ються з декількох шарів різної пористості (див. Рис. 13), які послідовно наносяться на пористу підкладку шлікерного литтям або за допомогою золь-гель технології, після чого кожен шар піддається сушінню і випалу.
Малюнок 13 - Багатошарова керамічна мембрана
форми як одноканальні, так і багатоканальні трубчасті керамічні мембрани (див. Рис. 14).
Малюнок 14 - Керамічні мембрани в обпалювальне печі
1.4.4 Мембрани з графіту
Існують два методи отримання графітових мембран:
1. карбонізація (обвуглювання) полімерних мембран;
2. спікання порошку коксу.
У першому випадку готову мембрану з неплавкого полімеру нагрівають до 800-1000 о С, полімер обвуглюється і виходить пориста Високоселективний графітова мембрана низькою механічної стійкості (тендітна).
При другому методі отримання графітових мембран використовується суміш порошку коксу і термореактивної смоли, наносячи на пористу підкладку і яка піддається осадженню у воді і випалу, в результаті чого утворюється тришарова мембрана, що складається з крупнопористого шару підкладки, среднепорістого коксового шару і дрібнопористою селективного шару з коксосмоли.
Пориста підкладка може бути як графітової, так і керамічної і в цьому випадку мембрана композиційна.
1.4.5 Металокерамічні мембрани
Металокерамічні мембрани являють собою плоскі або трубчасті мембрани з пористої металевої підкладки (нержавіюча сталь, титан, різні сплави) і селективного керамічного шару (SiO 2; TiO 2; Al 2 O 3; ZrO 2).
Керамічний шар наноситься шлікерного литтям на готові листи металевої підкладки, вода шлікера відсмоктується через підкладку за допомогою вакуум-насоса, потім шар пресується валками і обпалюється в печах при температурі до 1000 о С.
У порівнянні з керамічним і графітовими, металокерамічні мембрани мають значно більшу ударостійкість.
1.4.6 Динамічні мембрани
Динамічними мембранами називаються композиційні мембрани, селективний шар яких утворений частинками, що містяться в разделяемом розчині і формуючими шар осаду на пористій підкладці.
1.5 Массоперенос через мембрану на рівні локального обсягу мембранного апарату.
В якості схеми, що ілюструє перенесення компонентів бінарної суміші в локальному обсязі апарату, розглянемо два розчини з різними концентраціями компонентів, розділені асиметричною мембраною. (див. рис. 15) Перенесення розчиненої речовини (s) і розчинника (w) здійснюється зліва направо за рахунок різниці тисків.
Малюнок 15 - Якісний аналіз профілю концентрацій (C) розчиненої речовини і потоків (J) в локальному обсязі мембранного апарату.
Виділимо відповідні області та потоки.
Області 1 і 7 - це об'ємні частини потоків ретанта W і пермеата P уздовж мембрани. Вони характеризуються постійністю властивостей компонентів розчину і параметрів за винятком незначних градієнтів тиску в напрямках, паралельних поверхні мембран.
Області 2 і 6 - прикордонні шари, що характеризуються градієнтами концентрації, тиску, швидкості в напрямку нормалі до мембрани. В області 2 розчинена речовина переноситься до поверхні мембрани конвективним потоком J Kонвой. , Частина його за рахунок молекулярної дифузії
(12)
транспортується в протилежному напрямку, частина переноситься через мембрану і частина може оборотно адсорбуватися на її поверхні.
В області 6 відмічені ефекти проявляються менш виражено, тому дифузний і конвективний потоки тут збігаються за напрямком.
Області 3 і 5 - це пов'язані з мембраною шари рідини. У шарі 3 через малі пір і окремих дефектів мембрани можуть мати місце три процеси - дифузія розчиненої речовини уздовж мембрани, адсорбція на поверхні і в мембрані (розчинення). Різниця в розчинність компонентів розчину обумовлює селективні властивості мембрани. По відношенню до ультрафільтрації зазвичай селективні властивості мембрани характеризують співвідношенням розмірів пор і макромолекул поділюваних компонентів.
Проте при феноменологічному описі така деталізація не має великого значення. Через тонкопорістой структури активного шару концентрація всередині мембрани поблизу поверхні значно менше, ніж з боку розчину. Співвідношення цих концентрацій зазвичай називають коефіцієнтом розподілу або коефіцієнтом розчинності. В області 5 ця величина близька до одиниці через великопористої структ...
