Влияние вч плазменной обработки на характеристики полисульфонамидных мембран и интенсивность разделения водомасляных эмульсий
жүктеу/скачать 363.67 Kb. Pdf көрінісі
|
разделения являются производительность и эффективность. Первый показатель характери- зуется отношением количества прошедшего через мембрану потока разделяемой среды к произведению времени процесса и площади мембраны. Эффективность определяется по изменению значений химического потребления кислорода (ХПК) эмульсии до и после процесса разделения. Результаты представлены на рис. 5 и в таблице. Первоначально необходимо отметить харак- тер представленных графических зависимостей (рис. 5) – увеличение производительности в течение 10–30 минут процесса мембранного разделения с последующим снижением рассмат- риваемого параметра. Данное обстоятельство является следствием постепенного заполнения всего объема пор мембраны и увеличением потока разделяемой среды в начальный период и явлением концентрационной поляризации частиц дисперсной фазы эмульсии на поверхности фильтроэлемента, в результате чего поток снижается. Кроме того, на основании представленных данных показано увеличение производитель- ности разделения ВМЭ в результате плазмообра- ботки в среде аргона и азота ПСА мембран, при этом большее увеличение рассматриваемого параметра – от 5 до 10 раз – происходит при зна- чениях U a = 5,5 и 7,5 кВ. При воздействии плазмы при U a = 1,5 кВ и t = 1,5 мин, при котором происходят увеличение смачиваемости (рис. 3) и снижение краевого угла смачивания с 59,6° до 47.9°, производительность увеличивается в 2 раза. На основании уравнения Пуазейля (8) при условии равенства вязкости (η), пористости (П) и перепада давления (ΔР) в случае эксперимента с исходной и плазмообра- ботанной мембранами радиус пор увеличивается (r) соответственно в 2 раза: 8η . G r P (8) Однако необходимо отметить упрощенность модели до представления мембраны как пористого тела с прямыми цилиндрическими порами. Принимаемые в методе допущения (о цилиндричности и неизвилистости пор, посто- янстве сечения по всей длине отдельных пор, равенстве общей и эффективной, то есть участ- вующей в транспорте жидкости, пористости мембраны) вносят определенные погрешности в оценку среднего размера пор ультрафильтраци- онных мембран. В результате анализа данных, представленных в таблице, выявлено снижение значений ХПК фильтратов, полученных разделением 3% ВМЭ мембранами, обработанными плазмой преиму- щественно при U a = 1,5 и 3,5 кВ, по сравнению со значением ХПК фильтрата, образованного применением исходной мембраны. Значения рас- сматриваемого параметра для исходной и наибо- лее эффективной ПСА мембраны (U a = 1,5 кВ и t = 1,5 мин) составили 2311 мг и 376 мг О 2 /дм³, таким образом, эффективность равняется 89,8 и 98,4% соответственно, при этом происходит снижение содержания органических компонен- тов в 6,1 раза. Необходимо отметить снижение эффективно- сти плазмообработанных мембран при U a = 5,5 и 7,5 кВ, для которых отмечено наибольшее увеличение производительности (рис. 5в,г). Дан- ное обстоятельство, по всей видимости, является следствием травления плазмой селективного верхнего слоя ПСА мембраны, в результате чего резко снижается эффективность и увеличивается производительность до 5–10 раз вследствие уменьшения толщины мембраны, снижения диффузии и увеличения пор. В то же время увеличение эффективности ПСА мембран при менее значительном повыше- нии производительности до 2 раз (рис. 5а,б) при обработке плазмой при U a = 1,5 и 3,5 кВ является следствием активации поверхности фильтроэле- мента, вызванной увеличением поверхностной энергии, обусловленной снижением краевого угла смачивания из-за окисления с образованием кислородсодержащих функциональных групп. 71 (а) (б) (в) (г) Рис. 5. Производительность разделения эмульсии полисульфонамидными мембранами с массой отсекаемых частиц 20 кДа, обработанных в потоке плазмы в газовой среде аргона и азота при значении анодного напряжения: (а) U = 1,5 кВ; (б) U = 3,5 кВ; (в) U = 5,5 кВ; (г) U = 7,5 кВ. жүктеу/скачать 363.67 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|