|
|
[ На предыдущую главу]
5. Изменение эксплуатационных свойств мембран
Как показано выше, обработка всех исследованных мембран техническим фтором позволяет улучшать их селективные свойства по всем тестировочным парам газов при одновременном уменьшении их проницаемости. Такой вид зависимости взаимовлияния в координатах 'селективность - производительность' характерен для подавляющего большинства полимерных мембран. Поэтому большой практический интерес представляет вопрос эффективности применения модифицированных мембран в реальных технологических условиях, иными словами, их 'эксплуатационные' свойства.
На рис. 6 показана зависимость значений функции выбора мембраны Серагель от степени ее фторирования. Видно, что для исследуемых пар зависимости имеют различный характер. Например, для пар типа 'маленький - большой' (H2/CH4, Не/N2) значение функции выбора значительно уменьшается на начальном участке зависимости (до d
/d
F = 0,03¸
0,05). В дальнейшем значения функции выбора продолжают уменьшаться, но изменения их значений носят более плавный характер. Для практического разделения таких пар газов получение мембран с минимально возможными значениями функции выбора может быть нецелесообразно и критерием выбора должна быть абсолютная величина проницаемости по более проникающему компоненту или селективности.
Для пары СО 2/CH4 на кривой зависимости fВ = f(d
F/d
) наблюдается характерный минимум. На ее примере наиболее четко видна возможность точного подбора условий модификации для получения мембраны, обладающей оптимальными свойствами для разделения конкретной пары газов.
Для пары O 2/N2, напротив, наблюдается постоянный рост значений функции выбора от толщины фторированного слоя. Такая модифицированная мембрана может достаточно эффективно использоваться только там, где необходимо высокое обогащение в одну ступень и нет острой необходимости в высокой производительности (например, для решения некоторых задач в медицине и медицинской промышленности).
С эксплуатационной точки зрения помимо изменения селективных свойств огромное значение приобретает величина функции выбора. Только совместное рассмотрение получаемых при модификации значений селективности и функции выбора позволяет дать наиболее обоснованные рекомендации о целесообразности использования конкретных мембран для разделения рассматриваемых пар газов.
Для наглядности проведем такую оценку рассматриваемых мембран при разделении рассматриваемых пар газов. С целью получения сопоставимых результатов все сравниваемые мембраны модифицировались в идентичных условиях: неразбавленный технический фтор при давлении 0,02 МПа и температуре 293 К.
Если рассматривать изменение только разделительных свойств, то, безусловно, самой эффективной для разделения пары O 2/N2 (рис. 7) является мембрана из ПС, чьи, даже исходные, разделительные характеристики выше, чем у других мембран. Однако если принять во внимание значительно более высокие значения функции выбора, то можно сделать вывод, что применение мембраны из ПС для разделения этой пары при прочих равных условиях (например, толщина селективного слоя) совершенно нецелесообразно.
Для разделения пар H2/CH4 (рис. 8) и He/N2 наилучшей является мембрана ПС, обладающая как максимальными разделительными характеристиками, так и минимальными значениями функции выбора.
Наиболее сложно провести сравнение эффективности мембран по паре СО 2/CH4 (рис. 9). Значительно большей селективностью обладает ПС. Однако с учетом значений функции выбора невозможно однозначно сказать, какая мембрана - ПС или Серагель - будет более эффективна.
Полученные результаты сравнения относятся исключительно к гомогенным образцам мембран. При переходе к композиционным или асимметричным образцам тех же мембран необходимо аналогичное сравнение с учетом уже не коэффициента проницаемости, а проницаемости. При этом определяющее значение могут иметь не селективные свойства мембраны, а толщина селективного слоя.
[ На следующую главу] [На Содержание]
Copyright ї
|
|
|
