prezentacja programu powerpoint - uniwersytet...
TRANSCRIPT
![Page 1: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/1.jpg)
Membrany jonowymienne
i prądowe techniki membranowe (część 1)
Wykład 9
Opracowała dr Elżbieta Megiel
![Page 2: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/2.jpg)
Membrany jonowymienne
Membrany jonowymienne heterogeniczne i homogeniczne.
![Page 3: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/3.jpg)
S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w układach elektrochemicznych, XII Ogólnopolska Szkoła Membranowa "Podstawy - Aplikacje - Przyszłosc„, 15-18.04.2012, Jadówki k/Iławy
![Page 4: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/4.jpg)
Zastosowanie membran jonowymiennych w technikach prądowych
Procesy separacji: • Elektrodializa • Elektrodializa z membraną
bipolarną • Elektroliza
Źródła prądu: • Membranowe ogniwa paliwowe • Akumulatory membranowe
![Page 5: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/5.jpg)
Metody wytwarzania membran jonowymiennych Membrany heterogeniczne
• Wprasowywanie cząstek jonitu w folię obojętnego polimeru
• Dyspergowanie cząstek w roztworze zawierającym spoiwo błonotwórcze, a następnie odparowywanie rozpuszczalnika
• Dyspergowanie cząstek w częściowo spolimeryzowanym polimerze i dalsza polimeryzacja spoiwa w zawiesinie
![Page 6: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/6.jpg)
Metody wytwarzania membran jonowymiennych Membrany homogeniczne
• Polikondensacja monomerów z grupami jonowymi, następnie sieciowanie
• Kopolimeryzacja styrenu i diwinylobenzenu, po której wprowadza się grupy jonowe
OH
SO3H
CH2
OH
SO3H
![Page 7: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/7.jpg)
Wytwarzanie membran z kopolimerów perfluorowych
• Stabilne w środowisku agresywnym, kosztowne. Otrzymywane w wyniku kopolimeryzacji tetrafluoroetylenu TFE i eteru perflurowinylowego PVEX, zawierającego prekursor grupy jonowej (SO2F, SR, SO2R, COOR, COF, CN)
CF2
CF2
( )x CF
2( CF)
y
O
CF2
CF CF3
O
CF2
( )m
( )n
X
m=0 lub 1, n=1 –12
![Page 8: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/8.jpg)
Membrany interpolimerowe
• Otrzymywane w wyniku odparowywania rozpuszczalnika z roztworu zawierającego
liniowy polielektrolit i liniowy obojętny polimer, następuje wzajemne przenikanie
łańcuchów, nie jest konieczne sieciowanie.
• Polimer obojętny kopolimer chlorku winylu i akrylonitrylu, polielektrolit kwas
polistyrenosulfonowy.
![Page 9: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/9.jpg)
Charakterystyczne właściwości membran jonowymiennych
Pęcznienie wynikające z:
• Solwatacji grup jonowych i ruchliwych jonów
• Ciśnienia osmotycznego
• Odpychania się elektrostatycznego grup jonowych
• Oddziaływania rozpuszczalnika z siecią polimerową
![Page 10: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/10.jpg)
Parametry charakteryzujące membrany jonowymienne
• IEC – pojemność jonowa (mmol grup jonowych na 1g suchej membrany)
• Nw – zawartość H2O w membranie (g H2O/ 1g suchej membrany)
• rm – opór powierzchniowy membrany mierzony w 0.5M NaCl w 250C
• lm – grubość membrany [mm] 0.1-0.2
![Page 11: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/11.jpg)
Elektrodializa ED
• Stos membran kationowymiennych i anionowymiennych (100 lub więcej par) ułożone naprzemiennie, odległości między nimi < 1mm, między nimi przekładki z polimeru obojętnego, reakcje elektrodowe są nieistotne.
• Wydajność prądowa elektrodializy (ang. Current Efficiency) stosunek liczby moli elektrolitu usuniętego z roztworu odsalanego do liczby moli teoretycznie obliczonej z praw Faradaya :
teoretpr nnCE /
iiteoret
zF
LtIn
![Page 12: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/13.jpg)
Praca zbiorowa pod redakcją A. Narębskiej, „Membrany i membranowe techniki rodziału”Tempus Projekt Toruń 1997
![Page 14: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/14.jpg)
Zastosowanie ED
Zwiększanie/zmniejszanie stężenia elektrolitu w roztworze
(produkcja wody pitnej w wyniku odsalania wody morskiej,
produkcja soli kuchennej z wody morskiej)
Oddzielenie elektrolitu od nieelektrolitu
Oddzielenie jonów jednowartościowych od
wielowartościowych
Rozdzielanie jonów tego samego znaku, ale o różnych
liczbach przenoszenia w membranie
Synteza związków chemicznych w wyniku podwójnej
wymiany jonów w komorach (nawet takich które
„normalnie” nie zachodzą!)
![Page 15: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/16.jpg)
Elekrodializa odwracalna EDR
Słabe punkty ED
Nieidealna selektywność membrany
Konieczność wstępnego oczyszczania roztworów w celu zapobiegania blokowania membran
Elektrodializa odwracalna EDR zmiana kierunku prądu 3-4 razy na godzinę
W porównaniu do odwróconej osmozy ED jest mniej kosztochłonna.
![Page 17: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/17.jpg)
F. Valero, A.Barceló, R. Arbós, „Electrodialysis Technology. Theory and Applications” www.intechopen.com
![Page 18: Prezentacja programu PowerPoint - Uniwersytet Warszawskibeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/... · 2014. 5. 22. · S. Koter, Zastosowanie membran jonowymiennych w](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060809/608dac88b43631142e20066f/html5/thumbnails/18.jpg)
Instalacja do EDR w stacji uzdatniania wody Abrera Drinking Water Treatment Plant, Hiszpania, uruchomiona w 2009 r.
F. Valero, A.Barceló, R. Arbós, „Electrodialysis Technology. Theory and Applications” www.intechopen.com