Испарение через мембрану (первапорация)

Если горячую жидкость (или жидкий раствор) поместить с одной стороны сплошной (непористой) мембраны, а с другой стороны создать условия низкого парциального давления паров, то через мембрану под действием градиента парциальных давлений начнется перенос вещества. Оно будет проникать в камеру пермеата в виде паров, а состав паров будет отличаться от состава жидкости. На рисунке 2.6 показана схема процесса первапорации.

При том, что движущейся силой является разность парциальных давлений по обе стороны мембраны, селективность процесса определяется не различиями в летучести, как в мембранной дистилляции, а следующим комплексом причин:

- различиями в растворимости компонентов на входной поверхности мембраны;

- различиями в коэффициентах диффузии через мембрану.

Управлять этими различиями можно, подбирая материал мембраны, и тогда селективность процесса может быть изменена с плюса на минус.

Рисунок 2.6 - Схема разделения двухкомпонентной смеси при первапорации (заштрихованными кружочками показан менее проникающий компонент)

Мембраны - обычно непористые полимерные пленки из резины, целлофана, полиэтилена, фторопласта и т. п.. Процесс используют для разделения жидких углеводородов, водных растворов карбоновых кислот, кетонов и аминов, смещения равновесия в химических реакциях путем удаления одного из продуктов, очистки сточных вод и др.

Диализ

«В широком смысле слова диализ относится к процессам разделения растворенных веществ, различающихся молярными массами через полупроницаемую мембрану (рис.2.7) . Движущей силой этого процесса является разность химических потенциалов по обе стороны мембраны.

Рисунок 2.7 - Схема процесса диализа

Оба потока прокачиваются вдоль мембраны обычно противотоком, хотя есть способ осуществления диализа, когда исходный раствор неподвижен (мешочный диализ).

Если в исходном растворе содержится несколько компонентов, то перенос их через мембрану определяется их молекулярными массами. Кроме того, химическое сродство

материала мембраны и проникающего компонента также оказывает сильное влияние на массоперенос» [13].

Основное применение диализа – очистка крови от низкомолекулярных токсинов – мочевины, фосфатов, креатинина и др. Процесс называется гемодиализ, или искусственная почка. Понятно, что важнейшим обстоятельством является совместимость крови и материала мембраны. Кроме того, необходимо затормозить осмотический перенос, для чего в диализат вводят те же соли, которые находятся в крови, получая так называемый физиологический раствор.