Новая химия » Создание палладий-серебряных мембран и исследование их свойств » Массоперенос через мембрану на уровне локального объема мембранного аппарата.

Массоперенос через мембрану на уровне локального объема мембранного аппарата.

Страница 3

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:

Страницы: 1 2 3 4

Еще по теме:

Синтез триметилкарбинола
Молодые химики настоящего времени вряд ли в состоянии представить себе, какие экспериментальные трудности приходилось преодолевать при разработке этих синтезов в тех условиях, в которых работал Бутлеров, когда в лаборатории не было настоящей тяги, когда зачастую не было .подходящей посуды, когда вс ...

Основные понятия химической кинетики
Химическая кинетика — раздел физической химии, в котором изучаются закономерности протекания во времени химических реакций и их механизм [1]. Химическая кинетика – наука о скоростях и механизмах химических реакций [2]. Химическая кинетика как наука решает три основных вопроса: • описание поведения ...

Свойства и применение полиэтилена
Полиэтилен низкой плотности имеет более низкую, а высокой плотности - более высокую температуру размягчения. Важный показатель технологических свойств полиэтилена - текучесть расплава, или "индекс расплава", который характеризуется скоростью истечения расплава через сопло (капилляр) с опр ...

Идеи алхимии


Идеи алхимии

Алхимия - своеобразное явление культуры, особенно широко распространённое в Западной Европе в эпоху позднего средневековья. Слово «алхимия» производят от арабского алькимия, которое восходит к греческому chemeia, от cheo — лью, отливаю.

Категории

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru
Copyright © 2022 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru