Массоперенос через мембрану на уровне локального объема мембранного аппарата.

Это решение принципиально подтверждает высказанное ранее предположение о наличии колебаний в процессах мембранного разделения и является очень важным с точки зрения интерпретации механизма мембранного разделения с различных позиций. В частности, скорость w является скоростью движения ионов, а концентрация ci в (23) считается как бы равномерно распределенной в объеме раствора. В общем случае компоненты раствора переносятся из области 1 в область 7 (рис. 1) под действием градиентов давления, концентрации и электрического потенциала, поэтому в качестве движущих сил потоков отдельных компонентов принимают градиенты их электрохимических потенциалов:

(24)

В частных случаях при описании процессов, протекающих в граничных областях, например, 1, 2 или 6, в качестве уравнений, характеризующих природу сил, предлагается ряд уравнений состояния:

(25)

(26)

(27)

(для гомогенного равновесия реакции типа aA+bB=cC+dD)

где P – давление, V и - объем и парциальный мольный объем соответственно; R – универсальная газовая постоянная; а – активность компонента; z1 – заряд; - электрический потенциал; Fф - число Фарадея; Кр – константа равновесия; f – коэффициент фугитивности, Ф1 – величина, названная фугитивностью.

Поскольку "метод активности" Льюиса, строго говоря, термодинамический метод, то его применение для процессов направленно протекающих во времени, требует обоснования. Например, в соответствии с гипотезой Гиббса процесс диффузии как достаточно медленный, протекает через ряд квазиравновесных состояний, поэтому движущей силой его можно считать градиент химического потенциала. Аналогичный подход был использован Лайтфутом . В результате поток растворителя, обусловленный бародиффузией, выражается уравнением:

(28)

где - коэффициент активности.

Отмечается, что (28) имеет широкую область применения. В частности, если в пределах пограничного слоя раствор останется жидким, т.е. при отсутствии на поверхности мембраны геля либо слоя адсорбированного вещества, либо осадка, то вторым слагаемым в квадратных скобках можно пренебречь.

В случае механической фильтрации (28) приводится к виду:

(29)

Вместе с тем, для случая ультрафильтрации решение (28) затруднено, поскольку на сегодняшний день отсутствуют надежные методы расчета коэффициентов активности компонентов макромолекулярных растворов. В уравнении (28) выражение - есть реальный коэффициент диффузии, зависящий от концентрации, а само уравнение напоминает первый закон Фика, который может оказаться справедливым в "концентрационной" форме для высококонцентрированных неидеальных растворов.

Следующим вопросом является обоснование применения уравнения состояния в форме закона действующих масс, поскольку процессы образования и разрушения осадков и гелей на поверхности мембраны целесообразно рассматривать по аналогии с химической реакцией. Возможность применения понятия активность в кинетике химических реакций обосновывается теорией активированного комплекса Эйринга.

По данной теории скорость реакции определяется скоростью распада активированного комплекса, а исходные вещества и продукты реакции находятся в равновесии с активированным комплексом, причем продукты реакции не влияют на равновесие, предшествующее замедленной стадии. Для реакции записывают: