9. Membránové procesy

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "9. Membránové procesy"

Přemysl Sedlák
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 9. Membránvé prcesy Obsáhlá, různrdá prblematika, širké uplatnění v praxi ( výrba pitné vdy dslení mřské vdy, příprava čisté vdy ve farmaceutickém průmyslu, membránvé sušení plynů, dělení azetrpických směsí pervaprací, dialyzační prcesy, ) Prblematika membránvých technlgií je velmi rzsáhlá, zabývá se jednak charakterizací a přípravu membrán, jednak mechanizmy transprtu hmty membránu. Na tmt místě jenm základní pznatky. Membránvé technlgie se pužívají k separaci slžek tekutých hmgenních neb hetergenních směsí (kapalných rztků a směsí,plynných směsí, suspenzí pevných částic v kapalině ), v případě suspenzí pevných částic v blasti částeček mikrskpických rzměrů ( řádvě mikrny ). Při dělení se směs přivádí na vstupní stranu membránvéh mdulu, půsbením hybné síly ( tlakvý rzdíl, kncentrační rzdíl, elektrický ptenciál) prcházejí ( permeují ) některé neb všechny slžky směsi membránu a tak vzniká jeden prdukt membránvéh dělení permeát. Část půvdní směsi zadržená nad vstupním pvrchem membrány tvří druhý prdukt retentát. Pjmy: permeát, retentát Princip a třídění membránvých separačních prcesů: - d membrány vstupují a membránu prcházejí všechny slžky dělené směsi, - d membrány vstupují a membránu prcházejí některé slžky, statní jsu úplně zadrženy Prstup materiálu membránu závisí d slžení dělené směsi a vlastnstí membrány. Membrána prézní Membrána neprézní Hybné síly: Tlakvý resp. kncentrační rzdíl, elektrické ple. Pr jedntlivé membránvé technlgie jsu parametry znázrněny v tabulce: Prces Retentátvá fáze Permeátvá fáze Hybná síla Mikrfiltrace kapalina* ) kapalina* ) p Ultrafiltrace kapalina* ) kapalina* ) p Nanfiltrace kapalina* ) kapalina* ) p Reversní smóza(hyperfiltrace) kapalina kapalina p Separace plynů Pervaprace plyn kapalina plyn plyn p i c i Dialýza kapalina kapalina c Osmóza kapalina kapalina c Elektrdialýzy kapalina Kapalina

2 Typy membrán: Bilgické: mikrbiální, rstlinné a živčišné buňky. Syntetické: kapalné zaktvená kapalná membrána, emulzní kapalná membrána Pevné: - anrganické kvvé, křemičité materiály - rganické plymerní materály Membrány se uspřádávají d membránvých mdulů: planární mdul, spirálvý mdul, kapilární trubkvý mdul. Materiálví bilance: F R n R, x i (m R, w i,r ) F survina, P - permeát R - retentát n F, z i ( m F, w i,f ) P n P, y i ( m P, w i,p ) ( studenti si dplní bilanci prudů, bilanci látkvéh mnžství látky i )

3 Jedntlivé typy membránvých separačních prcesů: Mikrfiltrace, ultrafiltrace, nanfiltrave: Hybná síla tlakvý rzdíl Mikrfiltrace ddělují se částice 0,01 10 mikrnů, Ultrafiltrace dělení směsí rzpuštěných makrmlekulárních látek, na základě rzdílných velikstí mlekul Nanfiltrace pevné částice 1 10 nm. Dají zachytit vícemcné katiny d jednmcných změkčvání vdy. Způsby uspřádání tku prudů při membránvých filtračních technlgiích: - pdélný, tangenciální tk retentátvéh prudu (crss flw filtratin) - uzavřený výstup retentátu ( dead-end filtratin)

Pervaprace: Hnací síla rzdíl kncentrace Dělená kapalná směs se na vstupu zahřeje k bdu varu směsi ( při daném tlaku), přivede se na retentátvu stranu membrány.

4 Pervaprace: Hnací síla rzdíl kncentrace Dělená kapalná směs se na vstupu zahřeje k bdu varu směsi ( při daném tlaku), přivede se na retentátvu stranu membrány. Slžky směsi se rzpuštějí a difundují skrz membránu, na permeátvé straně se dpařují ( dpařvání je pdprván snížením tlaku zdrj vakua, kndenzace par ) Reverzní smóza: Odděluje se rzpuštědl d rztku nízkmlekulárních látek ( slí ). Odslvání mřské vdy, příprava čištěné vdy ( PW ) Obdba ultrafiltrace, nanfiltrace, vyské tlakvé rzdíly. Reverzní smóza se značuje jak brácená smóza. Umístíme-li na jednu stranu plprpustné membrány čisté rzpuštědl a na druhu stranu kncentrvaný rztk, přechází rzpuštědl přes membránu a zřeďuje rztk. Tlak rzpuštědla se nazývá smtický tlak. Půsbíme-li pačně tlakem vyšším než smtickým na kncentrvaný rztk, brátíme tk rzpuštědla. Dialýza: Neprézní membrána, prpustná pr nízkmlekulární rzpuštěné látky. Hybná síla kncentrační gradient

5 Neprézní membrána dděluje dva rztky s dlišnu kncentrací, resp. rztk a čisté rzpuštědl. Tímt způsbem se např. čistí rztky látek s vysku mlekulární hmtnstí ( např. bílkvin ) d nízkmlekulárních látek ( např. slí). Umělá ledvina dstranění škdlivých látek z krve Elektrdialýza: Elektrdialýza (ED) patří d skupiny tzv. elektrmembránvých prcesů, při kterých dchází k separaci záprně nabitých částic d kladně nabitých pdle jejich migrace k příslušným elektrdám. K řízení tét migrace služí intměničvé membrány, kterými je transprtván jen určitý druh intů, pdle jejich nábje. Princip elektrdialýzy Při elektrdialýze půsbí stejnsměrné elektrické ple na phyb discivaných slžek slí ve vdném rztku tak, že katinty phybující se ke katdě jsu prpuštěny katexvými membránami a zadržvány anexvými membránami, zatímc aninty přitahvané k andě jsu prpuštěny anexvými membránami a zadržvány na katexvých membránách. Vhdnu kmbinací katexvých a anexvých membrán dchází k dělení intů ve vstupním rztku a vytváří se prud dslený, tzv. diluát a prud kncentrvaný, tzv. kncentrát. Prces elektrdialýzy prbíhá ve vlastním elektrdialyzéru, cž je zařízení tvřené stahvacími deskami s elektrdami a svazkem, který je slžen z inexvých membrán a rzdělvačů. Schematické znázrnění elektrdialýzy je uveden na následujícím brázku.

6 Elektrdialýza - schematické znázrnění separačníh prcesu CM - katexvá membrána, D - diluátvá kmra, e1,e2 - elektrdvé kmry, AM - anexvá membrána, K - kncentrátvá kmra Cíle elektrdialýzy Cílem elektrdialýzy může být získání prduktů jen z jedné části rztku (diluátu neb kncentrátu), v některých případech jsu však kladeny kvalitativní pžadavky na ba prdukty (zvláště při zpracvání dpadních vd), např. když diluát musí splňvat pdmínky pr vypuštění d vdteče a kncentrát mít maximálně výhdné parametry pr další zpracvání. Výhdy pužití elektrdialýzy variantnst prvzu ED systému snadná bsluha zařízení ED demineralizace bilgických rztků bez vlivu na kvalitu a mnžství bílkvin a uhlvdíků energeticky výhdné separace bez fázvých přeměn a přídavných chemikálií

7 Příklady mžnstí pužití elektrdialýzy farmaceutický průmysl chemický průmysl čištění fermentačních rztků, sér a vakcín separace anrganických a rganických rztků čištění rganických látek, např.: aminkyselin čištění dpadních vd, příp. recyklace chemických látek ptravinářský průmysl další pužití demineralizace mléčné syrvátky stabilizace vína dslvání vcných štáv dslvání/zakncentrvání mřské a brakické vdy a vd průmyslvých recyklace a regenerace galvanických lázní čištění zaslených důlních vd

Podobné dokumenty

1. PROČ VYVÁŽET PENÍZE NA SKLÁDKU?

. s. a t k e j r p r d y H c e w S kalu í n á v ň zply a Sušení dklad p í n v Prac 1. PROČ VYVÁŽET PENÍZE NA SKLÁDKU? Kal je materiál, který vzniká na všech kmunálních čistírnách dpadních vd, prt je nevyhnutelným