Очистка коллоидов. Мембраны и мембранные процессы

Диализ – метод очистки коллоидных растворов или растворов ВМС от содержащихся в них примесей в виде ионов или молекул, способных проникать через полупроницаемую мембрану. Примеси в результате диффузии из области с большей концентрацией самопроизвольно переходят в раствор с меньшей концентрацией, который периодически меняется. На рис. 7.11. представлена схема прибора – диализатора.

В электродиализе (рис. 7.11,б) для ускорения процесса используют электрический ток. Электродиализатор разделен чередующимися катионитовыми и анионитовыми мембранами, образующими поочередно концентрирующие и обессоливающие камеры. Через систему пропускают постоянный ток, под действием которого катионы, двигаясь к катоду, проникают через катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми, а анионы, двигаясь к аноду, задерживаются катионитовыми мембранами. В результате ионы обеих знаков выводятся в концентрирующие камеры.

а)	б)

Рис. 7.11. Схема диализа (а), электродиализа (б):

(а): 1 – дисперсионная среда (чистая жидкость); 2 – коллоидный раствор; 3 – полупроницаемая мембрана; 5 – поток примесей.

(б): 1 – коллоидный раствор; 2 – полупроницаемая мембрана; 3 – электроды; 4 – патрубки для подвода и отвода жидкости.

Электродиализатор разделен чередующимися катионитовыми и анионитовыми мембранами, образующими поочередно концентрирующие и обессоливающие камеры. Через систему пропускают постоянный ток, под действием которого катионы, двигаясь к катоду, проникают через катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми, а анионы, двигаясь к аноду, задерживаются катионитовыми мембранами. В результате ионы обеих знаков выводятся в концентрирующие камеры.

Мембраны для электродиализаторов изготовляют в виде гибких листов прямоугольной формы, в виде рулонов из термопластичного полимера (полиэтилен, полипропилен и др.) и ионообменных смол. Ионообменные мембраны имеют заряженные группы, связанные с матрицей мембраны. Ионы из состава этих групп обмениваются на ионы того же знака из раствора.

Некоторые мембраны сравнительно инертные в электрическом отношении, как, например, мембраны из ацетата целлюлозы, используют для опреснения воды за счет обратного осмоса.

Обратный осмос – процесс опреснения воды за счет фильтрации через специальные полупроницаемые мембраны под давлением, превышающем осмотическое. Направление движения жидкости противоположно ее направлению в случае осмоса. Поэтому движение жидкости через мембрану под давлением получило название «обратный осмос».