ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение растворов органических веществ из "Обратный осмос и ультрафильтрация" Обратным осмосом и ультрафильтрацией, как отмечалось выше (стр. 180), можно разделять не только растворы электролитов, но также и смеси органических веш,еств. Примеры подобного разделения приведены на стр. 279— 284. Разделение растворов органических веществ обратным осмосом, влияние на продесс внешних факторов [(рис. IV-7), (IV-11) —(IV-13) и др.] могут быть объяснены с позиций капиллярнофильтрационной модели механизма селективной проницаемости. [c.217] В связанном слое жидкости, образующемся на поверхности и внутри пор мембраны, погруженной в раствор, по толщине этого слоя имеется градиент структурной упорядоченности и концентрации компонентов раствора. Градиент концентрации определяется правилом уравнивания П. А. Ребиндера [221]. Важным следствием этого правила является возможность создания условий для проявления поверхностной активности, а следовательно, преимущественной сорбции какого-либо определенного компонента раствора. Правило Ребиндера нашло теоретическое развитие в работах [222, 224], в которых показано, что переход от состава поверхностного — связанного слоя к составу раствора в объеме происходит постепенно. Профиль изменения концентрации компонентов в связанном слое схематично можно представить так, как это показано на рис. IV-33,a, б [181, 231]. Вследствие изменения свойств жидкости в связанном слое происходит изменение текучести жидкости по толщине (рис. IV-33, в). [c.217] При разделении водных растворов неполярных органических веществ возникают условия для преимущественной сорбции этих веществ на мембранной поверхности. В такой системе градиент концентрации в связанном слое будет отрицательным (рис. IV-33, б). [c.217] Наблюдаемое (см. рис. 1У-34) для растворов неполярных веществ различие в характере изменения проницаемости объясняется следующим образом. При различной подвижности моЛекул компонентов смеси малоподвижные молекулы неполярного вещества частично блокируют вход в поры, а в порах сужают сечение потока жидкости. Поэтому в данном случае связанный слой проявляет свойства неньютоновских жидкостей [229], вязкость которых зависит от создаваемого напряжения сдвига, и течение этого слоя через поры начинается только при достижении определенного сдвигового напряжения — выше предельного. Поэтому зависимость проницаемости водных растворов полярных веществ от давления не должна экстраполироваться в начало координат, что и подтверждается экспериментальными данными (см. рис. 1У-13). [c.219] Следовательно, молекулы воды вблизи дефектных участков оказываются менее связанными не только потому, что они не удерживаются четырьмя водородными мостиками [230], но и потому, что оставшиеся водородные связи оказываются слабее, чем в случае правильного структурного каркаса. Поэтому температура на такую структуру оказывает сильное разрушающее действие и снижает селективность мембраны. [c.220] В участках раствора, содержащих молекулы неполярного вещества, межмолекулярные силы компенсируются не полностью, и энергия Гиббса в таких участках раствора в среднем выше, чем в местах, не содержащих этих молекул. Из-за такой неполной насыщенности межмоле-куляриых сил некоторый слой жидкости около неполярных молекул находится в термодинамически менее выгодном состоянии, образуя так называемую модифицированную сферу. [c.220] На некотором малом расстоянии от поверхности полимера, где на раствор влияет силовое поле мембраны, слой, находящийся в термодинамически менее выгодном состоянии, стремится к достижению устойчивого состояния, т. е. к полной или же к максимально возможной компенсации межмолекулярных сил. В данном случае это достигается в результате преимущественной сорбции молекул неполярных веществ на полимере. Следовательно, слой связанной жидкости и в этом случае также состоит как из молекул воды, так и из молекул растворенного вещества. Однако в этом слое, в отличие от связанного слоя водных растворов полярных веществ, компоненты сильно отличаются по подвижности, что обусловлено их свойствами, размером, молекулярным строением, а также природой межмолекулярных сил связи с полимером. При этом менее подвижными становятся молекулы неполярных веществ. [c.220] С ростом температуры увеличивается скорость движения молекул в связанном слое и повышается вероятность столкновения молекул неполярного вещества между собой. При этом объем термодинамически менее устойчивого окружения этих молекул уменьшается, а, значит. [c.220] Зависимость состава фильтрата (Х2) от состава исходного водного раствора (Х]) капролактама. [c.221] Постоянство селективности можно объяснить тем, что в системе капролактам — вода одновременно с ростом концентрации в объеме раствора меняется состав связанного слоя, но как толщина его, так и коэффициент распределения растворенного вещества между этим слоем и раствором от изменения концентрации в последнем практически не зависят. То, что зависимость Х2=1(х1) экстраполируется в начало координат, свидетельствует о том, что в системе капролактам — вода оба компонента смеси обладают способностью сорбироваться на поверхности мембраны. Наклон этой прямой характеризует их относительную способность к сорбции. [c.222] Это явление может быть объяснено с позиции предложенной модели при изменении концентрации исходной смеси происходит изменение состава и толщины слоя связанной воды. В рассматриваемом случае с увеличением концентрации растворенного в исходном растворе вещества происходит преимущественная сорбция этого вещества на поверхности мембраны и под действием давления через мембрану также преимущественно проходит растворенное вещество. [c.222] Вернуться к основной статье