Мембраналық қондырғыларға жалпы сипаттама
КІРІСПЕ
1. Мембраналар.
1.1 Мембраналар классификациясы.
1.2 Тығыздаушы (полимерлік) мембраналар.
1.3 Қатаң құрылымды мембраналар
2. Мембраналық қондырғылар.
2.1 Мембраналық қондырғыларға жалпы сипаттама.
2.2 Жазық мембраналы элементті қондырғылар.
2.3 Құбырлы мембраналы элементтер.
2.4 Орама түріндегі мембраналы элементті қондырғылар.
2.5 Іші қуыс талшық тәрізді мембраналар.
Бұл мембраналар ерітінділерді кері осмос пен ультрафильтрация
3. Мембраналық қондырғылар қолданылатын процестер.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. Мембраналар.
1.1 Мембраналар классификациясы.
1.2 Тығыздаушы (полимерлік) мембраналар.
1.3 Қатаң құрылымды мембраналар
2. Мембраналық қондырғылар.
2.1 Мембраналық қондырғыларға жалпы сипаттама.
2.2 Жазық мембраналы элементті қондырғылар.
2.3 Құбырлы мембраналы элементтер.
2.4 Орама түріндегі мембраналы элементті қондырғылар.
2.5 Іші қуыс талшық тәрізді мембраналар.
Бұл мембраналар ерітінділерді кері осмос пен ультрафильтрация
3. Мембраналық қондырғылар қолданылатын процестер.
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
Сұйық жүйелерді бөлу процесі халық шаруашылығының көптеген салаларында маңызды рөл атқарады. Бұл процестерді жүзеге асыру үшін көптеген әдістер қолданылады: айдау және ректификация, абсорбция және адсорбция, экстракция және т.б. Алайда, табиғат тірі организмдердің милиондаған жыл эволюциясы нәтижесінен жартылай өткізгіш мембраналарды қолдану арқылы бөлу әдістерінің неғұрлым әмбепап және жетілген түрлерін қалыптастырды. Шындығындада, биологиялық мембраналар организмге қажетті заттарды ішкі ортадан жасушаға немесе керісінше бағытталған тасымалды қамтамасыз етеді. Мембранасыз тыныс алу, қан айналымы, ақуыз синтезі, тамақ қортылу және т.б. процестер мүмкін емес.
Ғалымдар көптен бері жартылай мембраналардың тамаша қасиетін – бір заттарды өткізіп, екіншісін өткізбейтін, танып білуге және адам пайдасына қолдануға талпынған. Бірақ, мебраналарды технологиялық мақсатта қолдану идеясы тек соңғы уақытта табиғат және заттардың құрылымы туралы біліміміздің кеңеюі, ғылымның әртүрлі саласындағы жаңа жетістіктер, синтетикалық полимерлер өңдіру арқылы қол жеткізілді.
Сұйық жүйелерді бөлудің негізгі мембраналық әдістеріне диализ, электродиализ, кері осмос, ульрафильтрация жатады. Бұл әдістердің кез келгенінде бөлінетін еріткіш жартылай өткізгіш мембранаға жанастырылып, бір жағынан өткізіледі. Жартылай өткізгіш мембрананың ерекше қасиеті кезінде одан өткен қоспа белгілі бір компонентпен қанығады.
Ғалымдар көптен бері жартылай мембраналардың тамаша қасиетін – бір заттарды өткізіп, екіншісін өткізбейтін, танып білуге және адам пайдасына қолдануға талпынған. Бірақ, мебраналарды технологиялық мақсатта қолдану идеясы тек соңғы уақытта табиғат және заттардың құрылымы туралы біліміміздің кеңеюі, ғылымның әртүрлі саласындағы жаңа жетістіктер, синтетикалық полимерлер өңдіру арқылы қол жеткізілді.
Сұйық жүйелерді бөлудің негізгі мембраналық әдістеріне диализ, электродиализ, кері осмос, ульрафильтрация жатады. Бұл әдістердің кез келгенінде бөлінетін еріткіш жартылай өткізгіш мембранаға жанастырылып, бір жағынан өткізіледі. Жартылай өткізгіш мембрананың ерекше қасиеті кезінде одан өткен қоспа белгілі бір компонентпен қанығады.
1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.:Химия, 1995.- 369с.
2. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978. -352 с.
3. Мембранные процессы разделения: Пер. с англ. Под. ред. проф. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 1981. - 464с.
4. http://portal.kazntu.kz/files/publicate/2014-07-08-elbib_8.pdf
2. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978. -352 с.
3. Мембранные процессы разделения: Пер. с англ. Под. ред. проф. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 1981. - 464с.
4. http://portal.kazntu.kz/files/publicate/2014-07-08-elbib_8.pdf
КІРІСПЕ
Сұйық жүйелерді бөлу процесі халық шаруашылығының көптеген салаларында маңызды рөл атқарады. Бұл процестерді жүзеге асыру үшін көптеген әдістер қолданылады: айдау және ректификация, абсорбция және адсорбция, экстракция және т.б. Алайда, табиғат тірі организмдердің милиондаған жыл эволюциясы нәтижесінен жартылай өткізгіш мембраналарды қолдану арқылы бөлу әдістерінің неғұрлым әмбепап және жетілген түрлерін қалыптастырды. Шындығындада, биологиялық мембраналар организмге қажетті заттарды ішкі ортадан жасушаға немесе керісінше бағытталған тасымалды қамтамасыз етеді. Мембранасыз тыныс алу, қан айналымы, ақуыз синтезі, тамақ қортылу және т.б. процестер мүмкін емес.
Ғалымдар көптен бері жартылай мембраналардың тамаша қасиетін - бір заттарды өткізіп, екіншісін өткізбейтін, танып білуге және адам пайдасына қолдануға талпынған. Бірақ, мебраналарды технологиялық мақсатта қолдану идеясы тек соңғы уақытта табиғат және заттардың құрылымы туралы біліміміздің кеңеюі, ғылымның әртүрлі саласындағы жаңа жетістіктер, синтетикалық полимерлер өңдіру арқылы қол жеткізілді.
Сұйық жүйелерді бөлудің негізгі мембраналық әдістеріне диализ, электродиализ, кері осмос, ульрафильтрация жатады. Бұл әдістердің кез келгенінде бөлінетін еріткіш жартылай өткізгіш мембранаға жанастырылып, бір жағынан өткізіледі. Жартылай өткізгіш мембрананың ерекше қасиеті кезінде одан өткен қоспа белгілі бір компонентпен қанығады.
1. Мембраналар.
1.1 Мембраналар классификациясы.
Жалпы түсінік бойынша мембраналар дегеніміз екі фаза арасын бөлетін шекара. Мембраналар газ, сұйық, қатты немесе осы үш күйдің араласқан күйінде болуы мүмкін. Құрылымы бойынша өрескел құрылымды және жіңішке құрылымды, мысалы майлы қышқылдардың су бетіндегі жабыны, елек түрінде болады. Мембраналар келесі талаптарға сәйкес келуі жажет:
- жоғары бөлу қасиетіне(талғамдылық) ие болуы тиіс;
- жоғары меншікті өнімділікке ие болуы тиіс;
- бөлінетін жүйе ортасының әрекетіне химиялық тұрақты болуы тиіс;
- тасымалдау, сақтау және жөндеу кезінде шыдайтындай механикалық беріктікке ие болуы тиіс. Сондай-ақ, мембраналар қасиеті эксплуатация жағдайында өзгермеуі тиіс.
Мембраналарды жасауда әртүрлі полимерлер (ацетаттар, целлюлозалар, полиамидтер, полисульфон және т.б.), керамика, шыны, метал фольгалар қолданады. Қолданылатын материалдардың механикалық беріктігіне байланысты мебраналар тығыздағыш (полимерлік) және қатаң құрылымды, сондай - ақ, кеуекті және кеуекті емес (диффузиялық) деп бөлінеді.
Кеуекті мембраналар кері осмос, микро және ультрафильтрация процесінде кең қолданыс тапқан. Олар анизотропты және де изотропты құрылымды болады. Анизотропты құрылымды мембраналар селективті тосқауыл болып табылатын қалындығы 0,25-0,5 мкм болатын жіңішке кеуекті беттік қабатқа (активті немесе талғамды деп атаатын) ие. Қоспа компоненттері осы қабат арқылы бөлінеді. Активті қабат астында орналасқан қалындығы 100-200 мкм болатын үлкен кеуекті қабат мембрананың механикалық беріктігін арттыратын төсеніш болып табылады. Анизотропты құрылымды мембраналар жоғары меншікті өнімділікпен және де эксплуатация кезінде баяу кеуек бітелуімен сипатталады. Бұндай мембраналардың жұмыс істеу уақыты мембрана материалының өңделетін ортаға химиялық тұрақтылығымен анықталады.
Диффузиялық мембраналарды газ, сұйық қоспаларды буландыру, диализ әдістерімен бөлу үшін қолданады. Олар көп жағдайда кеуекті емес. Диффузиялық мембраналар еріткіш пен еріген зат концентрация градиенті (молекулалық диффузия) әсерінен өтетін квазигомогенді гел болып табылады.
Қолданылатын аппараттар типіне байланысты кеуекті және диффузиялық мембраналар табақшалы, құбырлы және ішкі диаметрі 20-100 мкм, қабырға қалыңдығы 10-50 мкм болатын талшық тәрізді түрде шығарады.
1.2 Тығыздаушы (полимерлік) мембраналар.
Полимерлік мембраналарға қысым мен басқада факторлар әсерінен тығыздалатын мембраналар жатады. Бұл мембраналар аппарат герметизациясын жеңілдететін эластикалық қасиетімен ерекшеленеді. Полимрлік мембраналардың ішінде кең қолданыс тапқан жоғары меншікті өнімділікке ие лиофильді материалдан жасалған мембраналар.
Анизотропты құрылымды мембраналарды, әдетте, әртүрлі қоспалы полимер ерітіндісінен еріткішті бөліп алу арқылы алады.
Табақшалы (қабыршақ тәрізді) мембраналарды алу үшін құрғақ, ылғал және термиялық әдіс қолданылады. Құрғақ әдіс кезінде полимер, мысалы, целлюлоза эфиры немесе эфир қоспасы, ацетон сияқты еріткіште ерітіледі, содан осы ерітіндіге сәйкес буландырушы агент (этанол, бутанол, су, глицерин және т.б.) қосады. Бұл әдіспен жасалған мембраналардың артықшылығы - оларды құрғақ күйде тасымалдау және сақтау мүмкіндігі.
Ылғалды әдіспен целлюлоза ацетатты мембраналарды алады. Целлюлоза ацетатынан, еріткіштен (ацетат пен су) және буландырғыштан (магний перхлорат) тұратын ерітіндіні жұқалай көлденең бетке жағады, бірнеше минут кептіріп, пайда болған қабықты суық суға салады. Бастапқы сатыда ацетон полимер ертіндісінің бетінен тез буланып оның бетінде гел тәрізді қабық пайда болады. Кейіннен бұл қабық активтіге ауысады. Бұл қабықтың қалындығы аз болған сайын еріткіш булануы жоғарлайды.
Жылулық әдістепен мембраналарды алу полимер мен пластификаторды желатинизациялауға негізделген, мысалы, полигликольдер. Компонентттерді араластырады, балқытып суытқаннан кейін термальді гельдер алады. Пластификатордың еру қабілеті сәйкес полимердің еру дәрежесі де температура өзгерген сайын өзгереді. Балқыманың температурасы төмендеген сайын полимер макромолекуласыгель тәрізді құрылым түзіп әрекеттеседі. Осыған орай фазалар бөлінуі нәтижесінде кеуектер пайда болады.
Изотропты құрылымды мембраналарды жұқа полимерлі қабықтарды зарядталған бөлшектермен сәулелендіру арқылы алады, сол себептен оларды ядролық мембраналар немесе нуклеокеуектер деп атайды.
Ядролық мембраналардың артықылығы: кеуектер диаметрінің ауытқуы номиналды шамадан 10 % аспайды, кеуектің көлденен қимасының формасы дөңгелек, алдын ала берілген шамадағы кеуек саны мен диаметрлі мембраналар алу мүмкіндігі, мембраналарды жасауда агрессивті орталарға тұрақты материадар қолдану, бактериялар әсеріне тұрақты, химиялық және термиялық өңдеуге тұрақты. Сондықтан ядролық мембраналар микроаналитикалық зерттеулерде, жоғары молекулалық қосылыстар ерітіндісін бөлу мен тазартуда қолдану өте перспективті. Ядролық мембраналары дала жағдайында бактериялардан тазартылған су алуға, қан жасушаларының өлшемі мен құрылысын зерттеуде және де басқа да мақсатта қолданады.
1.3 Қатаң құрылымды мембраналар
Қатаң құрылымды мембраналарға металл, керамикалық, динамикалық және қондырылған мембраналар жатады.
Метал мембраналарды балқыманың бір компонентін сілтісіздендіру немесу айдау арқылы алады. Олар жоғары кеуектілік пен кеуектердің өте жінішке таралымымен ерекшкленеді. Бұндай кеуектердің диаметрі 0,1-6 мкм, бірақ қажеттілік жағдайында оларды металл фольгаларды қолданып кішірейтуге болады. Сондай-ақ, металл мембраналарды жоғары температурада металл ұнтақтарды пісіру арқылы алуға болады. Бұл әдіспен алынған мембрана кеуектерінің диаметрі бірнеше микрометрден оннан бір және жүзден бір микрометр аралығында.
Металл мембараналардың артықшылығы - құрылымының біртектілігі мен кеуек өлшемі. Бұл мембраналар бактерия әсеріне тұрақты, әр түрлі ортада химиялық берік. Оларды судың кері тоғымен, қандайда бір басқа сұйықтықпен немесе қыздыру арқылы тазартуға болады.
Керамикалық материалдар негізіндегі мембраналарды екі немесе үш қабатты қылып жасайды, яғни олар композитті материалдар болып табылады. Төсеніш кеуектерінің диаметрі 3,0 - 15 мкм. Оның үстіне қалыңдығы бірнеше микрометр мембрана түзуші жабын жағады. Әдетте, керамикалық мембраналық элемент шыбық түрінде жасалады. Керамикалық мембраналар микро және ультрафильтрация процестерін жүргізуде кең қолданыс тапқан, сондай - ақ оларды жоғары температурада агрессивті орталарды тазарту мен бөлуге қолдануға болады.
Кеуекті шыныдан жасалған мембраналар жоғары химиялық тұрақтылық пен қатаң құрылымға ие. Олар тірі организмдер әсеріне ұшырамайды. Бұл қасиеттер оларды кең интервалда рН (1-10) ерітінділерді бөлуде қолдануға мүмкіндік береді.
Кеуекті шындан жасалған мембраналарды пластина, қабықша, құбыр, капилляр түріндер сілтілік бор силикатты шыныдан қышқылмен өңдеу арқылы алады. Термиялық және химиялық өңдеудің режимін өзгерте отырып диаметрі 2,0-100 нм болатын әртүрлі кеуекті құрылымды мембраналар алуға болады.
Қондырылған мембраналарды алыну әдісіне байланысты сіңірілген және тозаңдандырылған деп бөледі. Сіңірілген мембраналарды алу кезінде кеуекті негіз ретінде әр түрлі материалдар: кеуекті тот баспайтын болат, металлкерамикалық қалқандар, ал кеуек өлшемін кішірейткіш зат ретінде ерімейтін тұздар қолданады. Сіңірілген мембраналарды келесі жолмен алады: кеуекті негізді тәулік ішінде кез келген ерігіш тұздың (мысалы CuSO4) қаныққан сулы ерітіндісінде сіңіреді және кептіреді. Кейін оны тәулік бойы тұзды ертіндіде ұстайды.
Тозаңдандырылған мембраналарды микрокеуекті төсеңішке әр түрлі заттарды ( полимер балқымасы мен ертінділері) тозаңдандыру арқылы алады. Төсенішке тозаңдандырылған қабықтың қалындығын өзгерте отырып, кеуек өлшемін өзгертуге болады. Тозаңдандырылған мембраналардың мысалына органикалық қосылыстардың плазмалық полимерленуі арқылы алынған ультра жініщке мембраналар жатады.
Мембраналарды плазмалық синтездеудің негізгі артықшылықтары:
- сақтау мен тасымалдауды жеңілдететін құрғақ мембраналардың түзілуі;
- полимерленген мембрана қабатының қалыңдығын реттеу мүмкіндігі;
- мембраналарды алу уақыты салыстырмалы аз.
Динамикалық мембраналарды кеуекті төсеңіш арқылы ұсақталған заттардың арнайы қоспаларынан тұратын ерітіндіні сүзу арқылы алады. Бұл мембраналардың ерекшеліктеріне оларды үлкен қондырғыларда мысалы, өңдірістік ақаба суларды тазартуда қолдануды айтуға болады. Тағы бір маңызды артықшылығы жоғары меншікті өнімділігі. Ол сағатына бір квадрат метрден жүздеген литрге жетеді. Бұл кең тараған ацетат целюлозалы мембраналардың меншікті өнімділігінен асып түседі. Сондай-ақ, динамикалық мембраналардың жұмыс істеу уақыты шектелмеген.
Динамикалық мембраналарды әлсіз минералданған ақаба және табиғи суларды, концентрленген сулы ерітінділерді тазартуда тиімді қолдануға болады.
2. Мембраналық қондырғылар.
2.1 Мембраналық қондырғыларға жалпы сипаттама.
Мембраналық процестердің өңдірістік қондырғылары келесі талаптарды қанағаттандыру тиіс:
- қондырғының бірлік көлемінде мембрананың үлкен жұмыс бетіне ие болуы;
- жинау мен жөндеуге қолайлығы;
- сұйықтық секциялар бойымен қозғалғанда мембрана үстімен бірқалыпты қозғалуы тиіс.
Мембраналық аппараттарды құрастырғанда жоғары қысымда жұмыс істеу талаптарын ескеру қажет: механикалық тұрақтылықты қамтамасыз ету, герметикалық және т.б.. Айтылған талаптардың барлығын орындайтын қондырғы жасау мүмкін емес. Сондықтын, әр процес үшін тиімді жүретіндей қондырғыны жеке таңдайды.
Мембраналық процестерге арналған қондырғылар мембраналардың орналасуына байланысты төрт типке бөлінеді:
- жазық мембраналы элементті қондырғылар;
- құбырлы мембраналы элементті қондырғылар;
- орама түріндегі мембраналы элементті қондырғылар;
- іші қуыс ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Сұйық жүйелерді бөлу процесі халық шаруашылығының көптеген салаларында маңызды рөл атқарады. Бұл процестерді жүзеге асыру үшін көптеген әдістер қолданылады: айдау және ректификация, абсорбция және адсорбция, экстракция және т.б. Алайда, табиғат тірі организмдердің милиондаған жыл эволюциясы нәтижесінен жартылай өткізгіш мембраналарды қолдану арқылы бөлу әдістерінің неғұрлым әмбепап және жетілген түрлерін қалыптастырды. Шындығындада, биологиялық мембраналар организмге қажетті заттарды ішкі ортадан жасушаға немесе керісінше бағытталған тасымалды қамтамасыз етеді. Мембранасыз тыныс алу, қан айналымы, ақуыз синтезі, тамақ қортылу және т.б. процестер мүмкін емес.
Ғалымдар көптен бері жартылай мембраналардың тамаша қасиетін - бір заттарды өткізіп, екіншісін өткізбейтін, танып білуге және адам пайдасына қолдануға талпынған. Бірақ, мебраналарды технологиялық мақсатта қолдану идеясы тек соңғы уақытта табиғат және заттардың құрылымы туралы біліміміздің кеңеюі, ғылымның әртүрлі саласындағы жаңа жетістіктер, синтетикалық полимерлер өңдіру арқылы қол жеткізілді.
Сұйық жүйелерді бөлудің негізгі мембраналық әдістеріне диализ, электродиализ, кері осмос, ульрафильтрация жатады. Бұл әдістердің кез келгенінде бөлінетін еріткіш жартылай өткізгіш мембранаға жанастырылып, бір жағынан өткізіледі. Жартылай өткізгіш мембрананың ерекше қасиеті кезінде одан өткен қоспа белгілі бір компонентпен қанығады.
1. Мембраналар.
1.1 Мембраналар классификациясы.
Жалпы түсінік бойынша мембраналар дегеніміз екі фаза арасын бөлетін шекара. Мембраналар газ, сұйық, қатты немесе осы үш күйдің араласқан күйінде болуы мүмкін. Құрылымы бойынша өрескел құрылымды және жіңішке құрылымды, мысалы майлы қышқылдардың су бетіндегі жабыны, елек түрінде болады. Мембраналар келесі талаптарға сәйкес келуі жажет:
- жоғары бөлу қасиетіне(талғамдылық) ие болуы тиіс;
- жоғары меншікті өнімділікке ие болуы тиіс;
- бөлінетін жүйе ортасының әрекетіне химиялық тұрақты болуы тиіс;
- тасымалдау, сақтау және жөндеу кезінде шыдайтындай механикалық беріктікке ие болуы тиіс. Сондай-ақ, мембраналар қасиеті эксплуатация жағдайында өзгермеуі тиіс.
Мембраналарды жасауда әртүрлі полимерлер (ацетаттар, целлюлозалар, полиамидтер, полисульфон және т.б.), керамика, шыны, метал фольгалар қолданады. Қолданылатын материалдардың механикалық беріктігіне байланысты мебраналар тығыздағыш (полимерлік) және қатаң құрылымды, сондай - ақ, кеуекті және кеуекті емес (диффузиялық) деп бөлінеді.
Кеуекті мембраналар кері осмос, микро және ультрафильтрация процесінде кең қолданыс тапқан. Олар анизотропты және де изотропты құрылымды болады. Анизотропты құрылымды мембраналар селективті тосқауыл болып табылатын қалындығы 0,25-0,5 мкм болатын жіңішке кеуекті беттік қабатқа (активті немесе талғамды деп атаатын) ие. Қоспа компоненттері осы қабат арқылы бөлінеді. Активті қабат астында орналасқан қалындығы 100-200 мкм болатын үлкен кеуекті қабат мембрананың механикалық беріктігін арттыратын төсеніш болып табылады. Анизотропты құрылымды мембраналар жоғары меншікті өнімділікпен және де эксплуатация кезінде баяу кеуек бітелуімен сипатталады. Бұндай мембраналардың жұмыс істеу уақыты мембрана материалының өңделетін ортаға химиялық тұрақтылығымен анықталады.
Диффузиялық мембраналарды газ, сұйық қоспаларды буландыру, диализ әдістерімен бөлу үшін қолданады. Олар көп жағдайда кеуекті емес. Диффузиялық мембраналар еріткіш пен еріген зат концентрация градиенті (молекулалық диффузия) әсерінен өтетін квазигомогенді гел болып табылады.
Қолданылатын аппараттар типіне байланысты кеуекті және диффузиялық мембраналар табақшалы, құбырлы және ішкі диаметрі 20-100 мкм, қабырға қалыңдығы 10-50 мкм болатын талшық тәрізді түрде шығарады.
1.2 Тығыздаушы (полимерлік) мембраналар.
Полимерлік мембраналарға қысым мен басқада факторлар әсерінен тығыздалатын мембраналар жатады. Бұл мембраналар аппарат герметизациясын жеңілдететін эластикалық қасиетімен ерекшеленеді. Полимрлік мембраналардың ішінде кең қолданыс тапқан жоғары меншікті өнімділікке ие лиофильді материалдан жасалған мембраналар.
Анизотропты құрылымды мембраналарды, әдетте, әртүрлі қоспалы полимер ерітіндісінен еріткішті бөліп алу арқылы алады.
Табақшалы (қабыршақ тәрізді) мембраналарды алу үшін құрғақ, ылғал және термиялық әдіс қолданылады. Құрғақ әдіс кезінде полимер, мысалы, целлюлоза эфиры немесе эфир қоспасы, ацетон сияқты еріткіште ерітіледі, содан осы ерітіндіге сәйкес буландырушы агент (этанол, бутанол, су, глицерин және т.б.) қосады. Бұл әдіспен жасалған мембраналардың артықшылығы - оларды құрғақ күйде тасымалдау және сақтау мүмкіндігі.
Ылғалды әдіспен целлюлоза ацетатты мембраналарды алады. Целлюлоза ацетатынан, еріткіштен (ацетат пен су) және буландырғыштан (магний перхлорат) тұратын ерітіндіні жұқалай көлденең бетке жағады, бірнеше минут кептіріп, пайда болған қабықты суық суға салады. Бастапқы сатыда ацетон полимер ертіндісінің бетінен тез буланып оның бетінде гел тәрізді қабық пайда болады. Кейіннен бұл қабық активтіге ауысады. Бұл қабықтың қалындығы аз болған сайын еріткіш булануы жоғарлайды.
Жылулық әдістепен мембраналарды алу полимер мен пластификаторды желатинизациялауға негізделген, мысалы, полигликольдер. Компонентттерді араластырады, балқытып суытқаннан кейін термальді гельдер алады. Пластификатордың еру қабілеті сәйкес полимердің еру дәрежесі де температура өзгерген сайын өзгереді. Балқыманың температурасы төмендеген сайын полимер макромолекуласыгель тәрізді құрылым түзіп әрекеттеседі. Осыған орай фазалар бөлінуі нәтижесінде кеуектер пайда болады.
Изотропты құрылымды мембраналарды жұқа полимерлі қабықтарды зарядталған бөлшектермен сәулелендіру арқылы алады, сол себептен оларды ядролық мембраналар немесе нуклеокеуектер деп атайды.
Ядролық мембраналардың артықылығы: кеуектер диаметрінің ауытқуы номиналды шамадан 10 % аспайды, кеуектің көлденен қимасының формасы дөңгелек, алдын ала берілген шамадағы кеуек саны мен диаметрлі мембраналар алу мүмкіндігі, мембраналарды жасауда агрессивті орталарға тұрақты материадар қолдану, бактериялар әсеріне тұрақты, химиялық және термиялық өңдеуге тұрақты. Сондықтан ядролық мембраналар микроаналитикалық зерттеулерде, жоғары молекулалық қосылыстар ерітіндісін бөлу мен тазартуда қолдану өте перспективті. Ядролық мембраналары дала жағдайында бактериялардан тазартылған су алуға, қан жасушаларының өлшемі мен құрылысын зерттеуде және де басқа да мақсатта қолданады.
1.3 Қатаң құрылымды мембраналар
Қатаң құрылымды мембраналарға металл, керамикалық, динамикалық және қондырылған мембраналар жатады.
Метал мембраналарды балқыманың бір компонентін сілтісіздендіру немесу айдау арқылы алады. Олар жоғары кеуектілік пен кеуектердің өте жінішке таралымымен ерекшкленеді. Бұндай кеуектердің диаметрі 0,1-6 мкм, бірақ қажеттілік жағдайында оларды металл фольгаларды қолданып кішірейтуге болады. Сондай-ақ, металл мембраналарды жоғары температурада металл ұнтақтарды пісіру арқылы алуға болады. Бұл әдіспен алынған мембрана кеуектерінің диаметрі бірнеше микрометрден оннан бір және жүзден бір микрометр аралығында.
Металл мембараналардың артықшылығы - құрылымының біртектілігі мен кеуек өлшемі. Бұл мембраналар бактерия әсеріне тұрақты, әр түрлі ортада химиялық берік. Оларды судың кері тоғымен, қандайда бір басқа сұйықтықпен немесе қыздыру арқылы тазартуға болады.
Керамикалық материалдар негізіндегі мембраналарды екі немесе үш қабатты қылып жасайды, яғни олар композитті материалдар болып табылады. Төсеніш кеуектерінің диаметрі 3,0 - 15 мкм. Оның үстіне қалыңдығы бірнеше микрометр мембрана түзуші жабын жағады. Әдетте, керамикалық мембраналық элемент шыбық түрінде жасалады. Керамикалық мембраналар микро және ультрафильтрация процестерін жүргізуде кең қолданыс тапқан, сондай - ақ оларды жоғары температурада агрессивті орталарды тазарту мен бөлуге қолдануға болады.
Кеуекті шыныдан жасалған мембраналар жоғары химиялық тұрақтылық пен қатаң құрылымға ие. Олар тірі организмдер әсеріне ұшырамайды. Бұл қасиеттер оларды кең интервалда рН (1-10) ерітінділерді бөлуде қолдануға мүмкіндік береді.
Кеуекті шындан жасалған мембраналарды пластина, қабықша, құбыр, капилляр түріндер сілтілік бор силикатты шыныдан қышқылмен өңдеу арқылы алады. Термиялық және химиялық өңдеудің режимін өзгерте отырып диаметрі 2,0-100 нм болатын әртүрлі кеуекті құрылымды мембраналар алуға болады.
Қондырылған мембраналарды алыну әдісіне байланысты сіңірілген және тозаңдандырылған деп бөледі. Сіңірілген мембраналарды алу кезінде кеуекті негіз ретінде әр түрлі материалдар: кеуекті тот баспайтын болат, металлкерамикалық қалқандар, ал кеуек өлшемін кішірейткіш зат ретінде ерімейтін тұздар қолданады. Сіңірілген мембраналарды келесі жолмен алады: кеуекті негізді тәулік ішінде кез келген ерігіш тұздың (мысалы CuSO4) қаныққан сулы ерітіндісінде сіңіреді және кептіреді. Кейін оны тәулік бойы тұзды ертіндіде ұстайды.
Тозаңдандырылған мембраналарды микрокеуекті төсеңішке әр түрлі заттарды ( полимер балқымасы мен ертінділері) тозаңдандыру арқылы алады. Төсенішке тозаңдандырылған қабықтың қалындығын өзгерте отырып, кеуек өлшемін өзгертуге болады. Тозаңдандырылған мембраналардың мысалына органикалық қосылыстардың плазмалық полимерленуі арқылы алынған ультра жініщке мембраналар жатады.
Мембраналарды плазмалық синтездеудің негізгі артықшылықтары:
- сақтау мен тасымалдауды жеңілдететін құрғақ мембраналардың түзілуі;
- полимерленген мембрана қабатының қалыңдығын реттеу мүмкіндігі;
- мембраналарды алу уақыты салыстырмалы аз.
Динамикалық мембраналарды кеуекті төсеңіш арқылы ұсақталған заттардың арнайы қоспаларынан тұратын ерітіндіні сүзу арқылы алады. Бұл мембраналардың ерекшеліктеріне оларды үлкен қондырғыларда мысалы, өңдірістік ақаба суларды тазартуда қолдануды айтуға болады. Тағы бір маңызды артықшылығы жоғары меншікті өнімділігі. Ол сағатына бір квадрат метрден жүздеген литрге жетеді. Бұл кең тараған ацетат целюлозалы мембраналардың меншікті өнімділігінен асып түседі. Сондай-ақ, динамикалық мембраналардың жұмыс істеу уақыты шектелмеген.
Динамикалық мембраналарды әлсіз минералданған ақаба және табиғи суларды, концентрленген сулы ерітінділерді тазартуда тиімді қолдануға болады.
2. Мембраналық қондырғылар.
2.1 Мембраналық қондырғыларға жалпы сипаттама.
Мембраналық процестердің өңдірістік қондырғылары келесі талаптарды қанағаттандыру тиіс:
- қондырғының бірлік көлемінде мембрананың үлкен жұмыс бетіне ие болуы;
- жинау мен жөндеуге қолайлығы;
- сұйықтық секциялар бойымен қозғалғанда мембрана үстімен бірқалыпты қозғалуы тиіс.
Мембраналық аппараттарды құрастырғанда жоғары қысымда жұмыс істеу талаптарын ескеру қажет: механикалық тұрақтылықты қамтамасыз ету, герметикалық және т.б.. Айтылған талаптардың барлығын орындайтын қондырғы жасау мүмкін емес. Сондықтын, әр процес үшін тиімді жүретіндей қондырғыны жеке таңдайды.
Мембраналық процестерге арналған қондырғылар мембраналардың орналасуына байланысты төрт типке бөлінеді:
- жазық мембраналы элементті қондырғылар;
- құбырлы мембраналы элементті қондырғылар;
- орама түріндегі мембраналы элементті қондырғылар;
- іші қуыс ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz