|
|
[ На предыдущий раздел]
4.3. Использование селективных и производительных характеристик
для определения толщины селективного слоя УФ мембран
Толщина селективного слоя ( lS) является, наряду с размером пор, основной характеристикой структуры УФ мембраны. Определение толщины селективного слоя является достаточно сложной задачей, что связано как с неопределенностью самого этого понятия, так и с необходимостью применения сложных и трудоемких методик для определения величины lS (см., например, [10]). Однако оценка толщины селективного слоя мембраны может быть успешно проведена с использованием данных калибровки [8].
Так, подставляя (4) в уравнение Хаагена-Пуазейля и используя связь между стоксовским радиусом и массой молекулы глобулярного белка (2), можно получить выражение для определения величины lS с использованием только производительных и селективных характеристик мембраны:
|
Jo = K2(  )-1ML0,76 ,
|
(11) |
где J0 - поток воды при давлении 1 атм, К2 = 1,96 10-13 (г/моль)-0,76 м2/с - постоянная, а f0 - эффективная пористость.
Определяемая по (11) величина ( lS/f0), имеет усреднение вида
где суммирование идет по слоям мембраны ( lSi), имеющим постоянные значения радиуса пор (Rhi) и пористости (f0i).
Погрешность определения приведенной толщины селективного слоя определяется погрешностью критического отношения ~50%, точностью определения фильтрационного потока ~10% и величины MWCO ~10-20% и составляет величину ~80%. Если учесть, однако, что диапазон изменения величины lS составляет около 4-х порядков (от 102 мкм для изотропных до 10-2 мкм для асимметричных мембран), такую точность определения толщины селективного слоя можно признать вполне удовлетворительной.
Большим достоинством уравнения (11) является его универсальный характер, поскольку определение ( lS/f0) проводится с использованием только фильтрационных методов, что позволяет анализировать любые типы УФ мембран*.
Уравнение (11) является основой для современной системы классификации УФ мембран по толщине селективного слоя [33]. Так, если данные для серии УФ мембран, различающихся по размерам пор ( ML), но имеющих постоянное отношение (lS/f0), нанести на классификационную диаграмму log J0(log ML), точки должны лечь на прямую с наклоном 0,76 к оси абсцисс. Линия АВ, нормальная серии прямых с постоянными отношениями (lS/f0), является осью этого параметра (рис. 7).
Наиболее интересным является факт, что, когда на такую диаграмму нанесли значения MWCO и проницаемостей для основных серий коммерческих мембран, точки для каждой серии легли на прямую с постоянной величиной (lS/f0), т. е. оказалось, что мембраны одной серии характеризуются, как правило, постоянной приведенной толщиной селективного слоя [33, 8].
Учитывая, что пористость высокоасимметричных мембран достигает десятых долей процента [10, 11], видно, что толщина селективного слоя может варьироваться от величины ~100 мкм (изотропные мембраны Сарториус SM-115-121 и Владипор УАМ) до 10-2 мкм (предельно асимметричные мембраны Диафло РМ и Гельман, Омега). При этом, поскольку при построении диаграммы используются только селективные и производительные характеристики мембран, возникает возможность наглядно сопоставлять любые произвольные мембраны по их структурным характеристикам, а также сравнить их с мембранами основных коммерческих серий.
[ На следующий раздел] [На Содержание]
Copyright ї
|
|
|
( 
) ,