Разработка вероятностной математической модели нанофильтрации многокомпонентных смесей

• Автор: Смирнов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание.
Глава 1.

1. Литературный обзор.

1.1. Сущность и основы наиофильтрации

1.2. Модели переноса компонентов раствора через мембрану

Модель растворениядиффузии и модель предпочтительного адсорбционнокапиллярного потока Соурираджана

Модель неидеального растворениядиффузии.

Модель трения

Модели, выведенные из неравновесной термодинамики

Модель диффузионновязкого потока и модель ТОНКИХ пор

Капиллярнофильтрационная модель Дытнерского.

Перколяционная модель 1
Зарядовая составляющая селективности.
Гомогенная модель
Капиллярнопористая модель.
Волновой подход
Статистическомеханическая теория переноса через мембрану .
Промежуточные выводы.
1.3. Параметры, влияющие на процесс нанофильтрационного разделения .
Концентрационная поляризация.
Температурная корректировка удельной производительности
мембраны.
Осмотическое давление
Потери давления
Усреднение концентрации соли в напорном канале.
Уплотняемость набухание мембраны.
разделяемого раствора
Отложения на поверхности мембраны.
1 .4. Выводы из литературного обзора
Глава 2.
2. Теоретическое моделирование процессов разделения.
2.1. Анализ физической сущности процессов, происходящих при мембранном разделении.
2.2. Условные обозначения, используемые в модели нанофильтрации
Глава Э.
3. Экспериментальная оценка адекватности разработанной модели .
3.1. Описание экспериментальной установки и методик проведения
экспериментов.
Определение концентрации электролитов и их смесей.
Определение средней скорости потока вдоль мембраны
3.2. Результаты экспериментов и их обсуждение.
Влияние концентрации смесей на поведение коэффициента раз
деления
Влияние соотношения потоков и других параметров на коэффициент разделения
3.3. Выводы
Приложение 1
Приложение 2
Литература


Поэтому тут принципиально важным становится выбор мембраны. Конечно, питьевая вода не должна быть слишком обессоленной, т. Нанофильтрационные мембраны здесь наиболее приемлемы. Такие мембраны имеют размер пор 1*ь нм, в то время как обратноосмотические - 0,5-ь нм. Граница между этими процессами размыта, но у нанофильтрации есть одна отличительная черта - одновалентные ионы существенно меньше задерживаются такой мембраной, чем многовалентные. И тут уже необходимо иметь «точные инструменты» для нахождения оптимального состава очищенной воды. Необходимо отметить, что % выпускаемых промышленностью мембран - полимерные. И это не удивительно, наряду с их низкой себестоимостью они отличаются эластичностью, что упрощает их герметизацию в аппаратах. Но их жизненный цикл - от трёх до пяти лет. На заре их развития вне конкуренции были мембраны на основе ацетатов целлюлозы. Они обладают, как высокой производительностью, так и достаточно высокой селективностью. Но появились композитные мембраны, и оказалось, что необязательно тратить большие мощности на продавлива-ние растворов через мембрану, необязательно соблюдать кислый pH перед подачей на обратный осмос и не надо думать о борьбе с биодеградацией мембраны. Единственный плюс, который остался (но на долго ли) - это большая стойкость к окислителям. Таким образом, многие вещи, которые разрабатывались специально под ацетатцеллюлозные мембраны, оказались не нужны. Ценность имеют теперь лишь базовые теории, не касающиеся материала мембраны. Первые композитные мембраны были разработаны в Миннеаполисском Институте North Star Research and Development в середине -х годов, основанный US Department of Interior, Офис Солёной Воды. При формировании тонкоплёночных композитов, заранее изготовленную микропористую мембрану используют в качестве подложки, на которую осаждается тонкий барьерный слой плёнки. Проницаемость и селективность композитных мембран определяются исключительно свойствами плотных плёнок. Поэтому тонкие плёнки и толстые подложки могут быть получены из разных мембранных полимеров, что позволяет достичь требуемой комбинации свойств, недостижимой при применении единого материала. Композитные полиамидные мембраны (см. Сначала полисульфоновый поддерживающий слой льётся на полиэстеровый каркас. Полисульфоновый слой - крупнопористый, поэтому - не барьерный (одинаково пропускает и воду и растворённые в ней соли). Затем полупроницаемая мембранная плёнка формируется на полисульфоновой подложке путём полимеризации на межфазной границе мономеров, содержащих аминные, хлоридные и карбоксильные функциональные группы. Рис. Мономер полностью ароматического полиамида. Полиамиды являются продуктами поликонденсации между первичными или вторичными диаминами и двухосновными кислотами. Наиболее важным структурным признаком полиамидов (и большого числа родственных полимеров) является наличие CONH-группы (амидная связь), которая обладает сильной способностью к образованию водородной связи. Это, в свою очередь, приводит к значительному увеличению межмолекулярных ассоциаций и (где это пространственно возможно) способствует образованию кристаллитов, в результате чего полимеры характеризуются высокой Тс и низкой растворимостью. Метод межфазной поликонденсации используется для получения тонких селективных слоев in situ, т. Такой метод был разработан Кадотте, который ранее изучил способы для переноса, а впоследствии - для непосредственного нанесения тонких плёнок синтезированных полимеров на микропористую подложку []. Необычность межфазной поликонденсации заключается в том, что в этом случае не требуется применения ни мономеров особой чистоты, ни точных стехиометрических соотношений реагентов []. Т.к. Эти мембраны стойки химически и не гидролизуются в диапазоне pH = 2+. Теперь для иллюстрации этапов переноса компонентов через мембрану рассмотрим схему, на которой асимметричная мембрана разделяет два раствора с разными концентрациями и давлениями (рис. Рис. Концентрационный профиль переноса компонентов через мембрану.