Аппараты с трубчатыми мембранными элементами.

Рис.42 Аппарат с трубчатыми мембранными элементами для ультрафильтрации.

Устройство аппаратов этого типа определяется конструкцией комплектующих их мембранных элементов. Из аппаратов с трубчатыми мембранными элементами наибольшее применение получили аппараты с мембраной внутри трубки.

Они имеют следующие преимущества:

• Малая материалоемкость из-за отсутствия корпуса;

• Низкое гидравлическое сопротивление потоку пермеата в связи с небольшой длиной дренажного канала; хорошие гидродинамические условия работы мембраны, т.е. равномерное движение потока раствора с высокой скоростью над ее поверхностью и отсутствием застойных зон;

• Возможность механической очистки мембранных элементов от осадка без разборки аппарата;

• Удобство установки трубчатых мембранных элементов в аппараты;

• Надежность герметизации аппарата.

Недостатки:

• Малая удельная поверхность мембран в аппарате (60-200м²/м³);

• Необходимость повышенной точности изготовления и механической обработки внутренней поверхности дренажного каркаса.

Различают мембраны монолитные (сплошные), пористые, асимметричные (двухслойные), составные (композиционные) и др., а также мембраны жидкие и мембраны ионообменные.

Баромембранные процессы включают в себя обратный осмос, ультрафильтрацию, микрофильтрацию. Обратный осмос (гиперфильтрация)-это разделение растворов низкомолекулярных соединений благодаря различной подвижности компонентов в порах мембран. Размеры молекул или ионов растворенного вещества, а также растворителя и размеры мембранных пор имеют одинаковый порядок [(1 — 5)^.10^-3 мкм].

Ультрафильтрация – это отделение низкомолекулярных соединений от высокомолекулярных, а также фракционирование и концентрирование последних под действием разности давлений до и после мембраны. Вследствие малых осмотических давлений высокомолекулярных соединений и низкого гидравлического сопротивления мембран ультрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких избыточных давлениях (0, 1-1 МПа). Микрофильтрация-разделение коллоидных систем и осветление растворов отделением от них взвешенных микрочастиц. Процесс занимает промежуточное положение (без резко выраженных границ) между ультрафильтрацией и фильтрованием, проводится под давлением 0, 01-0, 1 МПа и отличается от других баромембранных процессов, осуществляемых без фазовых превращений, возможностью образования на поверхности мембраны твердой фазы (осадка солей). Размеры микрочастиц и пор проницаемых перегородок идентичны (0, 1-10 мкм).

Рис.43.Поверхность мембран

Рулонные: Керамические: Стальные:

Трубчатые: С полыми волокнами: Плоские:

Рис.44 Виды мембранных элементов.

Баромембранные процессы используются во многих отраслях народного хозяйства и в лабораторной практике: для опреснения соленых и очистки сточных вод, для разделения азеотропных и термолабильных смесей, концентрирования растворов и т.п. (обратный осмос); для очистки сточных вод от высокомолекулярных соединений, концентрирования тонких суспензий, например, латексов, выделения и очистки биологически активных веществ, вакцин, вирусов, очистки крови, концентрирования молока, фруктовых и овощных соков и др. (ультрафильтрация); для очистки технологических растворов и воды от тонкодисперсных веществ, разделения эмульсий, предварительной подготовки жидкостей, например,. морской и солоноватых вод перед опреснением и т.д. (микрофильтрация).

Заключение

Поскольку химическое производство – это очень сложная, разноплановая и многофункциональная область народного хозяйства, то создание пособия, ориентированного на уровень школьников старших классов представляется очень важным и нужным для понимания происходящих в химических аппаратах процессов.

Авторский коллектив представил обзор химических аппаратов основных производств в доступной форме и на современном уровне знаний. Это пособие может быть использовано учителями химии, школьниками 9-11 классов при подготовке к урокам химии, а также в качестве дополнительного материала.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45