ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Діаліз і електродіаліз (ЛЕКЦІЯ 4)

Явища діалізу і електродіалізу знаходять застосування при очищенні рослинних витяжок.

Діаліз заснований на властивостях молекул біополімерів, що мають великий розмір, не проходити через напівпроникні мембрани, тоді як речовини з меншими розмірами молекул проходять через них досить вільно.

Для діалізу використовують плівки желатину, целофану, колодія, нітроцелюлози.

Діаліз проводять в мембранних апаратах, в основному плоскокамерного типу, а також в апаратах з порожнистими волокнами. В цьому випадку кількість речовини М, що проходить через мембрану, може бути визначена за рівнянням масопередачі:

(1)

де - середня рушійна сила процесу; - коефіцієнт масопередачі (коефіцієнт діалізу), який виражається так:

(2)

де, і - коефіцієнти масовіддачі з боку відповідно концентрованого і розбавленого розчинів; - товщина мембрани; D - коефіцієнт дифузії.

Зазвичай визначають експериментально.

Швидкість діалізу визначається по першим законом Фіка:

(3)

де - відстань по товщині мембрани; - кількість речовини, що пройшла через мембрану.

Процес діалізу протікає зазвичай досить поволі, він прискорюється при підвищенні температури, збільшенні площі діалізу і додаванні електричного струму. У останньому випадку спостерігається явище електродіалізу, до якого схильні в основному речовини, що розпадаються на іони.

Проста установка для електродіалізу складається з ванни, розділеної двома напівпроникними перегородками на три відсіки. У крайні відсіки опущені катод і анод, в середній відсік наливається діолізуєма витяжка. Катіони під дією електричного поля рухаються через напівпроникні перегородки до анода, аніони – до катода. У середньому відсіку залишаються речовини, які не проходять через напівпроникні перегородки (мембрани). В процесі роботи проводиться безперервне або періодичне відведення витяжки, розчинів продіалізованої речовини.

Електродіаліз з іонообмінними мембранами до теперішнього часу не знайшов широкого застосування.

Є лише дослідження, що доводять можливість очищення технічних напівпродуктів, що містять алкалоїди, гносциамін і сальсолін від високомолекулярних неіонізованих речовин методом електродіалізу з гетерогенними мембранами МК – 40 і гомогенними мембранами МК – 1СС.

Недоліки: мікродеструкції мембран, що призводять до значного збільшення перенесення розчинника разом з недисоційованими з'єднаннями, а це обмежує можливість очищення (стосується гетерогенних мембран).

У разі використання гомогенних мембран мікродеструкції не відбуваються. Тому гомогенні мембрани перспективніші для застосування в процесах розділення природних полярних і неполярних органічних речовин.

Іонообмінні мембрани найчастіше використовуються для знесолення розчинів електролітів або фракціонування іонів, наприклад, для опріснення морської води, знесолення цукрових розчинів, молочної сироватки і так далі. Останніми роками електродіаліз широко застосовується для витягання мінеральної сировини з природних сольових вод.


Ультрафільтрація (ЛЕКЦІЯ 5)

Метод ультрафільтрації полягає в розділенні високомолекулярних і низькомолекулярних з'єднань на селективних мембранах, здатних пропускати низькомолекулярні з'єднання під дією тиску (0,2 – 1,0 МПа). Ультрафільтрація в 50 разів ефективніша гель-фільтрації і в 100 разів ефективніша за очищення з використанням фракціонування етанолом.

Переваги ультрафільтрації:

- виключається денатурація білка (оскільки процес йде без фазових перетворень при будь-якій температурі);

- можлива одночасна концентрація і очищення від мінеральних і низькомолекулярних органічних речовин;

- незначні витрати енергії;

- ультрафільтраційні установки відрізняються простотою конструкції і експлуатації.

Недоліки ультрафільтрації:

- емпіричний підхід до підбору мембран на певній стадії виділення БАР;

- теоретично передбачити ультрафільтраційні властивості розчинів складного складу неможливо, оскільки мембрани зазвичай стандартизують кислими речовинами з певною молекулярною масою.

Технологія ультрафільтрації наступна: суспензію під тиском пропускають через напівпроникну мембрану з великою кількістю пор діаметром (0,001 – 0,02 мкм), внаслідок чого колоїдна частина затримується мембраною, а вода і молекули, що містяться в ній, проходять через стінки ниток і скупчуються в корпусі патрона.

Активна частина мембрани – це поверхня по якій проходить суспензія. Розділення фракції відбувається саме на цій тонкій поверхні. Мембрана не однорідна по товщині, унаслідок чого опір перебігу рідини по всій її поверхні мінімальний.

Основні виробники ультрафільтраційних установок – фірми «Альфа-Лаваль» (Швеція), «Міліпор» (США), DDC – PO (Данія).


Зворотний осмос

Зворотний осмос (гіперфільтрація) – перехід розчинника (води) з розчину через напівпроникну мембрану під дією зовнішнього тиску. Надмірний зовнішній тиск розчину в цьому випадку набагато більше осмотичного.

Рушійною силою зворотного осмосу є різниця тиску.

(4)

Для розділення речовин застосовуються мембрани двох типів:

1) пористі, з розміром пор мкм. Селективна проникність заснована на адсорбції молекул води поверхнею мембрани і її порами. У нашій країні випускають ацетатцелюлозні мембрани: УАМ – 50 м, УАМ – 500 м.

2) Непористі дифузійні мембрани утворюють водневі зв'язки молекулами води на поверхні контакту. Під дією надмірного тиску ці зв'язки руйнуються, молекули води дифундують в протилежну сторону мембрани, а на вільне місце, що утворилося, проникають наступні. Таким чином, вода як би розчиняється на поверхні і дифундує всередину шаруючи мембрани. Майже всі БАР, окрім газів, не можуть проникати через таку мембрану. У нашій країні і країнах СНД випускають с МГА – 80, МГА – 90, МГА – 100.

Цифра в марці означає відсоток селективності.

(5)

і - концентрація речовини в початковому розчині і фільтраті, міліграм/мл.

На цьому принципі працюють промислові вітчизняні установки типу «Роса», УГ – 1, УГ – 10, продуктивність від 0,1 до 1 і від 1 до 10 /добу; і закордонні фірми «Абкор» (США), DDC – PO (Данія).

Зазвичай установки для зворотного осмосу призначені для однорідних високов'язких рідин. Випускають установки двох типів: трубчаті і рулонні, застосовуючи не менше п'яти марок матеріалу, що фільтрує, які володіють високою стійкістю до рН (1 – 13), селективністю і робочою температурою до 80 .


© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти