Кинетика процессов мембранного разделения смесей
Механизм переноса атомов, молекул или ионов различных веществ через полупроницаемые мембраны может быть объяснен с помощью следующих теорий. Теория просеивания предполагает, что в полупроницаемой мембране существуют поры, размеры которых достаточны для того, чтобы пропускать растворитель, но слишком малы для того, чтобы пропускать молекулы или ионы растворенных веществ. Теория молекулярной диффузии основана на неодинаковой растворимости и на различии коэффициентов диффузии разделяемых компонентов в полимерных мембранах. Теория каппилярно-фильтрационной проницаемости основана на различии физико-химических свойств граничного слоя жидкости на поверхности мембраны и раствора в объеме. Так, граничный слой жидкости обладает упорядоченной структурой, отличается составом и, следовательно, вязкостью, растворяющей способностью и др. На поверхности и внутри пор (капилляров) мембраны, погруженной в раствор электролита, возникает граничный слой связанной воды (рис. 8.4). Этот слой воды образует пленку определенной толщины. Связанная в граничном слое вода теряет растворяющую способность по отношению к растворенным в объеме солям. Поэтому под действием перепада давления эта вода из граничного слоя перетекает по капиллярам через мембрану (рис. 8.4,а), если размер капилляров в мембране меньше размеров гидратированных ионов соли (20 А0). Но реальные мембраны имеют поры различного диаметра, в том числе и крупные (больше
Рис. 8.4. К механизму полупроницаемости мембран с высокой (а) и низкой (б) селективностью
На основании рассмотренной теории можно заключить, что обессоливание водных растворов электролитов обратным осмосом есть дегидратация ионов, т. е. отбор воды, наименее прочно связанной с поверхностью мембраны и с ионами солей под действием приложенного извне давления.
|
