Експериментально-теоретичні проблеми пьезодіаліза
Жарких М.І., Шилов В.М.,
Духін С.С., Борковська Ю.Б.
Подальше вдосконалення в багатьох галузях технології води (опріснення солоних вод, концентрування промислових стоків і шахтних вод, уловлювання солей цінних металів) пов'язане з розвитком і вдосконаленням мембранних процесів. Найбільш принципова їх перевага в порівнянні, наприклад, з опріснення за методом дистиляції в тому, що вони вимагають значно менших витрат енергії. Вже знайшли широке промислове застосування такі процеси, як зворотний осмос і електродіаліз. Метою даної роботи є теоретичний розгляд можливостей нового, порівняно маловивченого мембранного процесу – пьезодіаліза (ПД).
Висновки
Пьезодіаліз – процес розділення з допомогою заряджених мембран, що використовує явище струму течії. При прикладанні тиску до мембрани виникає струм течії, який переносить іони з камери високого тиску (розведення) в камеру низького тиску (концентрування).
На основі феноменологічної теорії ПД визначено параметри мембран, найбільш істотні для успішного здійснення процесу: концентрація витікаючого з мембрани розчину (бажано не менше 1 моль / л), коефіцієнт перетворення (бажано не менше 0,8), гідродинамічна проникність (бажано більш 10-6 см / с-атм). Наведено формули, на основі яких можна визначити фізичні і технічні характеристики ПД.
Стисло обговорені результати вивчення мозаїчних мембран для ПД. Зазначено, що синтез мозаїчних мембран з оптимальним набором властивостей – дуже складна експериментальна проблема, існуючі теоретичні моделі ПД стосовно до мозаїк працюють погано через складність їх геометричної структури.
У зв'язку з цим видається необхідним більш ретельно вивчити можливості пакетного варіанту ПД, і перш за все зробити оцінку властивостей наявних іонообмінних мембран за запропонованою методикою. Наведені оцінки деяких мембран за наявними в літературі даними дають обнадійливі результати.
Тому корисно здійснити комплексні вимірювання кінетичних коефіцієнтів мембран, які дали б більш надійну основу для оцінок, ніж використання уривчастих опублікованих даних.
Визначено основні вимоги до конструкції і режиму роботи пьезодіалізатора: камери розбавлення повинні бути достатньо тонкими відповідно до вимоги (56). Тиск, при якому протікає процес, має бути достатнім для виконання умови (55).
Література
1. Гребенюк В. Д. Электродиализ. – Киев : Техніка, 1974. – 156 с.
2. Гребенюк В. Д., Певницкая М. В., Гнусин Н. П. Соотношение электрохимических свойств ионообменных смол и изготовление на их основе гетерогенных мембран. – Журн. приклад. химии, 1969, 42, № 3, с. 578 – 584.
3. Гроот С. де, Мазур П. Неравновесная термодинамика. – М.: Мир, 1964. – 456 с.
4. Духин С. С. Электропроводность и электрохимические свойства дисперсных систем. – Киев : Наук, думка, 1975. – 246 с.
5. Духин С. С., Дерягин Б. В. Электрофорез. – М.: Наука, 1976. – 326 с.
6. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация. – М.: Химия, 1978. – 348 с.
7. Лурье А. А. Сорбенты и хроматографические носители. – М.: Химия, 1972. – 308 с.
8. Маринский Я. А. Интерпретация ионообменных явлений. – В кн.: Ионный обмен [Под ред. Я. А. Маринского]. М., Мир, 1968, с. 1 – 75.
9. Николаев Н. И., Филимонова А. М., Туницкий Н. Н. Связь между электропроводностью и самодиффузией противоионов в ионитах и механизм переноса противоионов в них. – Журн. физ. химии, 1969, 43, № 5, с. 1249 – 1255.
10. Певницкая М. В., Козина А. А., Евсеев Н. Г. Электроосмотическая проницаемость ионных мембран. – Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук, 1974, № 9, вып. 4, с. 137 – 142.
11. Певницкая М. В., Козина А. А. Гидродинамическая проницаемость промышленных ионообменных мембран. – Журн. прикл. химии, 1974, 47, № 3, с. 583 – 590.
12. Середин Б. И., Николаев Н. И., Родин Н. Н. О связи между электропроводностью и самодиффузией в ионообменных мембранах различного типа. – Журн. физ. химии, 1971, 45, № 7, с. 1751 – 1753.
13. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. – Л.: Химия, 1974. – 368 с.
14. Юхновский И. Р. Некоторые вопросы современного состояния теории равновесных систем заряженных частиц. – Укр. физ. журн., 1969, 14, № 5, с. 705 – 711.
15. Юхновский И. Р. Выделение системы отсчета в методе коллективных переменных. – Киев, 1974. – 33 с – (ИТФ АН УССР. Препринт ИТФ АН УССР 74 – 149).
16. Dresner L. Ionic transport through ion-exchange membranes in hyperfiltration and piezodialysis. – Desalination, 1974, 15, N 2, p. 109 – 127.
17. Foley J., Klinovski R., Mears P. Differential conductance coefficients in a cation-exchange membranes. – Proc. Roy. Soc. London A, 1974, 336, N 2, p. 327 – 336.
18. Gardner C. R., Weinstein J. N., Caplan S. Transport properties of charge-mosaic membranes. III. Piesodialysis. – Desalination, 1973, 12, N 1, p. 19 – 33.
19. Hoffer E., Kedem O. Hyperfiltration in charged membranes. – J. Phys. Chem., 1972, 76, N 24, p. 3638 – 3641.
20. Leitz F. B. Research on piezodialysis. – Washington, 1974. – Pt. 4. 110 p. (Office Saline Water U. S. Dep. Interior; Res. Develop. Rept. N 988).
21. Leitz F. В. Piezodialysis. – In Membrane separation processes/Ed. by P. Mears. Amsterdam : Elsevier, 1976, p. 261 – 295.
22. Leitz F. В., Shorr J. Development of membranes and resins for piezodialysis. – Desalination, 1974, 14, N !, p. 11 – 20.
23. Lopatin G., Neweu H., Bishop A. et al. Ionic bloc copolimers as piezodialysis membranes. – Washington, 1971. – 116 p. – (Office Saline Water U.S. Dep. Interior; Res. Develop. Rept. N 690).
24. Paterson R., Gardner C. R. Comparison of the transport properties of normal and expanded forms of a cation-exchange membrane by use of an irreversible thermodynamic approach. – J. Chem. Soc. Faraday Trans. Pt I, 1975, N 11, p. 2030 – 2040.
25. Weinstein J. N., Bunov В., Yanowiz I. et al. Water transport in charged-mosaic membranes. – Polimer preprints, 1968. 9, N 8, p. 1564 – 1570.
26. Weinstein J. N., Bunov В. J., Caplan S. R. Transport properties of charge-mosaic membranes. I. Theoretical model. – Desalination, 1972, 11, N 3, p. 341 – 377.
27. Weinstein J. N., Caplan S. R. Charge-mosaic membranes. – Washington, 1974, – 340 p. (Office Saline Water US Dep. Interior; Res. Develop. Rept. N 987).
28. Weinstein J. N., Misra B. M., Kalif D., Caplan S. R. Transport properties of charge-mosaic membranes. II. Experimental studies. – Desalination, 1973, 12, N 1, p. 1 – 18.
29. Yamabe J., Umesalta K., Yoshida S. et al. Piezodialysis : styrene-butadiene copolymer membranes. – Desalination, 1974, 15, N 1, p. 127 – 135.
Інститут колоїдної хімії та хімії води АН УРСР, Київ
Надійшла до редакції 27.11.1979.
Опубліковано : "Физика молекул", К., Наукова думка, 1980 г., т. 9, с. 89 – 110.
Повний текст російською мовою.
2.74 Мб