Диффузионная проницаемость мембраны УАМ-50П модифицированной наноматериалом таунит
Исследования по выявлению влияния природы растворенных веществ, концентрации и температуры раствора на диффузионную проницаемость мембран УАМ-50П, модифицированной наноматериалом таунит. Исследования по определению диффузионной проницаемости мембраны.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.03.2019 |
| Размер файла | 259,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ТОГАОУ СПО Педагогический колледж г. Тамбова
Диффузионная проницаемость мембраны УАМ-50П модифицированной наноматериалом таунит
Цыплухин Дмитрий Алексеевич, студент
Руководитель: Головашин Владислав Львович, преподаватель
Аннотация
Впервые получены экспериментальные данные по диффузионной проницаемости тринатрийфосфата из водного раствора на ультрафильтрационной мембране УАМ-50П модифицированной наноматериалом таунит. Экспериментальные данные описаны эмпирическим уравнением, для которого подобраны числовые коэффициенты.
Ключевые слова: мембрана, массоперенос, диффузия.
Abstract
For the first time obtained experimental data on the diffusion permeability of trisodium phosphate from an aqueous solution with an ultrafiltration membrane UAM-50P modified nanomaterial Town. The experimental data are described by the empirical equation for which the chosen numerical coefficients.
Key words: membrane, mass transfer, diffusion.
Основная часть
При математическом моделировании работы мембранного аппарата в расчетах используют коэффициент диффузии в мембране. Однако данный коэффициент экспериментально определить сложно, поэтому в расчетах используют коэффициент диффузионной проницаемости Рд. Зная коэффициент диффузионной проницаемости можно оценить вклад диффузионного потока в массоперенос.
Нами проведены исследования по выявлению влияния природы растворенных веществ, концентрации и температуры раствора на диффузионную проницаемость мембран УАМ-50П, модифицированной наноматериалом таунит.
Исследования по определению диффузионной проницаемости мембраны проводились на экспериментальной установке представленной на рисунках 1 и 2.
диффузионный проницаемость наноматериал таунит
Рис. 1 Схема экспериментальной установки для исследования диффузионной проницаемости мембран
Установка включает в себя трубчатый мембранный модуль (1), термостатированные емкости для исследуемого раствора (2) и дистиллированной воды (3). Для циркуляции растворов термостатированные емкости снабжены насосами, а для нагрева и поддержания определенной температуры - тенами и контактными термометрами. Дополнительно за температурой растворов осуществлялся визуальный контроль для чего в трубное, и межтрубное пространство были вмонтированы термосопротивления (4), подключенные к потенциометрам (5).
Модуль для проведения процесса представлен на рис. 3. Он состоит из цилиндрического стеклянного корпуса (1) со штуцерами для ввода и вывода исходного раствора и дистиллированной воды, пористой трубки (2), на которую снаружи нанесена модифицированная мембрана (3), опирающейся на трубные решетки (4) одновременно служащие уплотнением.
Рис. 2 Экспериментальная установка для исследования диффузионной проницаемости мембран
Рис. 3 Схема мембранного модуля трубчатого типа
Методика проведения экспериментов по определению диффузионной проницаемости мембран заключалась в следующем.
В термостатированную емкость (2) (рис. 1) заливали 3 литра исследуемого раствора с определенной концентрацией, а во вторую емкость (3) - 3 л дистиллированной воды. Включали установку и задавали определенную температуру в обеих емкостях, которую необходимо было поддерживать в течение эксперимента, продолжительностью 4 часа. По окончании эксперимента отбирались пробы и подвергались анализу. На основе полученных экспериментальных данных рассчитывался коэффициент диффузионной проницаемости [1].
Коэффициент диффузионной проницаемости определяется по формуле:
(1)
где Рд - коэффициент диффузионной проницаемости, м2/с; C1,2 - концентрации растворенного вещества в емкостях (2) и (3) (рис. 1), кг/м3; V2 - объем исследуемого раствора, м3; д - толщина активного слоя трубчатой мембраны, м; Fм - рабочая поверхность мембраны, м2; ф - время проведения эксперимента,
Зависимости коэффициента диффузионной проницаемости от концентрации и температуры исследуемых систем раствор-мембрана представлены на рис.4
Анализируя зависимость коэффициента диффузионной проницаемости от концентраций необходимо иметь в виду, что растворенное вещество может диффундировать в мембране как через поровое пространство, заполненное раствором, так и через аморфные области набухшей мембраны. С увеличением концентрации растворенного вещества в растворе протекает процесс сужения и далее закупоривания пор мембраны, вызванный сорбционными процессами, что приводит к снижению коэффициента диффузионной проницаемости [2-4]. Очевидно, исследованные растворы не пластифицируют мембрану или пластифицируют ее незначительно, поэтому снижение коэффициента диффузионной проницаемости наблюдается на всем исследуемом интервале изменения концентраций изучаемых растворов для наших мембран.
Основные результаты
Установлено, что с повышением температуры раствора значение коэффициента диффузионной проницаемости увеличивается для всех исследуемых систем раствор - мембрана. Это соответствует общепринятым представлениям о влиянии температуры на коэффициент диффузионной проницаемости в полимерах [1-4].
Для расчета коэффициентов диффузионной проницаемости было использовано аппроксимационное уравнение вида:
(2)
где С - концентрация раствора, кг/м3 ; Т - температура, K; A, k, n, g - эмпирические коэффициенты.
Рис. 4 Зависимость коэффициента диффузионной проницаемости мембраны УАМ-50П, модифицированной наноматериалом таунит от концентрации и температуры для раствора тринатрийфосфата; температуры T, К, обозначены: 1-295; 2-303; 3-311; 4-319; сплошная линия - эксперимент, штриховая расчёт по формуле (2)
Таблица 1
Значения эмпирических коэффициентов для формулы (2)
|
Раствор |
Мембрана |
k·1011 |
n |
g |
A |
|
|
Тринатрийфосфат |
УАМ-50П |
0,1030 |
-0,1845 |
0,0048 |
-511,4 |
Расхождение экспериментальных и рассчитанных по формуле (2) значений не превышают 10%, что является достаточным для инженерных расчетов.
Библиографический список
1. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия. 1978. 352 с.
2. Чалых, А.Е. Диффузия в полимерных системах/А.Е.Чалых. М.: Химия, 1987. 312 с.
3. Гринчик Н.Н. Процессы переноса в пористых средах, электролитах и мембранах. Минск: Изд-во АНК «Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова», 1991. 252 с.
4. Николаев Н.И. Диффузия в мембранах. М.: Химия, 1980. 232 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность процесса и технология диффузионной сварки. Способы образования сварного шва. Схемы диффузионной сварки. Оборудование и вакуумные установки для осуществления диффузионной сварки. Преимущества и недостатки данной сварки, области ее применения.
презентация [2,3 M], добавлен 16.12.2016Характеристика и применение плоских прямых пружин, их конструирование. Порядок расчета плоских пружин. Процесс проектирования и получения биметаллических плоских пружин. Применение спиральных пружин, мембран, сильфонов и трубчатых пружин, амортизаторов.
реферат [262,8 K], добавлен 18.01.2009Характеристика основных достоинств газов и их свойств по отношению к свойствам воздуха. Диэлектрическая проницаемость газов и ее изменение с увеличением давления. Влияние влажности воздуха на его диэлектрическую проницаемость. Суть процесса рекомбинации.
реферат [350,3 K], добавлен 30.04.2013Сущность метода и основные области промышленного применения диффузионной сварки. Рекомендации по выбору режима и технологические возможности процесса. Диффузионная сварка с промежуточными прокладками. Получение многослойных пустотелых конструкций.
реферат [110,5 K], добавлен 22.05.2009Система с распределенными параметрами, особенности ее описания с помощью дифференциальных уравнений в частных производных. Моделирование на макро- и микроуровне. Математическая модель колебания круглой мембраны. Исследование гидравлической системы.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 28.04.2013Развитие текстильной промышленности, потребность предприятий в химических волокнах и нитях. Процесс карбонизации шерстяных тканей и волокон, средства измерения концентрации раствора кислоты. Внедрение автоматизированной системы карбонизации и сушки сырья.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.05.2011Преимущества и опасности производства генетически модифицированной продукции растительного происхождения. Экспертиза продуктов полученных их генетически модифицированных организмов. Список ГМО, одобренных в России для использования в качестве пищи.
дипломная работа [637,7 K], добавлен 05.07.2017Методы производства композиционных ультрадисперсных порошков: способы формования, реализуемые при спекании механизмы. Получение и применение корундовой керамики, модифицированной допированным хромом, оксидом алюминия, а также ее технологические свойства.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 27.05.2013Технология получения модифицированной древесины. Снижение горючести древесины, обоснование выбора замедлителя горения. Расчет экономической эффективности. Мероприятия по безопасному ведению технологического процесса, вопросы сохранения окружающей среды.
дипломная работа [322,5 K], добавлен 16.08.2009Технологические особенности получения ферросиликомарганца в рудовосстановительных печах. Микроренгеноструктурные и петрографические исследования наличия серы в силикомарганце. Зависимость влияния кремния и титана на массовую долю серы в сплавах.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 01.11.2010Рассмотрение химической и структурной формул полиарилата; его маркировка. Физические свойства ПАР: теплостойкость, механическая прочность, диэлектрическая проницаемость. Применение полиарилатных пленок в радиотехнической промышлености и приборостроении.
презентация [3,9 M], добавлен 30.01.2016Определение жесткости и щелочности воды. Расчет эквивалентной концентрации раствора. Химический состав примесей воды. Уравнения гидролиза полученных соединений. Молярные концентрации ионов. Расчет произведений активных концентраций. Образование шлама.
контрольная работа [100,3 K], добавлен 11.05.2014Фильтрация в трещиноватых и трещиновато-пористых пластах. Классификация трещиноватых пластов, их проницаемость. Капиллярная пропитка при физико-химическом и тепловом заводнениях. Нефтеотдача трещиновато-пористых коллекторов. Охрана окружающей среды.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.05.2009Исследование областей применения выпарных аппаратов. Выбор конструкционного материала установки. Определение температуры кипения раствора по корпусам, гидравлической депрессии и потерь напора. Расчет процесса выпаривания раствора дрожжевой суспензии.
курсовая работа [545,8 K], добавлен 14.11.2016Сущность и назначение диффузионной металлизации. Виды диффузионной металлизации. Температура рекристаллизации меди и свинца. Явление наклепа металлов. Схема резания при зенкеровании. Превращения в твердом состоянии. Обработка давлением чистых металлов.
контрольная работа [242,6 K], добавлен 08.04.2014Теоретические сведения о системах обратного осмоса (гиперфильтрации), лучшего из известных способов фильтрации воды. Явление осмоса. Описание обратноосмотических мембран их устройство. Фирмы-производители мембран, характеристика выпускаемой продукции.
реферат [855,3 K], добавлен 11.01.2011- Проектирование однокорпусной вакуум-выпарной установки для выпаривания 5-процентного раствора Na2CO3
Характеристика механизма выпаривания – процесса концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. Проектирование выпарной установки, работающей под вакуумом. Расчет подогревателя раствора.
курсовая работа [347,5 K], добавлен 20.08.2011 Исследование назначения, классификации, устройства и работы редукторов. Определение силы затяжки пружин редуктора, жесткости пружин, мембраны и чувствительных элементов. Расчет размеров дросселирующего сечения и клапана, элементов запорной арматуры.
курсовая работа [791,5 K], добавлен 09.06.2014Назначение и технологическая схема установки гидроочистки У-1.732. Разработка и особенности расчета ее каскадной АСР регулирования температуры куба стабилизационной колонны К-201 с коррекцией по концентрации общей серы в стабильном гидрогенизате.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 16.01.2015Определение объемного расхода дымовых газов при условии выхода. Расчет выбросов и концентрации золы, диоксита серы и азота. Нахождение высоты дымовой трубы, решение графическим методом. Расчет максимальной концентрации вредных веществ у земной коры.
контрольная работа [88,3 K], добавлен 29.12.2014
