ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамика из "Введение в мембранную технологию" В этом разделе более детально описаны основные принципы формирования мембраны с помощью метода инверсии фаз. Все процессы инверсии фаз основаны на одних и тех же термодинамических принципах, поскольку точкой отсчета во всех этих случаях является термодинамическая стабильность растворов, в которых происходит разделение на компоненты. Особое внимание будет уделено процессу осаждения путем погружения в нерастворитель. Основной чертой такого процесса является то, что в нем участвуют три компонента полимер, растворитель и нерастворитель, причем растворитель и нерастворитель должны быть взаимно совместимы. Вообще говоря, большинство промышленно производимых мембран, приготовленных методом инверсии фаз, получены из многокомпонентных смесей, но для понимания основных принципов метода будут рассмотрены только трехкомпонентные системы. В начале дано введение в термодинамику растворов полимеров, причем полезным качественным приближением для описания растворимости полимеров, или взаимодействия полимер — пенетрант, является теория параметра растворимости. Более количественное описание дает теория Флори — Хаггинса. Известны и другие более сложные теории, но здесь они не будут рассмотрены. [c.110] Энергия когезии на единицу объема — это энергия, необходимая для удаления некоторой молекулы от окружающих ее других молекул, как и в случае испарения. Межмолекулярные силы определяются суммой дисперсионных, полярных взаимодействий и водородных связей. [c.111] По параметру растворимости существуют обширные компиляции для многих растворителей и полимеров [28]. В табл. П1-3 представлены данные для некоторых из полимеров, часто используемых в качестве мембранных материалов. [c.111] Поскольку Inxi и lnx2 всегда отрицательны, то величина AGm отрицательна и идеальные растворы всегда смешиваются самопроизвольно. AGm может быть также вычислена из уравнения П1-1. [c.112] Для идеальных растворов АЯщ = О, т, е. AGm определяется только величиной А5ш- Для идеальных растворов, содержащих два компонента, ASm определяется из уравнений III-1 и III-11. [c.113] Для идеальных смесей низкомолекулярных веществ Pi = 1 и Р2 = Ij а для растворов полимеров, содержащих растворитель и полимер, Pi = 1 (растворитель) и Р2 1 (полимер). [c.114] В случае двух полимеров Pi 1 и Р2 1. На рис. 111-17 показана свободная энергия смешения (AGm) этих трех систем как функция объемной доли компонента 2, вычисленная из уравнения 111-19. Влияние длины цепи (Р) на AGm проявляется очень четко. Уменьшение AGm максимально для низкомолекулярных компонентов (кривая а), в то время как в случае двух полимерных компонентов (кривая в) уменьшение AGm минимально. [c.114] На рис. П1-18 (справа) наблюдаются также две точки перегиба, а именно и Точки перегиба — это точки, в которых кривая изменяется от вогнутой к выпуклой форме или наоборот. Эти точки характеризуются условием АСт/дф = 0). Откладывая координаты минимума на диаграмме зависимости АСт от ф, можно получить бинодальную кривую. Местоположение точки перегиба называется спинодальной точкой. Типичная диаграмма температура/состав представлена на рис. П1-19. [c.117] Положение интервала смешения для данной бинарной системы полимер/растворитель принципиально зависит от длины цепи полимера (см. рис. П1-20). Когда длина цепи возрастает, интервал смешения смеш,ается по направлению к оси растворителя и к высоким температурам. Критическая точка смещается по направлению к оси растворителя, причем асимметрия бинодальной кривой возрастает. [c.117] Вернуться к основной статье