ISSN: 2218-1172
ЖУРНАЛ
МЕМБРАНЫ
И МЕМБРАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ

Выберите язык

Использование единого набора структурно-кинетических параметров микрогетерогенной модели для описания сорбционных и кинетических свойств ионообменных мембран
Н. Д. Письменская, Е. Е. Невакшенова, В. В. Никоненко

Экспериментально получены концентрационные зависимости сорбции электролита с*(с), удельной электропроводности κ*(с) и диффузионной проницаемости P*(c) катионообменных мембран МК-40 и Nafion-117 в растворах NaCl. Обе мембраны содержат макропоры: гетерогенная мембрана МК-40 содержит поры размером до 1 мкм между частицами ионообменной смолы и полиэтилена; гомогенная мембрана Nafion-117 прошла специальную термическую подготовку, которая привела к образованию макропор. Впервые показано, что перечисленные экспериментально найденные зависимости с*(с), κ*(с) и P*(c) могут быть количественно описаны с использованием одного набора структурно-кинетических параметров микрогетерогенной модели.

147
Влияние электрического поля на транспорт ионов в нанопористых мембранах с проводящей поверхностью
Д. В. Лебедев, В. С. Солодовниченко, М. М. Симунин, И. И. Рыжков

В работе исследуется влияние внешнего электрического поля на ионную проводимость и селективные свойства керамических мембран на основе нановолокон оксида алюминия, покрытых проводящим слоем углерода. Показано, что мембраны являются идеально поляризуемыми в области поляризующих напряжений от –500 до +500 мВ, что позволяет использовать их для реализации управляемой ионной селективности. Экспериментально установлено, что сопротивление мембраны уменьшается при изменении приложенного к ней потенциала от 0 до ±500 мВ. Продемонстрирована возможность изменения селективности мембраны от аниона к катиону в зависимости от внешнего потенциала. На основе экспериментальных измерений мембранного потенциала определена поверхностная плотность заряда мембран с помощью модели Теорелла–Мейера–Сиверса.

157
Новый первапорационный метод выделения хлорорганических соединений из водных сред с адсорбционным поглощением паров пермеата
И. Л. Борисов

Предложен новый первапорационный метод, позволяющий селективно удалить летучие хлорорганические соединения (ЛХС) из загрязненной воды, локализовать их на активированном угле непосредственно в мембранном модуле, создать достаточную движущую силу процесса за счет высокой сорбционной емкости и селективности сорбции активированного угля по отношению к ЛХС, а также отказаться от использования дорогостоящего вакуумного оборудования и затрат на работу вакуумных насосов. Изучено влияние концентрации ЛХС в растворе и скорости течения разделяемой смеси на эффективность выделения ЛХС из воды. Обнаружено, что основное сопротивление потоку ЛХС через мембрану вызвано наличием дополнительного сопротивления потоку, связанного с диффузионными затруднениями в пограничном к мембране слое жидкости. Показано, что значения потока ЛХС для предложенного первапорационного метода (до 0.47 кг/м2 ч при температуре 30°С) в несколько раз больше, по сравнению с традиционными первапорационными подходами. При этом фактор разделения достигает высоких значений 380–2400 для смеси хлороформ/вода и 400–4800 для смеси трихлорэтилен/вода.

166
Осмотические эффекты при фильтрации через композитные мембраны, образующиеся в процессах водоподготовки
А. С. Чугунов, В. А. Винницкий

Объектом исследования являются отработавшие свой ресурс композитные мембраны на основе патронных фильтров из волокнистого полипропилена. На основании экспериментальных данных по фильтрации питательного потока в радиальном режиме через композитную мембрану было показано, что выведение ионных форм железа и марганца наблюдается во всем диапазоне гидростатических давлений, также фиксируется устойчивое уменьшение концентрации катионов щелочноземельных металлов в фильтрате при давлении от 0.16 МПа. Таким образом, в зависимости от условий эксплуатации, отработавшие в системах тупиковой фильтрации со сформировавшимся осадком мембраны способны обеспечить сочетание свойств осадительных методов разделения и концентрирования ионов с возможностями известных мембранных методов по получению водных потоков требуемого качества.

175
Скорость переноса жидкой воды и ее насыщенных паров через полимерные протоно-обменные мембраны
Д. А. Крицкая, Э. Ф. Абдрашитов, В. Ч. Бокун, А. Н. Пономарев, Е. А. Сангинов, Ю. А. Добровольский

Исследованы зависимости скорости переноса жидкой воды и ее насыщенного пара через коммерческие (Нафион и МФ-4СК) и синтезированные авторами протоно-обменные мембраны (пленки ПВДФ, ПП, СВМПЭ, ПТФЭ с включенным в них сульфированным полистиролом) от толщины мембран. Установлено, что при комнатной температуре (17–25°С) скорость переноса жидкой воды и ее насыщенного пара через мембраны в поток воздуха практически не зависят от типа мембран и их толщины (60–240 мкм), а скорость переноса насыщенного пара почти на порядок ниже, чем скорость переноса жидкой воды, контактирующей с одной из поверхностей мембраны. Независимость потока воды и ее пара через мембрану от ее толщины при максимальном увлажнении позволяет заключить, что сопротивление потоку определяется сопротивлением на границах – питающей и испаряющей. При контакте жидкой воды с одной из поверхностей мембраны скорость переноса равна скорости удаления воды с испаряющей поверхности мембраны, а при контакте насыщенного пара – скоростью сорбции мембраной воды из паровой фазы. Полученные результаты представляются полезными для оптимизации работы топливных элементов, использующих полимерные протоно-обменные мембраны.

182
Об аналогии между фильтрационным течением ньютоновской жидкости и свободным течением микрополярной жидкости
Д. Ю. Ханукаева

Проведено сравнение аналитических решений краевых задач для двух видов течения: фильтрации ньютоновской жидкости в среде Бринкмана и свободного течения микрополярной жидкости. Оба течения рассматриваются в плоском и цилиндрическом каналах с непроницаемыми стенками, на которых выполняется условие прилипания. Установлена аналогия между рассмотренными решениями. Сформулированы условия их тождественности.

190
Безотборный режим работы аппаратов типа мембранная колонна в процессе удаления легкопроникающей примеси при глубокой очистке газов
А. А. Атласкин, М. М. Трубянов, Н. Р. Янбиков, М. В. Буковский, П. Н. Дроздов, В. М. Воротынцев, И. В. Воротынцев

Проведена экспериментальная оценка трехмодульной мембранной колонны в процессах глубокой очистки газов от легкопроникающих примесей на примере разделения бинарной газовой смеси CH4/CO2 (содержание CO2 1 об. %). Определено время достижения состояния близкого к стационарному в безотборном режиме для двух конфигураций аппарата: трехмодульная мембранная колонна и непрерывная мембранная колонна, предложенная Хвангом с коллегами. Выявлено влияние эффективности удаления легкопроникающего примесного компонента на степень очистки отбираемого труднопроникающего продукта. Достигнута чистота конечного продукта 99.997% и 99.93% при степени отбора равной 15 и 81% соответственно. Продемонстрирована перспективность применения аппарата конфигурации трехмодульная мембранная колонна в процессах глубокой очистки газов.

196