Электромембранные процессы в условиях минимальной концентрационной поляризации мембран тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

(; <-С\

О .

нащональна академ1я наук укра1ни

1наит/т коло1дно1 Х1мп та Х1ми води

¡мАВДУМАНСЬКОГО

на правах рукопису радченко юр1й михайлович

УДК 621. 359. 7

ЕПЕКТРОМЕМБРАНН1 ПРОЦЕСМ В УМОВАХ МШИДАЛЬНО! КОНЦЕНТРАЦ1ЙНС1 ЛОЛЯРИЗАЦ1? МЕМБРАН

02. 00. 11 - КолоТдна х1М1я

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацп на здобуття наукового ступеня кандидата х'мчних наук

Нзуков1 • кершники:

доктор" техн!чних наук, пономарьов м.1. доктор хМчних наук, проф., гребенюквд

ки'в - 1995

Дчсертсадео е рукопис

Р о й огу виконано у ЫддМ мембронних методов роэдлення сум1шей 1нст*суту коллоТдно! х!лЛ11 та Х1Ш води ЫАВДуманського Нацюнально? Академй Ноук-УкраТни

Проа1ана_сгркм1Эац1я :

Ыститут сорбцн та проблем ендоекологП НАН УкрЫни

Захист дисертоц!? в1дбудэться 8 лютого 1995 р. о 14 год. на зас1данн1 спещалЬованэ? вченоТ роди Д 01 55. 01 1нститугу колоТдноТ х1м1Г та х!мП води НАИ Укроти за одресою : 252142, Ки!в, бул. Вернадского, 42

3 дисерто^во можно ознайомит'м у б1блгатец| 1нституту Автореферат роз!спано ¿Г ¿7 Я 1995 р.

1. доктор техн!чних наук МХПономарьов

2. доктор х!м1чних наук, профвсор

ВД.Грабенюк

1. доктор хМчних наук, ОЛАлексееа

2. доктор техн!чних наук., профвсор

МП. Купчик

ЗАГАИЫЗА характеристика рсзота

Акг/ольнкяь робот. У багатьох в!домих технолоНчннх процесах мембранного розд1лення (за вийняткоы концентрування та елек-гроосадження на поляризованих мембранах) концентрац!йна поляризац!* грае негативну роль. При електрод1ал1з1 кенцектрац1йна поляризация зменшуе вих!д за струмом щльовнх компоненте, зСНльшуе витрати елек-троенергп на трансмембранне перенесения, викликае осадоутворення на мембранах та 1х "отруення". У баромембранних процесах концентрац!йна поляризац{я зменшуе селективн1сть мембран, викликае осадоутворення на 1х поверхн). Це, у свою чергу, зб!льшуе г!дравл!чний оп1о мембранного модуля. В решт! решт стае необх1аною и регенерац!я або замша.

Мета робота, Мета даноТ дисертац!йноТ роботи полягае у розроб-ц! метод!в розд!лення компоненте водних розчин!в, при якнх виключа-еться негативний вплив концентраминоТ поляризацп або ж Ын зводиться до мМмуму.

Для цмю було кообзЦдно:

1. Вивчитн характер функц!онування та розробнтн конструкц» елек-1|кзмёмбранннх прнстроТв, як! забезпечують розд!лення компонент^ вод-нйх розчийШ при мМмалънШ концентрацией поляризацГГ та ймов1рност< о&г5дЬ5гт'ворЙнй8 поверхн! 1Ьк!товнх мембран.

2. особлквоЬН масопереносу у ыеибранннх системах, то' бклйчййтк пйеднанйй ■ ¡оНообышних та" нейтральннх" мембран, яга ЬйШ^Йстовуються для баромембранного роздкення.

3. Ошнити перспективу використання таких пристроТв для розд!лен-Ня та концентрування компонентов водко-м1нералытх розчншв.

Науяоеа новизна. Вперше був вивчений електроосмотичннй перенос води на широкому спектр! ультра- га м!кроф1льтращйних мембран, що промислово випускаються, р!зноТ х!м1чноТ природа (з ацетату целюло-зи, д!ацетату целюлози, регенерованоТ целюлози, пол!сульфону, пол!ам1ду, пап'юульфонашду, пал'мкррлн'прилу, полШинлхлориду, сопал!меру вш!л-денфториду й тетрафторетилену); було показано, то характер перенесения води залежигь вщ Ндрофшьност! внщеназваних мембран I не. заложить вщ вологос«', як це мае мкце у ¡онообмшннх мембранах.

Покде^ио, щэ ар« локгакк уж '/.¡фз.и,/р< ^¡^пи.ч мвыорая а грамульо-мним 1он1т»м електрсосмотичннй лсг!к п.-.рез мембрану р1зко зростае, якщо аитианин шар мембрани знаходиться з прийыаючого боку 1он1ту.

Вперше було експернмент&лыю п1дтверджено ¡снуванкя електроос-мосу другого роду, що був ран!ше передбачений теоретично 1 про ре-альнкть !снування якого судили за вториннимн проявами.

На приклад! полкульфонак!дко'1 мембрана УПМ-50 була вивчена за-лежн!сть елекгроосмотичного потоку в1д 1онио1 снлн та природы розчину, щ|льност1 струыу, визначека селектнЕн1сть мембрани УПМ-50 у розчинах хлориду натр!ю. Показано, то у контакт! з гранульованим кат!он!тоы се-лективн!сгь щ'еГ мембрани наближаеться до селективнаст! кат1оиообм!ннс1 мембрани (до 95%).

Вивчено гщравлнну проннкн!сть мембрани УПМ-50; показано, що при накладенн! зовн!шнього постойного електричного поля (ЗПЕП) та незм!нн!й и^льност! сгружу пдропроннкнкть за лежать в!д йонноТ сили розчнну, що контахтуе з мембраною.

Запрспонован! метода знесолення води, що зводять до мЫмуму кон-центрацШку пслпрнзаа!» за рахунок розташузання йоаообм!нних мембран паралельно напрямку ЗПЕП та застосувашгя ун'толярного йоносбм1нного наповнюзача при ного одпочаснШ регенераци за рахунок йошв Н+ та ОН", яш гснеруються бтолярною мембраною.

ъиячамт. Розроблеио конструкцш, виготовлсн! при-стрсУ га оптитзозаи!' уыози Тх експлуатацП' для отримання зне-соленно! води з вихШко? водопроводноТ та глнбохознесолено! з вихщкоТ дистильованоТ. ЦГ пристроТ иожуть бути погладем! за основу апарат, як! б промислово випускалися. Енгрговктрати на отримання знесоленоТ води на порядок менш! в1д витрат при дистиляцшному отриманн! знесоленоГ води, що дуже вазклизо в уыовах енсргетичнсТ криэи, яку переживав зараз еконошка УкраУни.

Запропоновано методику внвчення електроосмосу на окремих гра-нулад, У ЗПЕП.

Запропоновано спооб роздиення та кониентрування компонент ,водких розчншв у меыбранних системах, шо включають поедкання йоно-

обИнних ra у г,гв?.ф1дьг( ш)йн1>х MCíftpai. Локагянс- що у випьдку, коли речовинн иають блшьку иоленулярк/ масу ябо протллезхнйй знак заряду, електроосмотичннй спос!3 осгд1ле:шя та конценгрування компоненте ро5чин1в оргвнтннл речтонн доси' Ь успешно може розв'язувати задач!, як! не можна созв': еги иетодоъ' уль'.-рафйътрацИ та зворотнього осмосу.

Робота янконувалась у рамкач на>ново-доел[дчииьких роб1т Ihcth-туту колоТаноГ xivfí ra xiwlí води Im. А.В.Луманськогс HAH УкраТни зНдно завдання 04.04.И 'СтЕорчти ra ocdoíth ьнробпицтво електромембранних anaparie та установок дат опр'анен.1Я по/чн" по загальносоюзн)й програм! 010.13 "Мембран! :а тегчодогй" в!д 1986 р., зНдко постанови ДКНТ Укра'шн № 12 в1с 04.05.92р. (№ держ. peecipauii UA 01009413), р!шенню бк>[ю В1м1лекпя xlvií та :;1м1чноТ тсхнолог1Т HAH УкраТни в1д 28.10.88 р., протокол Кч 12' {>"'* ;ieií .< реестр:-иЯ 01890005238) та а1д 27.11.90 р., протокол Ni 7 (№ ¡кастраи!" 019ГШ31787). р!шеиню ВчсноТ ради

!негитуту кшюТдно? jUhíi re xiwfi води 1к. А.В.Думанського HAH Уковгс" г-!л26(К,92 р., прою^ад (<&> я*«?», ^естр$1зПи UA 01004455 Р).

ÄnjeSütd« fí'sír-xr;. Mstepbrn дпсгртаЫйно1: робети допов1далп", i» VI Всесоюэн1й хонфгр^нцИ "Ей дарнстання йонозбы1нних MaTepiajiiB у промисловост! та алал!гичн1й jtímíT (ы. Воронеж, 1986 р.), на X та XII на ук,ов!и конфаргнц!! 1к;титугу голоТдно! xímíí та xImíT води 1м. Л.В.Дуианського HAH УхраТкч (ы. КиТз, 1997 та 1989 рр.).на 4-й Всесоюзен конфсренкЛ *Мембраио-сорбц1йнЗ пронеси та Гд застосування у народному господаpcTfii" (ы.Ватум!, !988р.). на 1-й Всесою?жй школ!-симлоз1уи) мелодия вче.их та cncuianicvm (м Юрмала. 1989 р.), не Vil Bcecotoiiim копфсремцР "Використання йоноэбмЫ'.шх ыатер!ал!в у промисловост! т» ан8л!тичн!Л (и. Воронеж, 1991 р.), на 11-му МЬюм-родному конгрес! з хЫЕчко? г«хнолсгл, усгаткузання та автожзтокн (м.Праге. Чйх!я, 2993>г 2-му Шжжроднему конгрсс! " ТехнссНя дембранних процесс " С 1ль Чэюо. Ire/!?, 1991).

За Н1твр1»ляк» £«?»ртаа'Лии ^оботя олубл!комно 5 статей, те»и 6 допоЫдей, отриыано ттенг УкрлТмн.

та peStevn. Дчтертдма ехяаяюткя »1 «ода, * розд!л¡а, основных зиснэгк)э, пгрелЗку л1г»ратурачд дж«р«л, що

цитуться (199 исйменування) та додатку. Роботу викладено на 159 сторонках друкованого тексту, воиа включав 41 м^люнок та 16 таблицы В додатох включено акт випробовування технолог!!. очищения р!дких крнстал!в з внкористанкям аяарату для огрныаня глибокознесоленноТ води на КиТвськону завод! *РИАП".

. ДмиюроцЬ} есобгзсго! участ!

Дйсертантом розглянуто га проанал1зовано дан! науковоТ л1тератури щодо тематики робота; вивчено в1дои1 та розроблено особист! теоретнчн! та' практичн! п!дходн для и виконання; одержано та 1нтерпретовано експериментальний иатер!ал дксертсиЯ.

Но миом* нпоспип

1. Результата втфювання та !нтерпретац|1я електроосмогнчного перенесения вали на широком) спектр! ультра- и микроф!льтрац1йних пол1мерних мембран, як! виробля». прсыислов1сть.

2. Екслериментвльне п1дгверджеиня /снування електроосмосу другого роду.

3. Результатн досл!джень електроосмотичноТ та г!дравл!чноТ проникност1 ультраф1льтрац1йноТ менбраНи УПМ-5С в р!зних умовах при вплив! зовн!шнього пост!йного електричного поля.

4. Конструкд!я, результата випробовувань та оптим!зац1я режим(в експлуатаиП електро1он1тннх апарат!в в умовгх мМмальноТ концентраций-но? поляризаци.

5. Елекгроосмотичний спос!б розд!лення та концентрування компоненте водних розчин!в у момбранних системах, що включають поеднания йонообм<нннх та ультраф1льтрац1йних мембран .

8М1СТ РОБОТИ

КтщшрацЦиа ошмрммц1я мембран тя проблема аалоб!-пюю 1я мбруднмшя у процоеах мембранного роад1пммм

В огляд! л!тературн даеться характеристика явищу концентраи}йноТ поляризацП иа йонообм1нних мембранах при накладенн! ЗПЕП, а та кож процгсн, як! супроводжують його, особливо при г.арсвищеин! гранична! иильяост! струпу ; зм1нв рН, Ыдкладення малорозчнннкх сал»& т всзарх-

н1 мембрани, збшьшення витраг електроенергПГ. Даеться докладне викла-дення метощв зниження концентращйноТ поляризащТ та зменшення ïï наслав: покращення пдравлчного режиму, використання йонообмшних наповнювач^в, реверс струму, попередня шдготовка води ! т. !нш. Аналогично розглядаеться проблема концентращйноТ поляризащТ та метода ïï запобТгання на незаряджених (ультра ф!льтрац!йних та звороткьосмотич-них) мембранах.

Робиться висновок, що проблеми концентращйноТ поляризащТ га . забруднення мембран були i залишаються центральними при експлуатащТ мембранноТ техн!ки. Використаш далеко не Bci можливост! зниження концентращйноТ поляризащТ при електрод1а'л1з! за рахунох б!льш рац!онального розм^щення йонообмшних матер!ал1в. • ■

Пор1вняно мало дослщжено законом1рност! робота електрод)ал!зних пристроТв, де зам!сть ан!онообм1нноТ мембрани використовуеться "нейтральна" (порувата д!афрагма). Публ1кац|й в ц!й облает! небагато й'в них не розглядаються процеси в таких системах комплексно, як прзвило обмежуючись лише визначенням залежност! пот!к - концентрация. Практично не розглядаються процеси масопереносу при накладенн! ЗПЕП на "нейтральнГ дафрагыи, котр1, як правило, опиняюгься "зарядженими" або за рахунок адсорбшТ компоненте розчину з йоногенними групами, або ж за рахунок йоногенннх гругт, що присутн! у самому матер!алi мембрани. На основ! анал1зу л!тературн окреслено коло задач, як1 вир1шуються у дисертацжный робот!.

Електромвмбронне хнесолювання води в у «дозах мМмальио! концентра ц!йноТ полярмэацИ. .

Знесолювання води у апаратах з напрямкоы.електричного_поля_пара: дельно плошин! мембран. Ефекти забруднення дом!шками, як! завжди присутн1 у вод!, п1дсилюються is зростанням напруженост! електричного поля. У цьому зв'язку викликае ¡нтерес разробка конструкций електро-1он!тних апарат!в, що знесолюють воду при м!»1малько можлнв!й напруженост! електричного пол(4. В цьому розд!л! розглянуго дза вар1анти компо-нувакня електрс:<;мбраннйх апарат!а з яшрфистмжяы "траднц1йних"

1:атср1ал1'г, • ¡-.йнооб-мннух мембран та гранульованчго ¡он!ту. Один з ник являс сабою ыембранкий пакет з!браний з йонообмшних мембран МК-40 та МА-40, як! чергукэться. М1жмембранна в!дстань 0,5 мм задавялася с!т-кой. По краях, ыембраки розташоват резинов! укладки. Апарат включае три лмери - знесолювання, катодну з катодом !з нержав'почоТ стал! п анода у з тлтановны анодом, що вкритий дтксидом марганцю.

Торець мембран контактуе з анюнообмшним та катЬнообмшним ма-тер1алом в такий способ, що при накладенш зовн!шнього електричного поля на. межах, утвореннх антиполярними ¡оштами, в!дбуваеться генерация Н+ та ОН"-йоив. (мал.1).

Були випробупан! р1зш вариант« конструкцшного оформления торцю

мембранного пакету. В пер-

Т'г-'

и

л \ ' ^и

он" отГТ 1»Т

шому вариант! б!полярна межа утворена електроосад-женням на торець мембранного пакету кат1он!ту КУ-2-8

. . „ . „ . .та ашошту ЭДЭ-10Г1 в1дпо-

1 - ашонообмшнин га 2 - капонооомшнии

матер1ал; К - катюнообмЫна та А - тюно- в®10- Розм'Р дисперговаинх обмшна мембрани; j1+ та ]г~ - йонн! потоки частинок Ьн!гу складав 5-50

в1дпов'1дно кат'юшв та ан!он1в.

... ыкм.

Мал.1

У другому вар1ант1

бтолярна межа утворювалася при контакт! йонообм1нноТ мембрани та антиполяркого йонообмшного волокна. Трет!й вар!ант в!др1зняеться в!д другого тим, що мембранний пакет був доповнений резиновимн вкладишами, як! ¡золшвалк б!полгрн! контакта от розчину, що зне-солюстьсп.

Част;, я а )онш }г~ вилучаеться з води за рахунок обм!ну на йонн Н+ и ОН-, що маяться у м мбранах, ! дал1 переноситься у електродн! камерн (перший механ!зы). Друга частина електром!груе з розчину у мембрану, а пот^м - у електродн! камери (другий механизм). Екв1валентна ыльюсть ион'ш Н+ та ОН* мае перенс ися 1з мембран.! в розчнн. При де-иЬералЬацК 0,001 М розчину КаС1 74 % соя! юшучдеться по г-сршэиу

механизму та 25 % - по другому механизму.

В апаратах ¡з змиианим шаром ;он!тов величина пигомого опору води екстремально залежить в!д ицльногг! струму, що ускладшое експлу-атац!ю електроюштних апаралв. У розглянутому апараг! питомий оп!р води (в циркулящйному режим1 знесолювання) безперервно зростае ¡з збЬъшенням струму, що проводить через мембранний пакет. Обов'язко-вою умовою глибоко? демшерал!зацц води е герметизащя тракту знесолювання, що виключае проникнення вуглекислого газу у воду.

Розглянуй варианта апарап'в дозволяють спростити експлуатацДю апарату за рахунок зниження Ймов1рност1 вщкладення на поверхш мембран забруднень. В той же час гака конструкщя апарлту мае ! суттев! недолги: мала поверхня розд|'лу с^аз юьпт - розчин (шо вщбиваегься на ш'нетищ ионного обмшу), "зайве" перенесения йош'в сол1 у електродн1 камери 1 низький вихщ за струмой у розрахунку на сол1, яю вилуються з води. Альтернатившш ршеннням е електрошш'тний апарат з засипкою ка-тюштом та анюштом. яш регенеруються потоком Н+ та ОН'-йош'в, щ.о утворюються на бщоляршй мембран!. При цьому потж водя послщошо проходить засипку катюьпгу, а поп'м ашошту. Викорнстаннп гранульо-ваних ¡оштов значно покращуе уиови ионного обмшу.

У запропонованому метод1 розм!щення йокообмшних матер!зл1в вя-ключаються бтолярш контакта юкообншних матер!ьл!в (за виключенням, власно, б!яолярно! мембрани). Тим самим зводяться до мшЫуму поляри-защйш ефекти та пов'язаш з ними процеси осадоутворення. Наявшсть безперервного струмопров!дного ланцюга з однотипких ¡онообмшних маге-р1алт,як1 частково знаходяться в Н+ или ОН" -форм!, (мал.2) дозволяв вести знесолювання при вдаосно низкш напруженное^ поля у камерах з гранульованим ¡ош'том - 10-20 В/см. В умовах експерименту при знесо-люванш водопровода! води кат!ошт переважно знаходиться у кальщевш та магшеши формах, (мал.2,а) але близько 20% повноУ обмшноГ е.мкост1 (П06) припадае на долю йону Н+, за рахунок яксго 1 здшсн.юеться йон-ннй обмш. У об'еш' аш'ошту гакок близько 15% смоли знаходиться у ОН*-форм1. Але ¡стопи змши прогийониого складу аношт/ пов'язан1. ¡з зм|'ною рН розчину (мал.2,б). Збйьшення рН розчнку веде до змедення

Бм1ст ЙО!»!З„ fed-Jt

«г

поегл

¡•/«л

по€°'

ЬуПЛЬРСКИСДСГКоТ ¡313НС£ЭГН в 6ÍK угзорсаня НСО3" та збшьшення його частки у шарах ашониту, що розта-шован! у капрямку потоку розчину. Глибоке помя'кшення води у камер1 з катюштом (до 0,1 мг-екв/дмЗ) з одночасник Ti п1дкисленИям ионами Н+, hk¡ генеруються, дозволяв запоб1гти вщкладенню солеи жорсткостК з анюнообм1нного боку бшолярноТ мембрани.

В умовах експеримент витра-ти електроенергН на знесолювання водопровдаюТ води до питомого опору . ■ _ р = 20 - 40 кОмсм не перевищували

/, СМ j

Компонентам склад KaTioHÍTy (а) 40 кВт год/мЗ. Витрата електро-

та анюмту (б) у anapari з б1поляр- снерш на зб!льшення питомого опору

ною мембраною ' дистильованоГ води у даапазонг 1 -

Мал. 2 о

' " * 3 МОм-см складае 0,2 кВт-год/м3.

1стотна залежн1сть витрат електроенерги на знесолювання води в!д режиму експлуатацп апарату вимагала пошуку режимш роботи електро-д!ализатору, що забезпечували б отримання води з максимальним пито-мим опором при ы1н1мальних енерговитратах.

В експеримент!, що був спланованним за методом Бокса-Ушсона, враховували залежн!сть питомого опору д!ал!зату в!д чотирьох незалеж-них фактор!в: щ!льносп струму, швидкост1 потоку, жорсткоеп вихщноТ води та спЧвв!дношення об*ем1в капошт : анюшт вщтовщно Хь х2, х3 та х4- Кожний з них мав два ф!ксоваш чисельних значения - píbhí - з m'i-н!мальним та максимальним значениям фактору.

Для щ!льност1 струму (x¡) вони складали вцшовщно 1 и 10 мл/см^; для швидкосп потоку (к2) 0,3 и 0,7 см/с; для вихщноТ жорсткосп (х3 ) -0,1 и 3,5 мг-екв/дмЗ ; для сгпввадношення кшькосп камер з kstíohítom та ан!ош'том (х4 ) 1:2 ,та 2:1; у - параметр опгимйаци - питомин*

електрнчний оп!р води.

Для фшсовгних значень фактору хз отриман1 р1вняння регресп, як! адекватно описують експеримснгальш дан!: для дистильовано! води

у =5,06-0,78x1+0,12x2 + 0,06х4 + 0,11х,х4 , (1)

для водопров!дноТ -

у =4,47-0,38х5+0,26х2-0,08x^2+0,12 х2х4 . (2)

Як. випливае з р1внянь, питомий отр води найбильш суттево залежить вщ вдльносп струму. В меныш'й М1"р1 на нього впливае швид-к!сть потоку та сшввщношення об'ем1в камер з кат!оштом та анюштом. Збьльшення щшьност! струму знижуе питомий оп!р води за ■ рахунок зм1-ни рН розчину. Ц! змши б!лыц пом!тн! у дистильован!й вод! з меншнм сольовим тлом. Пдаищекню питомого опору вода сприяе зб[льшення швндкост! потоку (хг), осшьки при цьому покращуеться масообмш м!ж 1он!том та розчинои. Сшввщношення об'ем!в кат!он!ту ан!он!ту (х^) ¡стот-не лише при знесолюванн! дистильвано'Г води: 1з зб!льшенням дол! ка-т!оп!ту питомий ошр д!ал!зату зростае.' При знесоленн! водопров!дно! води Л1н!йний коеф!ц!ент при Х4 незначущнй й внявляеться у зм!шаному ефект! з Хз 1з знаком плюс.

Величина рН знесоленоТ водопров1дноТ води також 1стотно залежить ЯК ВЩ ЦЦЛЬНОСП СТруму, ЩО ВИКОрИСТОВуеТЬСЯ, Так 1 В1Д швидкост1 потоку води. При цьому вплив швидкосг! потоку у б!ЛЫШЙ М1р1 прояв-ляеться при спшвщношенн! кат!снит:ан1он1т 2:1. Це, ймов!рно, пов'язано з р!зницею у сшвв!дношенн! величин струм!в, що проходить по паралельних каналах кат!он!т - розчин та пшон!т - розчин. В останньому випадку перенесения ОНЧошв з бшолярно! мембрани у розчин виклнкае його шдлужування. 1з зб!льшенням часткн анЗон!ту, очевидно, збмьшуеться роль обмшу ОН"-юн1в на сольов! йонн ан!он1ту (оск!льки у стац!-онарному режим! ан!ои!т головним чинои знаходиться у сольозш форм!). При дем1иерзл!згц|| дистнльованоГ води частка струму, що проходить через розчин, зм^ншуеться. При цьому ан1он!т голек^да чином знаходиться а ОН" -фсрм.1 1 йонний обк!н ОН"-йон2з розчкну на ссльев! пени ан!о«1ту практично зиключаеться. В цнх умовах рН роичку кв мае залежати в!д

- m -

сп!вв!дношення анЬк!г • кат!он!т, щэ и пЦтверджуеться у експериментЬ Макснмальне значения питомого опору. 3,2 МОмсм досягаеться при 1шльност1 струму 0,5 мА/смЗ. Для водопров1дно! вод! максимальный питомий оп1р 800 кОмсм отримано у д!апазон! щ!льностей струму 0,5 -1.0 мА/см2.

Аларат для отримання глибокоэнесоленоТ води бул випробований на КиГьському х!м!чному завод! "РИАЛ".

Отриман! результата св!дчать про те, що конструкц!я апарату, яка розглядаеться, д!лком працездатна. В той же час, у план! можливого забруднення йонообмшних магер!ал1в особливу турботу викликае використання гранульованого ашонгсу та ан!он!тових мембран. До недол!к!в можна в!днестн в!дносну складн!сть конструкцП апарату, 1стотне некорисне перенесения йон!в Н+, ОН- у камери концентрування.

У цьому зв'язку був розглянутий 1нший BapiaHT конструкцП електроюштного апарату, в я кому ашонообмшний матер!ал не викорис-товувався, а гранульований ¡он!т у камер! знесолювання мав зменшити напружешсть електричного поля та знизитн концентрацШну поляр!зац!к> на меж! розд1лу фаз розчин - ан!он!т. [ "

Для вивчення законом!рностей знесолювання водопров!дно1 води у апарат! такого типу була використана ком!рка, в як!й ан!окообм!нна мембрана була аам!нена на порувату даафрагму (мал. 3). В якост! по-руватоГ д!афрагми використовували пол!сульфонамщну ультраф!льтрац!йну мембрану УПМ-50 га пол!в!нилхлоркдну м!кроф!льтрац!йну мембрану ПВХ-0.1. При nepe6iry. посгШного електричного струму щ!льн1'сгю 4,5 мА/см2 у камер! 4 вЗдбувалося знесолення водопровщноТ води.

Найкращ'й1 результат знесолення був отриманий при використанш меыбрани УПМ-50 у сполученн! з кат1оштом (видалено 96% солей жор-сткост!). У той же час без кат!он!ту жорстюсть. понижувалася лише на 81%. Аналогично, при використаннг М1кроф!льтращйно1 мембрани результата знесолювання у присутност! капошту кращ!, н!ж у його в1дсутнкт1> (87% та 40% в!ддов!дно).

МК МК 1 « 1М Поэитивним був той

факт, що значения рН у камер! знесолювання та концентрування незначно в!др1зНЯЛИСЯ В1Д ВИХ-1ДНОГО значення, що говорить про в!дсутн!сть яких-небудь значинх поляр1зац!йних явищ на мембранах. Най-менш! в1дхилення були при викорнстанш мембрани УПМ-50 з кат!оштом, а нанб!льш1 значення пито-ыого опору були, кр!м того, обумовлен! найб!льшою

Найб1льш визначним у ц!й серЯ експеримент!в виявилося ¡нтенсив-не перенесения води з камери концентрування у камеру знесолення, прн-чому воно спостер!галося у вс!х випадках використання поруватоТ д1афраг-мн. Цей електроосыос 1стотно зростав при заповнюванн! камери знесолення кат)он1том. При введенн! у камеру знесолення кат!он!ту електроосмотичне перенесения води через УПМ-50 зростав з 9 до 15 дмЗ/ год м2, а через ПЗХ-0.1 - з 4 до 17 дм^/год-м^. У цьому зв'язку ви кликав 1нтерес анал!з цього явища як у теоретичному, так I у прикладному план!. Перш за все була зроблена спроба зв'язати зб!льшення елек-троосмотичного потоку з можливиы виникнениям електроосмосу другого роду.

Елоктрооееше другого раду.

Передбаченнй теоретично електроосмос другого роду довгий час не був вина&дений експериыеитшгьно. Як доказ я цього «факту, роз- .

гляделось енкайдгкня сун!жкого пронесу • мектрвфяр«у друтего роду (Дух!н С.О.

КЫСЦОДЫ

( Цир«уя) Вояопров1дна «ода

; и

• |Цир«уп) ВодопроЫдна вода

оча

I Циркуп.)

КУ-2-8

КМ030.3 N

вадопро«1диа юна

| Цириул.)

Мал.З

сгупшню знесолення.

if,? -

Елехтрсэсмос другого раду uas бутя результатом шшикнення об'емного заряду за межами звичайного подв! иного електричного шару в умовах сильноТ концентрацшноТ поляризацп, яка супроводжуе про-ходження надграничного струму через межу роздалу фаз ¡з змшою числа переносу електроьигруючих йошв або типу проводиьпсп.

Для вивчення електроосмотичноТ течи використовували звичайнии метод - м!кроскошчне спостереження за перем1щенням завшених у р1дин1 частинок, як! втягаються у u рух. Вим1рювання швидкост! частинок було можливим при значенн! електричного поля, що перевищувало 5 В/см.

Б1лыл яскраво доыиджуваний ефект проявляйся при значенш напруженное^ поля 39 В/см. На мал. 4 схематично представлен! вектори напруженное^ електричного поля, що були розрахован! стосовно до умов малих величин електропровцшосп р!дини у портнянш з електропровщшеттю гракули ioniry, що дозволяе вважати останню приблизно ¡зо-погенщйною. Це значило, що тангенщ'йна

noroKiB навколо гранули ка- складова поблизу поверхн! гранули багато

т1оннту при напруженное^

3 v менше нормально). Стршками показнии

електричного поля 10 с г

В/см. Цифри 61ля кривих - напрямок руху негативно заряджених

швидк!сть потоку, см/с

О *

Схема електроосмотичних

Мал. 4 1

Якби рух

частинок катюнпу вздовж лшш напруженост1 електричного поля, частинок визначався тшькн.. електрофорезом, пересуваючись вздовж лиий напруженост1 електричного поля, частники б мали формувати осад на частиш поверхш гранули, що. вцщовщае уыов1 0 > ©2 (при 0 < 02 критична направляюча швидкосп електрофорезу спрямована до поверхш гранули, при 0 > 02 - вщ. не!" ). 3 щеТ причини при 0 < 02 не ткьки мав бути вщеутнш електрофоретичний осад, але й вздовж лш1й електричного поля на значнш вщеяш вщ поверхш гранули 1ошту частинок теж не Мало бути. Част-нки разом ¡з ршино.ю рухаюгься по замкненнх траекториях, дв! з яких'схематично показана на мал. 4.

• Отрииан! ргзу.и.гатн свдаать про те, що у шсвдх контакту гранули ¡ошту з ультраф!льтрацшною мембраною за рахунок електроосмосу другого роду можливе локальне зниження тиску, яке мае збмьшувати потк води

• через мембрану.

Однак, у той же час, не можна було виключити й таку причину зб!льшення електроосмосу, як розташування ультрафиьтрацшно! мембрани у зош знесоленного розчину.

Порепвктипи вихорипонкз меибрснш« систем з порусат::-ми д!афршмамм для рэзд!лоиня компонентов содких розчин!а.

мембрани. Величину електроосмосу внзначали по шзидкост! перем!щення розчину у скляних трубках, що були з'еднаш гнучкими шлангами з камерами електроЛпчноУ ком!рки. Ко>.прка для вим1рювання електроосмо-тнчного потоку складалась з 4-х камер. Дш електродн! камери вщдшяли-ся вщ двох середшх мембранами МК-40. Дв1 середш були роздшен! мембраною, яка вивчалася. При цьому активиий шар завжди був направлений до катоду. Коли вилцрювання електроосмосу проводилися у присутност1 катюнообмшноГ смоли, останню розм1щували у середшй камер! з боку катоду м!ж кап'онообмшною та мембраною, що вивчалася.

Висою значения електроосмотичного потоку спостер1гаються при на-кладеш постшноУ електричноТ напругн на ультрафшьтрацшш мембрани, що були виготовлешоз пом1рно п'дроф|'льн!х пол1мер!'в. Причому пщ цим термшом розуг.пли Тх реальш електрокиетичш властивость а не Т1лыш т! що витшають з Гх х!м1чного складу. Так, наприклад, мембрана УПМ-50 та УПМ-20 створена на .основ! полкульфонамщу, який не мзв мати заряду. Однак у реальних умовах сиитезу сопол1меру сульфону та ам1ду приймають участь молекули д1хлоранпдр1ду, ям шдлягаючн пд.рол1зу, перетворються на карбоксильш групи, що надають негативний заряд поверхш пори. Це ж саме стосуеться й пол1амщнкх мембран (ПА-10, ПА-20 та ПА-50). У пол1-акрилттрильних мембранах (ПАН-10), наявш'сть . негативного заряду пов'зана з додаванням етаконовоГ кислоти (2-4%).

Анал13 отриманих результатов евщчить про те, до висока швид-

юсть електроосмотичного потоку може бути пов'яэана з рядом фактор1в:

1. Наявтстю розвиненоГ поруватоТ поверхн! пом1рно г!дроф!льних мембран. Для них мембран характер«! два ендотерм!чни переходи на ендограмах, знягих методом даференщйноУ скануючо! калор!метр!Т (ДСК) побчизу 269.5 К та 271.5 К. що вцшовщае двом станам води, що замерзав, ! чч» знаходиться у порах з рад! усом г=100 А« та г=200 А. В той же час, на ендотермах ДСК г1дроф1льних та г1дрофобних мембран е лише по одному ендотерм!чному переходу коло 270 К, тобто кап1лярно сконденсована вода знаходиться у б!дьш вузькому поровому простор! з г=100 А. •

2. Присутнютю ыалополярних активних . груп, як! не Ictotho збшьшують щшьн'сть та в'язюсть води поблизу стШок пор, що сприяе полегшеному перенесению води через пори мембрани.

3. Певним поеднанням т ту пол ¡меру та розмфу пор. Так анал|з даних для ряду мембран ПА-10 • ПА-20 - ПА-50 з рад1усом пор в!дпов!дно 100 А, 100 й 200 А та б!льше 200 А.показуе, що для даного пол1меру 1снуе певна оптимальна порувап'сгь, яка забезпечуе максимальний елек-троосмотичний пот!к. У даному випадку це пори а рад!усом г=100 та 200А. Таким чином, на п1дстав1 отриманих даних можно зробити висно-вок, що максимальннй електроосмотичний пот!к буде спостер!гатися при накладенн1 постшного електричного поля на пом!рно г1дроф!льн1 (пдрофобн!) мембрани, що мають з одного боку максимально розвинену поверхню пор, яка мае заряд, are при цьому структурування у пор! ы!н1-мальне. У подальших досл!дженкях нами була вибрана пол1сульфонам1дна ультраф!льтрац!йна мембрана УП Ч-50, яка у присутност! кат1ои1ту КУ-2-8 мала максимальн! значения електроосиотичного потоку.

Вивчения електроосмосу через мембрану УПМ-50 у розчкнах хлориду натр!ю Вивчення електроосмосу в залежност! в!д р1зних параметр^ роэчину проводилося на пол!сульфонам1дн1й мембран1 УПМ-50, як на такШ, що мала найвг щий А найстаб!льн(ший електроосмотичний пот!к серед вивчених мембран. Виб!р роэчину хлориду натр1я у багатьох експериментах був сбумовлений частою його присутн!стю у розчкнах pisHHX оргсн!чних речосии, що п!длягають концентруванкю: л!карсышх препарат!в, бактер1адынш середовшц, орган!чних фар5ник!з i т. !к. У

Йапаго«! йонноТ сили розчину 1--0-0.1 М. та ш]льност1 електричного струму 1=0.25-5.0 мА/см2 величина швидкосп електроосмотичного патоку V зб!льшуеться i3 зменшенням IohhoT сили та з ростом щ1льност! електричного струму . Незалежно В1'д щЬпьност! струму при йонн1й сил1 1=0.1М (концентрац!я иаближена до ф1зиолопчного розчину) електроос-мос незначний, але суттево зростае i3'зменшенням йонноТ сили.

У плаш досл!дження закономерностей електроосмосу через мембрану у розчинах р1'зного складу електроосмотичний потш вим1'рявся у розчинах таких солей:

NaCl KCl MgCl2 CaCl2 . Na2S04 K2SO4 MgS04 CaSC>4 Na3P04 K3PO4 Електроосмотичний потк у эначнш i.iipi зал ежить вщ йоного складу рочину. При незмшн!и йокнш скл! розчину величина електроосмотичного потоку зменшувалась у ряду катюш'в 1з загальним анюном С1" Са2+ > Mg+2 > Na+« К+' У ряду катюш'в ¡з загальним анюном SO42- ряд мае вид

Са2+ > Na+ ® К+ > Mg2+ Характерною особливктю е перем1щення кат1ону Mg2+ ¡3 другого м!сця у ряду хлорид!в на останне -у ряду сульфапв. Це може бути пов'я-. заним 1з сильним структуроутворенням води у розчиш сульфату магн!к>.

У ортрфосфат!в величина електроосмотичного потоку зменшуеться в!д ортофосфату кал1я до ортофосфату натр1ю.

Для розчишв солей ¡з загальним каноном Na+ та К+ елекгроосмос понижуеться у ряду анюшв

РО4З- > S042- > С1-Було розглянуто вплив р|зних факторов на величину електроосмотичного потоку, розраховаи величини ^-потенидалу поверхш пори з ура-хуваиням поверхневоТ електропровщност!, Л1'тературн1 дан! по числам пд-ратаци йошв, розраховане сш'вв!дношення юлькосп замерзаючоТ та зв'яза-ноТ води Kw. У ряду катюша i3 загальним анюном CI" значения електроосмотичного потоку корелюе як 1з величиною дзета-потенц!алу пори мем-

брани, так i з величиною Kw при р!зних значениях щ!льност1 струму.

У ряду KarioHis ¡з загальним антном SO^- и РО4З- спостер1гаеться пряма корелящя т!льки з величиною Kw. Переыпцення ж кат!ону 1з

другого м1сця у ряду 1з загальним анюном хлору на останне мкце у ряду cv.T- -p'iTiB, як вже згадувалось, поз'язано 1з значним структуроутворенням у пог! аембраки. Воно понижуе рухоыкть прилеглих до поверхн! молекул води, що к!нець кшцеМ призводить до зменшення електроосмотичного потоку.

V-105, см/с К w

MgCl2 КС1 Na2S04 MgS04 Na3P04

Зм1на електроосмотичного потоку V (б1ла д!аграма) та сшвв!дношення замерзаючо'1 та зв'язаноТ води у юрах К ^темна) у мембран! УПМ-50 у розчинах рЬних елекгролтв з йотою силою I = 0.01 М (вдльн!сть струму 4 мА/см^ )

Мал. 5

Корелящю м1ж величиною ел;ктроосмосу та параметром Ку/ видно на мал. 5, де подана залежн!сть К^ в!д складу розчину для мембрани, яка працювала при шдльност1 струму 3 мА/см2. Таким чином, електросмо-тичнин пот1к в значнш м1р1 визначаеться присутшми у розчин! ан1онами та кат!онами.

Введения у контакт з ультрафкьтрацШною мембраною УПМ-50 граиульошшого 1он1ту призводить до Г огного збкьшення електроосмосу .

Максималышй електроосмотнчинй пот!к спостер!гаеться у дчетк-

ОЙЮ ° 0 02

I, м

п -

льоздн!й вод! (1=0) (мал.6). Най-

б!льший ефяст доспгаеться при

зб1льшенн1 Щ!льност1 струму та соле-

вм!сту розчину до йонноТ сили 0.05,

тобто в тих умовах, коли-е в ¡дч у гний

ефект знесолювання у зон] ультра-

ф!льтру.

Угворения зони знесоленого

розчину у порах ультраф!льграц1йноТ

0 0» о. ю о и иембрани пщтверджуеться вим1рю-

ванням пад'ння напруги у мембран-Залежн1сть швидкост! електроосмо-

тичного потоку V через Мембрану н!й систем!. Внесения у камеру

УПМ-50 в!д йонно! снли при р!зних електрохМчноТ ком1рки гранульо-ицльностях струму (цифри б!ля

кривых) у розчин! хлориду натрию ваного !ошту у нашому внпадку не

при наявност! катеониту КУ-2-8 призводить до градищйного зменшен-(сущльна) та без нього(пунктирна)

5 ня напруги за рахунок б1льш високо1

елекгропров1дносл двохфазноТ сис-

теми. Навпаки, падшня напруги збмьшуеться з-за зб!льшення елек-

троопору. ультраф1льтр3ц1йн01 мембранн, точтше знесоленого розчину у и

порах.

Вивчено вплив кат!онного та ан1"онного складу розчин!в на величину електроосмотичного потоку через мембрану УПМ-50 у присутност! ка-тюшту КУ-2-8. Вим!ри електроосомосу у присутност1 катюн!ту виконано у розчинах тих же солей, й у тих же умовах, що й при його вщсутностк

У ряду розчинт солей ¡з загальним аш'оном хлору ряд катюшв в залежност! в!д величини електроосмосу стае таким .. N3+ « К+ > Са+2 > У ряду катюшв ¡з загальним аш'оном БО"^ теж вщбуваёться змша порядку на

М&+2 « Са+2 > N3+ > К+ У ряду катюшв ¡з загальним аш'оном РОЗ4 величина електроосмосу у ортофосфагу натр1я стае вище ш'ж у оргофосфатд кал^ю.

ну, 1 - ЦЦЛЬН'СТЬ струму, мА/см^)

j Коеф!щгнте зб!льшення

Коефщенти збшьшення електроосмотич- сели чини електроосмосу при ного потоку через мембрану УПМ-50 в внесен1 кат|он|ту сильн0 присутност1 катиониту КУ-2-8 у розчинах

р1зних електролтв (I - йонна сила розчи-залежать вщ природи розчину й

досягають у сульфата магшю величини 57.6 (таб. 1). Таким чином, внесения катюшту у в!д-повщнш форм1 значною м1рою зы!шое характер залежностей, яш були у його вщсутшсть.

НаШльш ймов!рною причиною збьпьшення електроосмо-тичного потоку у мембран! УПМ-50 е збшьшення значения електрокшетичного потенщалу внаслщок зниження концентращТ розчину у пор1. При цьому в уыовах зниження концентращТ також вщбуваються змши у характер! структуроутворелня водних класгер!в у пор! за ра-хунок утворення шару знесо-

Загаль- Пара Катюни

ний метр

ан!он

I, ¿г №а+- К1" Г^+2са+2

М мА/с

м2

0.01 4.0 12.98.87 3.712.31

0.01 3.0 9.169.112.411.65

ст-

0.005 4.0 5.926.112.494.19

0.005 3.0 4.705.282.24 4.19

0.01 4.0 3.85 2.35 53.8 3.37

0.01 3.0 3.44 2.28 55.5 3.37

аз^

0.005 4.0 5.082.6143.02.55

0.005 3.0 6.681.97 57.64.63

0.01 4.0 6.171.98

0.01 3.0 5.371.54/

гсг34

0.005 4.0 5.071.54

0.005 3.0 4.091.33

леного розчину.

Селек^ившсть ыамбрани УПМ-ГЮ при електрод!ал"1з1. Висновок про

\

суттеву роль знесолення розчину у порах ультрафшьращйноТ мембрани 1, в1дпов1дно, змшу структура подвШного електричного шару стшок пор шд-тверджуеться залекшстю и електроселективност! вщ концентраци контак-туючого розчину. У 0,05 М розчин! хлориду на тр'ио мембран а практично неселективна.

При щй концентращТ слектролггу у даапазош щшьност! струму 2,520,0 мА/см2 вих1д по струму йон!в хлору, й вщповщно селектившсть мембрани практично не мшяеться. Це обумовлено вщносно малою змшою поверхневоТ концентращТ електрол!'ту, нав!'ть при використанш

• 10 -

максимально! пцльност) струму 20 мА/см2.

Залежшсть селоктнвиосп мембрани УПМ-50 сщ 1щ'льност1 струму спостер1гаеться при заповнен! камери з боку катоду гранульованим !он!-том КУ-2-8. У пьо::у випадку акгивний шар ультрафшьтращйно1 мембрани опиняеться у зон! дифузшного шару гранул юшту, де понижена концент-ращя електрол1ту. Ефект понижения концентрат"!' електрол1ту у дифу-зшному шар! бшя поверхн1 юшту проявляется у б|'лышй мф1, оск!льки число переносу капошв у катюнт сутгево перевищуе Гх число переносу у УПМ-50. Одиочасно заповнення камер по обидва боки в(д мембрани гра- _ нульовакими !он!тами КУ-2-8 та АВ-17 в!дпош'дно забезпечуе подальше зниження конценграцп електролиту у поверхш ультрафшьтрацшноТ мембрани. При цьому селектившсть УПМ-50 зростае 1 в певних умовах (СмаС1"0.01 М, / - 20 пА/см^) до значения селективност! катюнообмш-них мембран (95%).

Вшшв_зсвд1шнього електричиого_лоля_на_лдравл1чну_лрош1)ишв1сть н?мбрани_ УПМ-50. 3 метою ошнки впливу ЗПЕП на структуру полшеру мембрани нами дослужено його вплив на пдропроииклизость. Показано, ш.о при ди ЗПЕП на мембрану вщбуваеться и зниження. При незмшнш цЦльност! струму (¡=4 ыА/см2) ефект зниження пдравл1чноТ проникливо-сг! К/,, макснмальний при обробщ п у дистильован!й вод! I зменшуеться у розчиш хлориду натр1ю по м!р1 збшьшення його концентраци .

Цей ефект зменшення пдравл!чноТ проникливост! мембрани, скорш за все, пов'язаний ¡3 роз1гр1'вом розчину та усадкою мембрани. Роз!гр1-в та усадка зростають по мф! зниження .електропров!дност1 розчину. Зм!ни максимяльн! у дистильован!и под!. Подальше викоркстання того ж зразка мембрани у розчинах хлориду натрш, обробленого спочатку у дистильова-н!й вод!, вже не призводить до зышп и г!дропроникливост1.

перунатих^шафрахг^ Меыбранш ап^рати, як! пор яд з йонообмшшшн ма-ють також ультра- та ии:ск>ф1льтр?.пйи1 мембрлни, дозполяють розшнрмтк д!апзсон сиксрнстання «Ембралио: ?ехи!ки. »я пег пг стссустьея

рг;иизакП' преоесЬ ел?ктроосноги<шсго чскгетрупзшв> та розд1лешя

мк

Д МК

+ 1

+

• уэо

1 1 2 3 4

компонент!в розчину з близькою молекулярном) масЬю, але як! вщр!зня-ються наявн1сттю (знаком) заряду,

У апарат!, що схематично показаний на мал.7, можка роздгляти компоненги розчину з близькою молекулярною масою, що не вдаеться при звичайн1й орган!зац!Т ба-

Умовна схема ком!рки з поруватою ромембранного процесу. Однак обо-д!афрагмою для розд!лення та кон- В.ЗК0К)Ю ю 1зацТ процесу дснтрування розчишв орган¡чних

речовин; МК-катюнообм!нна мем- мае бути р!зниця у знаку заряду

брана, Д - порувата д!афрагма. коылонент1в, Як1 розд!ляються, або Мал.7

в|дсутн1сть заряду у одного з них. Сумш компонент подаеться-докамери 2 (мал.7). При накладенн! ЗПЕП позитивно заряджений компонент електромгруе та переноситься електро-, осмогичним потоком (з в1дпов!дним;прогийоном) у камеру 3/

У випадку електронейтрального компоненту масоперенос в!дбу-ваеться за рахунок електроосмотичного потоку та дифузИ. Негативно заряджений компонент разом 1з протийоном концентруеться у камер! 2. Електромембранний апарат працював у двох режимах:

I - розчин, що очищувався, одночасно подався до камери очистки 3 та концентрування 2.

II - розчин, що очищувався, годавався до камери концентрування 2, а до камери очистки 3 • дистильовану воду.

Введения йонообм!нних мат«1)1ал1в до камери очистки дозволяв з&льшити ступ!нь очистки розчину э 20 до 52-60% при експлуатацИ апа-рату по схем! I. При цьому ступ1нь концентрування розчину зб!льшуеться у 2,4 -2,6 рази.

При використанн! схеми К ступ!нь очистки розчину зросла э 80% до 96-99% при одночасному »б!льшенн! ступешо концентрування у 4.8-6.7

V ■

рази.

Огнсн-s!

1. При дзслщкення законом ¡рностей електромасопереносу у мем-бранних системах з йонообм!нними та ультрафильтрац!йними мембранами, що чергуються, вивчено закоком!рност1 електроосмотичного переносу води на широкому спектр! ультра- та м!кроф1льтрац1йних мембран. Показано, що найб!лш! значения електроосмотичного потоку досягаються на пом!рно НдрофЬльних (г!дрофобних) мембранах. Це пов'язуеться з опти-мальним св!вв1дношенням рухомост! та структурування води у мембран).

2. Знайдено аномально висок! значения електроосмотичного потоку Kpisb ультраф1льтрац!йну мембрану при досл1дженн1 законом 1рностей електромасопереносу у елекгро!он1тному апарат! з йонообм(нними та ультрафильтраиЛйними мембранами, що чергуються. Було показано, що головна причина цього явища лежить у розповсюдженн! зони знесоленого розчину у область розм1щення ульграфильтрац!йноТ мембранн.

3. Вперше експернментально п(дтверджено (снування електроосмосу другого роду.

4. Детально досл!джено законом!рност! електромасопереносу чер<;э мембрану УПМ-50, отримано залежност! електроосмотичного потоку eb ГюнноТ си ли розчину, щ1льност1 струму, дзета-потенц1алу та сп1пв1дношен ня води, що замерзае та эв'заноТу порах мембранн. Показано, що контакт нембрани з kbtíohítcm значно (до 95%) зб!льшуе селектившсть мембранн по ка'т!онам. Вивчено г!дравл(чну прониклив1сгь мембранн УПМ-50 без та при накладенш ЗПЕГ1. Показано, що проходження електрнчного струму через мембрану зм!нюе » г1дравл!чну проннкливкть.

5. Було запропоновано та випробоэано метод энееолюшшня води, що поеднуе йонообммну сорбцно з електромембранним видаленням сорбова-них ñohib. Кат1он!т та bhIohít при цьому знаходиться в частково в!дрегене-рованому стан! за рахунок безперервноТ генерацр» Н+ и ОН-- üohíb на б1полярн1й иембран!. Було отримано р!вняння perpecií, uto враховують вплнв (шльност! струму, швидкост! потоку, сп!вв1дношення об'«м!в ан1он!ту та каг!си1гу та вихШноТ жореткост! води на величину питомото опору знесолеко! води.

6. Було запропсневаио та гятреНацтяясг рях пришш&оэо помех

елсетрокгыЗрашшх ansparis, що забезпзчують дем1нерал!заШю води в

уьозах мМаалыки ко,.ц.ентрац1йно1 поляризации

7 Було эапропоноьано та запатентовано в УкраТ'м! метод

елскгроч,-линцого ксниентруваннп орган1чннх речсвин рЬноТ придан.

Оас-эза! (шультол) джергацП шисяедеи© у роботах i

1. Рьдчекко ЮМ., Пономарев М.И. Электроионитное обессоливание псг.и и условиях непрерывной регенерации ионита / / Тез. докл. 6-й Всесоюзной научной конференции "Применение ионитов в иро-кышенизсти и аналитической химии". - Воронеж, 1986. - с.42.

2. Радченко Ю.М., Поноигрев М.И., Гребенюк В.Д. Обессоливание воды в аппаратах с направлением электрического поля параллельно плоскости мембран // Химия и те<нология еоды. - ¡988. 10, №1. С.50-53.

3. Радченко Ю.М., Пономарев М.И. Обессоливание маломинерализо-вькых код в электронембраиьоы аппарате с непрерывной регенерацией ионитов // Тез. докл. на 4-й Всеес;озно?з конференции "Мекб-: рано сорбционные процессы и их применние в народном хозяйстве" -г.Батуми, 1988г.- с.88-89.

4. Радченко Ю.М., Пономарев М.И., Гребенюк В.Д. Деминерализация воды в злектроионитнои аппапрате с непрерывной регененрацией ионитов ( / Химия и технология воды. - 1989. - LL, Ni 8. С.745-748.

5. Радченко Ю.М., Пономарев М.И., Гребенюк В.Д. Оптимизация процесса обессоливание в аш апрате с непрерывной регененрацией ноиообаишых материалов // Химия и технология роды. • 19ЭД, 12. №1. -С.381-384.

(>. Радченко Ю.М.. Пономарев МИ.," Г|*бенк». В.Д, Оитимижиши процесса обессоливания наломнк'ерэлизоыапммк вод и -.дсктроионш-ном «ппапрате / / Тез. докл. 1-й Всесоюзной школе симпозиуме мо лодых ученых и специалистов - г.Юрыала. - Рига. 1989г. c.4f>.

7. Дух'ш С.С., Поиомарьов M.I., Радченко Ю.М., Шендрик O.P. Елгктроосмос другого роду / / ДоновЩ АН У PCP, Сер. Б, Геол., я!а.та Giws. науки. - 1989. - №12. - С.29-35.

8. Радченко ЮЖ. Пономарев М.И..Левдрик O.P. Электрохимические

oo.l; г-v ультрг рильтрашю.чгшх ыснбран // Тез.дохл. 7-й Все-союзнсй научной конференции "Применение ионитоз а промышленности и аналитической химии". - г. Воронеж, 1986г.-С. 186.

9. Радченко Ю.М., Пономарев М.И.ДЛендрик О.Р. Селективность мембраны УПМ-50 при электродиализе / / Химия н технология воды. -1992. -14, №7. - С.525-528.

10. Патент № 841 (Укра'ша), МПК» В 01 D 13/02. Спос!б очисткн вод-них розчишв в!д оргашчних дом1шок / М.И.Пономарьов, Ю.М. Рад-

(

ченко, О.Р.Шендрик та in. \

11.Ponomarev M.I., Radchenko Y.M., Atamanenko I.D., Shendrik O.R. Electromass transfer, structure and -ater state In the ultrafiltration membrane UPM-50 in external electric field // Thes. of 11th International Congress of Engineering, Chemical Equipment Design and Automation. - Praha. - 1993.- P. 74.

12. Ponomarev M.I..Radchenko Y.M., Shendrik O.R., Atamanenko I.D. Electromembrane separation and concentration on ultrafiltration membrane // Thes. of 2nd Int. Congr. "Environmental Management with Membranes" 24-28 April 1994, - H Ciocco, Italy - Oxford.- 1994

Радченко Юрий Михайлович Элактроедембраниыа процзсси в успок&пя кетгцснтрт^снкой поляризация ьшмбртя

На соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности - 02.00.11 - коллоидная химия

Киевский институт коллоидной химки и химии воды НЛН Украины, _ .

IS94

Защищаются 12 научных работ, содержащих результаты экспериментов и их интерпретацию, описание конструкций электромемб^анных устройств, способов обессолиаания и концентрирования водных растворов.

Установлено, что при контакте ультрафильтрацкониой мекбрзны с гранулировании ионитом через нее возникает сильный алектроосмотичес-кий поток; экспериментально подтверждено существование электроосмоса

второго рода; изучены свойства полисульфонполиамидной мембраны УПМ-50 в постоянном электрическом поле; предложены методы обес-соливания воды, сводящие к минимуму концентрационную поляризацию за счет расположения ионообменных мембран параллельно направлению злехтрического поля и применения униполярного ионообменного материала при его одновременной регенерации биполярной мембраной

Электромембранный, электроосмос, обессоливание, концетрирование

Radchenko Yuriy Mlchaylovlch

Hectromembraite processes In conditions of minimal concentration polarization of membranes

Seek for of Phi. D degree (colloidal chemistry)

Kiev's institute colloidal and water chemistry Ukrainian National Academy of Science, 1994

12 scientific works are defending, which contain results of measurements and its interpretation, description of construction of

electromembrane apparatus and methods of concentration arid

' t ,

demoralization of water solution.

It was discovered that at contact of ultrafiltration membrane with thfe grains of ion exchanger arise large electroosrtt'Otic flow. It is confirfti ttife existing of electrooamosis-two. It was investigate ¡№ф6И1ез of polysuifttfl&HUi! ultrafiltration membrane UPM-50 in presence ttt dlnect electric field; it id suggested methods of desalination of water which decrease the concentration polarization due to disjk&itioti of ion exchange membrane parallel Ш glgfctric current and Usirtg Unipotai" iah fexthange material during its regeneration by the bipolar itifehibraite.

Electrotflferilbhifi«, elSctr&osrtiBsIs, desalination, concentration, separation.