Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Общие сведения о мембранной фильтрации
Фильтрация, определяемая как процесс разделения системы “твердые частицы — жидкость” пропусканием ее через перегородку из пористого, волокнистого или гранулированного материала, представляет собой один из ключевых процессов в лабораторной практике и промышленности. Этот процесс с использованием тканевых, бумажных, волокнистых фильтров хорошо знаком каждому студенту-химику. Одной из разновидностей процесса фильтрации является мембранная фильтрация, в которой в качестве фильтра используются мембраны — тонкие (менее 0,1 мм толщиной) перегородки, имеющие высокую степень пористости. Изготавливают мембраны главным образом из полимеров. Хотя процесс фильтрации известен с древнейших времен, мембранная фильтрация получила развитие сравнительно недавно. Мембранные фильтры используются в лабораторной практике почти 100 лет, однако в промышленном масштабе они стали выпускаться лишь с конца 1940-х гг. Они могут использоваться как для фильтрации, т. е. отделения всех частиц от фильтруемой жидкости, так и для ситования, т. е. отделения частиц большего размера от частиц меньшего размера. Исторически одним из основных факторов, определивших появление в лабораторной и промышленной практике мембранной фильтрации, было изучение физикохимии процессов диализа и осмоса. При этом в качестве проницаемых перегородок использовались сначала биологические объекты — плавательный пузырь рыб, оболочки кишок животных. Впоследствии в качестве перегородок стали использоваться целлофановые (нитроцеллюлозные) пленки. Применение проницаемых пленок биологического происхождения положило начало изучению функций и роли мембран и мембранных процессов в живых организмах. Было обнаружено, что человеческий организм состоит примерно из 1013 клеток, наружная оболочка и внутренние перегородки которых представляют собой биологические мембраны. Общая поверхность клеточных и внутриклеточных мембран человеческого организма составляет десятки и сотни миллионов квадратных метров. Биологические мембраны представляют собой очень сложно организованные образования, выполняющие структурную функцию разделения клетки на отдельные элементы и отделения клетки как от соседних клеток, так и от межклеточного пространства. Молекулярной основой биологических мембран являются фосфолипиды, содержащие гидрофильную заряженную фосфатную “головку” и гидрофобный алифатический “хвост”. Молекулы фосфолипидов образуют двойной слой, внешнюю часть которого составляют фосфатные группы, а внутреннюю — алифатические “хвосты”, находящиеся в жидкокристаллическом упорядочении. Кроме структурной, важнейшей функцией биологических мембран является транспортная. Через них осуществляется весь метаболический обмен клетки с окружающей средой, причем в некоторых случаях транспорт ионов осуществляется против градиента их концентрации. Биологические мембраны представляют собой сложнейшие молекулярные машины, механизмы и принципы действия которых еще далеко не изучены.
Обычная фильтрация, в которой используются тканевые, бумажные, волоконные и другие фильтры, характеризуется минимальным размером отделяемых частиц порядка 1 мкм. Определяющими факторами в такой фильтрации являются механический и гидродинамический — размер и форма отделяемых частиц, соотношение их размеров с размерами пор фильтра, скорость потока фильтруемой жидкости. Мембранная фильтрация используется в процессах отделения от жидкости частиц, размер которых меньше 1 мкм. Это огромный круг объектов от атмосферной пыли (10-2 — 10 мкм), частиц табачного дыма (10-2 — 1 мкм), продуктов сгорания (10-2 — 10-1 мкм), бактерий (10-1 — 10 мкм), вирусов (10-2 — 10-1 мкм) до мелких молекул и ионов, размер которых меньше 10-3 мкм. В соответствии с размерами фильтруемых частиц процессы мембранной фильтрации разделяются на микрофильтрацию, предназначенную для выделения частиц, ультрафильтрацию, предназначенную для отделения от жидкости молекул и, в первую очередь, макромолекул. Еще один процесс мембранной фильтрации — диализ —предназначен для выделения мелких молекул и ионов. В некоторых случаях диализ проводится в обратном направлении, когда к фильтруемому раствору прикладывается давление, превышающее осмотическое. Такой процесс называется обратным осмосом. По сравнению с обычной, мембранная фильтрация представляет собой гораздо более сложный физико-химический процесс, протекание которого связано не только с механическими и гидродинамическими факторами. Дело в том, что с уменьшением размеров частиц сильно возрастает отношение их поверхности к объему, и свойства поверхности (наличие заряда, соотношение полярных и неполярных групп) начинают оказывать существенное влияние на поведение частиц и их взаимодействие с поверхностью пор мембранного фильтра.
Мембранные фильтры имеют ряд достоинств, которые делают их совершенно незаменимыми в современных технологических процессах. Мембранная фильтрация широко используется в микробиологии, биохимии, химии, медицине, пищевой промышленности, для очистки и обессоливания воды, для низкотемпературной стерилизации термолабильных биологических сред, для очистки от загрязнений жидкостей и газов, используемых в тонких современных технологиях, например, микроэлектронике, и др. В настоящей главе в самом общем виде рассматриваются методы изготовления полимерных мембран различного назначения, типы их структуры, устройство некоторых аппаратов для мембранной фильтрации, а также примеры практического использования мембран.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-20; просмотров: 813; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.17.162.140 (0.005 с.) |