ИСCЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ЗАКУПОРИВАНИЯ ПОР ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

Федосов С. В.¹, Осадчий Ю.П.², Маркелов А.В.³, Туленов А.Т.⁴

¹Академик РААСН, доктор технических наук,

²кандидат технических наук,

³ст. преподаватель, ФГБОУ ВПО Ивановский государственный политехнический университет,

⁴кандидат технических наук,

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ЗАКУПОРИВАНИЯ  ПОР ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

Аннотация

В статье представлены результаты опытного исследования процесса образования отложений частиц загрязнений при  разделении отработанных моторных масел с помощью трубчатых мембран «Владипор» с материалом активного слоя из фторопласта, полисульфона, полиэфирсульфона, полисульфоамида, поливинилхлорида, модифицированного поливинилхлорида.

Ключевые слова: мембранное разделение, отработанное моторное масло, объем масла  прошедшего через единицу поверхности пористой перегородки, скорость фильтрования, схема закупоривания пор.

Fedosov S.V.¹, Osadchiy U.P.², Markelov А.V.³, Tulenov А.Т.⁴

¹Аcademician of  RAACS, Doctor of  Engineering,

²Candidate of  Technical Sciences,

³senior lecturer, Ivanovo state polytechnical university,

⁴Candidate of Technical Sciences,

Southern Kazakhstan state university of M. Auyezov

THE STUDY OF THE MECHANISM OF CLOGGING THE PORES OF POLYMERIC MEMBRANES

Abstract

Results of skilled research of process of formation of deposits of particles of pollution are presented in article at division of the fulfilled engine oils by means of tubular membranes "Vladipor" with material of an active layer from a ftoroplast, a polisulfon, a poliefirsulfon, a polisulfoamid, polyvinylchloride, the modified polyvinylchloride.

Keywords: membrane division, the fulfilled engine oil, volume of the oil which passed through unit of a surface of a porous partition the filtering speed, the scheme of a blockage of a time.

Процесс оседания загрязнений в зависимости от их гранулометрического состава и концентрации и свойств фильтрующего материала может протекать по одной или нескольким схемам одновременно. При невысокой концентрации загрязнений и низкой вязкости органических сред фильтрование начинается с полного закупоривания отдельных пор частицами фильтруемого материала, размер которых превышает диаметр пор. Более мелкие частицы накапливаются в порах – происходит частичное закупоривание. Увеличение числа частиц на поверхности фильтрующего материала приводит к образованию «сводиков» над порами или промежуточному режиму, а дальнейшее возрастание числа этих частиц на поверхности мембраны приводит к их уплотнению и образованию осадка[1].

Известным специалистом в области фильтрования В.А. Жужиковым были выведены основные уравнения, описывающие функциональные зависимости указанных параметров при различных механизмах процесса фильтрования[1].

В лабораторных условиях были проведены исследования по разделению отработанного моторного минерального масла для дизельных двигателей грузовых автомобилей марки М8, содержащего асфальто-смолистые примеси и продукты износа.

На рисунках 1 – 4 приведены графические изображения функциональных зависимостей механизма закупоривания пор.

Анализируя приведенные на графиках (рис. 1 - 4) результаты экспериментов, можно предположить, что механизм закупоривания пор мембран происходит по следующим схемам:

- для  мембран с активным слоем из полисульфона, поливинилхлорида и модифицированного поливинилхлорида  -  одновременное частичное закупоривание пор, образование «сводиков» вокруг пор, отложением осадка на поверхности;

- для мембраны из фторопласта -  последовательное закупоривание пор, промежуточный режим с образованием «сводиков» и отложение осадка;

Рис. 1 - Полное закупоривание пор: 1 – Полиэфирсульфон; 2 – Модифицированный поливинилхлорид; 3 – Полисульфоамид; 4 – Поливинилхлорид; 5 - Полисульфон; 6 – Фторопласт

Рис. 2 - Частичное закупоривание: 1 – Полиэфирсульфон; 2 – Модифицированный поливинилхлорид; 3 – Полисульфоамид; 4 – Поливинилхлорид; 5 - Полисульфон;  6 – Фторопласт

Рис. 3 - Промежуточный режим : 1 – Полиэфирсульфон; 2 – Модифицированный поливинилхлорид; 3 – Полисульфоамид; 4 – Поливинилхлорид; 5 - Полисульфон; 6 – Фторопласт

Рис. 4 - Образование осадка: 1 – Полиэфирсульфон; 2 – Модифицированный поливинилхлорид; 3 – Полисульфоамид; 4 – Поливинилхлорид; 5 - Полисульфон;   6 – Фторопласт

- для мембран из полиэфирсульфона – последовательное образование «сводиков» над порами мембран и образование осадка;

- мембраны из полисульфоамида полное закупоривание пор.

Все перечисленные мембраны имеют одинаковый средний размер пор. Однако,   механизм закупоривания пор протекает неодинаково. Данное явление можно объяснить  различным рассеиванием размеров пор по площади фильтрующей поверхности [2].

Наиболее равномерным распределением пор, по всей видимости, обладает мембрана на основе полисульфоамида (ПСА), а самое неравномерное распределение пор у мембран из фторопласта (Ф).

Поэтому определить закон распределения размеров пор в мембране является актуальной теоретической и практической задачей. На это будет направлено дальнейшее исследование в данном направлении.

Литература

1. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. - М.: Химия, 1971. – 440 с.;
2. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. для вузов. В 2-х кн. Ч. 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты / Ю. И. Дытнерский. - М.: Химия, 1995. – 368 с.: ил.

References

1. Zhuzhikov V.A. Filtering. The theory and practice of division of suspensions. - М: Кhimia, 1971. - 440 p.(in Russian)
2. Dytnersky, Ju.I. Protsessy and engineering chemistry vehicles: studies. For high schools. In 2 b. P.1. Idealised grounds of processes of engineering chemistry. Hydromechanical both calorific processes and vehicles / Ju.I.Dytnersky. - М: Chemistry, 1995. - 368 р.