Юный техник 1974-04, страница 46
концентрированным раствор исходный РАСТВОР Рис. 1. Аппарат с плоскопараллельной укладкой мембран. Обратный осмос проходит в одной фазе — жидкой. Расход энергии здесь определяется в основном работой на продавлива-ние воды через мембрану из полимерных мвтериалов, пришедших на смену бычьему пузырю. Он оказывается намного меньше, чем в большинстве известных методов разделения, связанных с фазовыми превращениями — испарением, конденсацией, плавлением и т. п. Как вы догадываетесь, вся хитрость проблемы в размерах пор и их количестве. Ведь они должны задерживать все, кроме во ды, и «просеивать» ее как можно больше. И в материале для изготовления мембран. Но какие полимеры пригодны для мембран и какого размера должны быть поры? Чтобы ответить на эти вопросы, ученым предстояло еще выяснить механизм разделяющего действия мембран. Сначала полагвли, что мембрана работвет, как сито. Поры должны быть чуть крупнее молекул врды, но мельче молекул и ионов растворенных в ней веществ. Однако наши исследования показали: это не так. Даже когда поры намного больше диаметров молекул и ионов растворенных веществ, разделение происходит. Быстрота и качество процесса зависят от материала мембран. Постепенно мы пришли вот к каким выводам. Внутри пор и на поверхности мембран образуется слой воды, связанной физико-химическими силами с материалом мембраны. В этом слое вода теряет свою растворяющую способность и становится как бы преградой на пути растворенных веществ. Поэтому мембраны с порами, диаметр которых не превышает удвоенной толщины слоя связанной воды, непроницаемы для растворенных веществ. Так возникла теория полупроницаемости мембран. Значит, для их изготовления нужно искать и использовать материалы, к которым вода хорошо «прилипает». Например, гидрофильные полимеры, хорошо набухающие в воде. А диаметр пор мембраны должен в несколько раз превышать диаметр молекулы воды. Приготовили полимерные пленки с такими свойствами. И новое препятствие. Оказалось, если они «толстые» — 0,01—0,1 миллимет- Рис. 2. Механизм разделяющего действия мембраны: 1 — раствор; 2 — слой связанной воды; 3 — мембрана. 42 |
