью исследований мембранных методов разделения смесей, проводимых на кафедре процессов и аппаратов химической технологии МХТИ им. Д.И. Менделеева.
Актуальность


Гипотеза просеивашя также не может объяснить того факта, что для ряда молекул оргазических соединений приблизительно одного размера селективность мебраны изменяется от отрицательных значений до единицы 4. Это звязано с тем, что гипотеза просеивания не учитывает ни одного вида ззаимодействий в системе мембранаводарастворенное вещество,что фактически обесценивает ее гносеологическое значение. Другой крайней точкой зрения на транспорт частиц вещества так ионов через мембрану является диффузионная модель переноса вещества . Диффузионная модель. V М. Диффузионный поток вещества бу
щет пропорционален движущей силе, концентрации Сс и коэффициенту щиффузии 1. При изучении ионного транспорта в мембране обычно рассматриват систему уравнений типа для каждого сорта ионов, дополнению условием электронейтральности раствора в мембране , так называемым приближением НернстаПланка. При этом необходимо учитывать зозможность существования связанных зарядов в мембране. Приближение НернстаПланка используется для упзощения решения транспортной задачи. Основной недостаток диффузионной модели в том, что она описызает только одну стадию ионного транспорта, а именно транспорт тонов в самой мембране, в то время как стадия входа ионов в мембрану совершенно игнорируется. Коэффициенты диффузии и концентрации


юнов в мембране невозможно рассчитать теоретически, потоку что моель не учитывает изменение структуры воды в порах и взаимодействия ионвода. Это, в свою очередь, делает невозможным использование одели для количественных расчетов. В то же время, она, по нашему нению, может служить основой расчета ионного транспорта в мембрае, при наличии надежных физических представлений о его природе. Карелина . Отметим, что даже ля больших ионов 0 , Саа , и т. ЬНгР коэффициент ДИффуЗИИ ИОНа в воде Е. Е аОгР энеРя активации переноса иона в мембране и в водном растворе, соответственно. Автор не приводит развернутой картины лонного транспорта, его модель использует лишь формальную сторону гранспортных процессов, а поэтому не позволяет выяснить механизм явления и лимитирующую стадию переноса. К модели Карелина относятся все те сражения, которые мы приводили при описании пористой и диффузионной модели. Часто при описании ионного транспорта в мембране удобно прибегать к так называемой феноменологической модели, в которой истользуготся линейные соотношения термодинамики необратимых процес
сов. Феноменологическая модель. Дйициент отражения Ставермана. У2. ЛС. АР РР перепад давления на мембране. Впоследствии Путч дополнил эти представления двухслойной иоделью мембраны, причем для крупнопористого слоя он принял коэффициент отражения б 0. Наконец, в недавних своих работах Пушч и Демишч 89, используя двухслойную модель ацетатцеллюлозной мембраны, ввели в соотнонения потоков электрическую составляющую. АРиегД. Г 5. АР ЦеА 1гАГ

здесь 3у объемный поток через мембрану и электрический ток ерез мембрану мембранная разность электрических потенциа
Феноменологическая модель не позволяет вскрыть суть явлений переноса. Ее необходимо наполнить конкретным физическим содержанизм, чтобы иметь ясное представление о процессе. Однако, в области небольших движущих сил, то есть состояниях ненамного удаленных от термодинамического равновесия, феноменологические коэффициенты почти постоянны, и этот подход позволяет провести анализ явлений переноса кратчайшим путем. Перейдем теперь к рассмотрению моделей ионного транспорта, звязанных с ионообменными свойствами обратноосмотических мембран. Ионообменные модели. Долгое время считалось, что обратноосмотические мембраны нейтральны и не имеют в матрице фиксированных зарядов. Изучение Свитцовым 7, а впоследствии Жилиным сорбции радиоактивных изотопов ионов на ацетатцеллюлозных мембранах показало, что они облачают слабовыраженными ионообменными свойствами. Ионообменная емкость ацетатцеллюлозных мембран оказалась Ю гэквг су
кой мембраны или 3,3 гэквл порового объема. Независимым путем Пушч и Демишч 89 получили значение ионообменной емкости
ацетатцеллюлозных мембран 3,4 гэквл порового объема. Они определили это значение, измеряя мембранные разности потенциалов в процессе обратного осмоса растворов КГаС.