И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 3 (1110089), страница 16
Текст из файла (страница 16)
препаратов, для очистки р-ров биологически активных в-в Мембранные аппараты подразделяют на плоскокамерные, трубчатые, рулонные, с полыми волокнами, а также электродиализаторы (см выше) В плоскокамерньж аппаратах (рис 3) разделительный элемент состоит из двух плоских Рнс 3 плсскокамсрный лшососскпнонный аппарат овна кфнльтр пресс» 1 — лэсмбрана, 2 — лрснамньоо материал (листовых) мембран, между к-рыми расположен пористый дрчпажный материал Элементы размещены на небольшом расстоянии один от другого (0,5-5 мм), в результате чего между ними образуются мембранные каналы, по к-рым циркулирует разделяемая смесь Образовавшийся концен- 43 трат выводится из аппарата, а пермеат отводится по дренажному материалу в коллектор. Для турбулизации потока путем поперечного перемешиваниа и предотвращения со.
прикосновения проиицаемых элементов применяют сетку- сепаратор. В случае необходимости значит. концентрирова. ния исходного р-ра в аппарате устанавливают песк. последовательно работающих секций. Пов-сть разделительной мем. браны, приходящаяся на единицу объема аппарата, т е. плотность упаковки мембраны, для плоскокамерных аппаратов низка (бΠ— 300 м'/м ), поэтому их используют в установках небольшой производительности для разделения жидких и газовых смесей. Трубчатые аппараты (рис.
4) состоят иэ набора пористых дренажных трубок диаметром 5 — 20 мм, на виутр, или наружной пов-сти к-рых расположены мембраны. В соответствии с этим исходный поток направлюот в трубное либо межтрубное пространство. Трубчатые аппараты, в к-рых плотность упаковки мембран составляет бΠ— 200 м'/мэ, используются для очистки жидких сред от загрязнений, опреснения воды с высокой концентрацией солей, а также для разделения газовых смесей. Рнс 4 Трубчатый аппарат !-мсмбрана, 2- лрсваыный маэсрныл 3- эрубча- тый фпльэрэоошнй элсмснт В рулонных, или спиральных, аппаратах (рис. 5) мембранный элемент имеет вид пакета; три его кромки герметизированы, а четвертая прикреплена к перфорированной трубке для отвода пермеата, на к-рую накручивается пакет вместе с сеткой-сепаратором.
Разделяемый поток движется в осевом направлении по межмембранным каналам, а пермеат-спиралеобразно по дренажному материалу и поступает в отводящую трубку. Аппараты этого типа отличаются высокой плотностью упаковки мембран (300-800 мэ/м'), но сложнее, чем плоскокамерные, в изготовлении. Они используются в установках средней и большой производителъности для разделении хшдкнх и газовых смесей. Рнс 5 Рулонный аппарат а-корпус, б фпльтруюпшй элсмпн 1 — мсмбрана, 2-Лрснапный моторны, з-фвксатар, 4-сспараэор, 5-оэаопюа трубка В аппаратах с волокнистыми мембранами (рис.
6) рабочий элемент обычно представляет собой цилиндр, в к-рый помещен пучок полых волокон с наружным диаметром 80 — РПО мкм н толщиной стенки )5 — 30 мкм Разделяемый р-р, как правило, омывает наружную пов-сть волокна, а по 44 его внутр. каналу выводится пермеат. Благодаря высокой плотности упаковки мембран (до 20000 мз/мз) зтя ашюраты применяют в опреснительных установках большой производытельностн (десяткн тыс. м /сут). Для обратного осмоса, как правнло, используют плоско- камерные, трубчатые ы рулонные аппараты; для ультрафнльтрацны- плоскокамерные ы трубчатые; дла мнкрофнльтрацнн-те же аппараты, а также обычные патронные фильтры; для злектродналнза — кроме электродналнзаторов, иногда плоскокамерные н с полыми волокыамн, снабженные подводкой электропитания; для мембранного газоризделеыыя — рулояные, плоскокамерные н трубчатые; для нспареныя через мембрану-те же аппараты, что н дли баро- мембранных процессов, снабженные снстемамн подогрева, вакуумыровання,.подачи инертного газа н коыденсаторамк паров; для дналнза-плоскокамерные н др.
Мембранные. М. и. р. осуществляют, как правило, прн т-ре окружиющей среды беэ фазовых превращений ы применения хнм. реагентов, что наряду с простотой аппаратурного оформлення ы его обслуживания определяет вх зкономнчность н шнрокне перспективы для создания прннпнпыально новых, малоэнер- берасас каман«1 растзар бсааюсыт Рнс. 6. Аппарат с аолокнистоа мсмбраноа: 1-трубнаа реюеюа с открмпами «аннами салама; 2-полос аалоюю. гоемкых н экологически чнстых пронз-в (см, тишке Безо!входные лроизподсиюа).
Для организации н практнч. реалнзацнн работ в области мембранных технолоуый в СССР создан (1986) межотраслевой науч.-техн. комплекс «Мембраныи. Лнм.. Дытнерскиа Ю.Ы., Мембрааные прииссы разюлепна азпюю и«есеЯ, М., 1975; сто же, Обраюыя осмас а ультразнлзтрапаа, М., 1978! сто ие, Барамсмбранные проне:см, М 1986; тсзналатнссскне проиысы а приме. ныюсм мембран, пол рсн Р. Люса н С. Люс пер.
а аатл., М., !97Ы Никола. еа Н. Н., Диффузия и мембран«а, М„1980; Хапис С..т„яаммермеаср К., Мсмбранюае проимсы рсзлелениа, пер. с англ., М., 19Ю; Дубаса В.Ц„ Персис«кап Л. П., Каталссскня В. В., Полимерные мембраны, М., 1981; «Успска зимние, 1988 т. 57, а 6. Ю.Ы. дсюлырапы. МЕМБРАНН)заИ КАТАЛИЗ, основав на взбырат. переносе через катализатор, как через мембрану, одного нз в-в, участвующнх в р-цнн. Мембраной (мембринным катализатором) может служить сам катализатор нлн к.-л. материал с нанесенным на него каталнтнческы активным в-вом.
В М.к. ыспольэуют монолитные мембранные катализаторы, состоящие нз металла нлн его сплава н не имеющие сквозных пор, а также пористые н композиционные катализаторы. Монолитные мембранные катализаторы (ММК) обычно представляют собой металлнч. фольгу нлн тонкостенную трубку. Для р-цый с участием Н, ММК служат Р6 ы его сплаиы, с участием Оз — Ай Прн этом водород нлн кислород, пропускаемые с одной стороны ММК, проникают через катализатор в атомарной форме, активной для прнсоедннеыня к молекулам, адсорбнрованным на противоположной пов-сты каталнэатора. В результате этого увеличнвается общая скорость р-цнй, возрастает селектнвность катализатора в р-пнях образованна продуктов неполного гндрнровання нлн окнслення.Напр., на ММК нз Р6-сплава селектнвно происходит гндрырованне цяклопентаднена в цнклопентен (выход 90%), а на катализаторах нз Ай-окнсленне спиртов в альдегнды.
Высокаи селектнвность р-цнн обусловлена также тем, что степень заполнения пов.стн катализатора субстратом не зависит от степени заполненна ее газом, поступающим через катализатор. Прн дегндрнрованнн н депщроцнклязацнн удаление нз зоны р.цнн образующегося Н, благодаря его диффузии через мембрану, 45 МЕМБРАННЫЙ 27 подавляет обратные я побочные процессы. Так, на ММК нз сплава Р6 (15%) н й)3 (05%) 1,2-цнклогександнол дегндрнруется в пнрокатехын с выходом 95%с без образования, в отличие от р-цнн на обычном каталнзаторе, побочного продукта -фенола.
На ММК возможен таиэке М.к. с переносом водорода н азота в виде атомов через мембрану нз Ре; на протывоположной повети онн соедынюотся в молекулы НН„концентрацня к-рых намного превосходит равновесную для р-цнн молекулярных Н, н Нз в тех же условиях. Пористые мембранные киталнзаторы (ПМК) обычно представлюот собой лорнсгые пластнны нлн трубки, у к-рых поверхностный слой нлн весь объем каталятнческн активен. В отличие от монолнтньзх катализаторов, онн не обеспечнвают подведення атомарного реагента в зову р-цнн, но позволюот подавать большые кол-ва газообразного реагента нлн более равномерно распределять его в жидком. Так, ПМК используют прн гндрнрованыя хлопкового масла, ожнженын угольной пасты н др.
Положит, особеыыостн монолитных ы пористых катализаторов сочетаются прн создании компознцыонных мембранных каталнэаторов (КМК). Онн обычно состоят нз пористого, механически прочного листа каталятнческы неактивного в-ва н тонкой, но сплошной пленки актывного в-ва. Для формнровання последней может потребоваться промежут. непорнстый слой, н тогда катализатор становится трехслойным, как, напр., металлокерамнч. лист, покрытый слоем термостойкого н гаэопроннцаемого полимера с нанесенным ыа него слоем Р6 нлн его сплава (толщнной до 1О мкм). КМК содержат гораздо меньше металла на епнннцу пов-стн, чем монолитные, более устойчивы, проницаемы дла Н, прн более ннэкнх т-рах, что позволяет гыдрнровать термически нестойкие в-ва. Преимущество М,к.
перед обычным обусловлено также язбырат. переносом энергнн, необходимой дла р-цнн. Еслн р-цня на одной яз пов-отей катализатора сопровождается уменьшением знергнн Гнббса системы, то ыа др. пов-стн становится возможной р-цня с возрастанием энергии Гиббса. Кроме того, перенос телла, к-рос вылелается при экзотермнч. прнсоедннення Н, протекающем на одной пов-сты каталнзатора, облегчает проведенне на др. его стороне сопряженной эыдотермыч.
р-цнн дегнлрнроваыня без сложных теплообменных устройств. Так, сопряжение дегндрнровання нафтенов нлн олефннов с пщродеалкнлырованыем гомологов бензола на ММК повышает скорости обеих р-цнй н выходы целевых продуктов по сравнению с теми, к-рые наблюдаются прн раздельном нх осуществлении. Прн депщрнрованнн нэопропанола, сопряженном с гндрнрованнем цнклопентаднена на ММК нз сплава Р6-Кц на лр. сторону мембраны переносится в 2,5 раза больше Н, чем пры проведеннн отдельной р-цнн дегыдрнровання. М.к. дает возможность перейти к непрерывным, малоегадайным вроцессам прн проыэ-Ве хым, реактивов, душнстых в-в, лек.
препаратов н др. продуктов высокой чнстоты. Прн этом устраняютсв потери драгоцеыных металлов нз катализаторов, уменьшается число технол. операций ы кол-во отходов, отпадает необходнмость в реакторах высокого давления. Для гндрырованнв вместо дорогого электролнтнч. водорода м.б. использованы газы хнм.
н нефтеперерабатывающей иром-стн, богатые водородом. По механизму М.к. происходят важнейшне процессы метаболизма на ферментах, закрепленных в бномембранах с нэбярит. проннцаемостью. Лаю.: Гразноа В.М., «Доел, АЫ СССР», 1969, т. 189, Ю 4, с 794-96; Гразиоа В. М., Смирнов В. С., «Успскн юмйнс, 1974, т. 43, а.
1Е, с. 1716-38; Меюллм палласы кзк мембрашйе «атвпюаторы, М„1981! Гразиоа В. М., а ааз Фюитюкас зимин. Сосрсмсаиые проблемы, М., 1982, с. 96-133; сто ие, и ка.: Влаторалные металлы. М., !984, т. 491-595; Мембранные катализаторы, иаоаююемые лла налопала и кйслор»па, М., !985; Ступало«Ч. М., «Х. РЬуа СЬып. 3Ч«ю Ро!ас», 1М6, Вб И7, 3. 123-132. В. М.
Грлзлас, МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, разность злектрнч. потенцналов между р-рамн электролитов и н (1, разделенных проныцаемой мембраной ю: Аубз = 63» — «99. В частном случае, когда мембрана проннцаема только для определенного Юз МЕМБРАНЫ иона В*в (гв-зарядовое число), общего для р-ров электролитов а и В, М.п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
