1.2 Опис лабораторної устаноки

Лабораторна установка для дослідження процесу первапорації через мембрану, показана на рисунку 1. Вона складається з чотирьох основних частин, ємності 1, в яку наливається рідина, мембрана 2, через яку проходить процес перваопрації, заглушки 3 та кришки 4.

Рисунок 1. Схема дослідної установки

1.3 Порядок виконання

В даній лабораторній роботі буде проводитись дослідження процесу випаровування через мембрану з використанням різних дифузійних полімерних мембран(типу «Б», «Д»), При цьому ми будемо проводити експеремент на мембранах з різною товщиною стінки та при зміні температури, з метою виявлення залежності проникності мембрани в наслідок зміни цих факторів. Для більшої наочності розглянемо процес проходження через мембрану двох різних рідких вуглеводневих з’єднань*, які мають різну проникність.

За допомогою лінійки та штангенциркуля вимірюємо геометричні параметри мембрани, тобто довжину, товщину та діаметр. В ємність для рідини, під витяжкою, заливається певна кількість гексану (вказана викладачем) та закривається пробкою. Висота мембрани уявно розділяємо на 5 частин. Вмикаємо таймер і вимірюємо час затрачений на випарювання кожної п’ятої частини рідни. Наступний дослід проводиться таким самим чином, але при увімкненому теплоелектровентиляторі, зафіксувавши сталу температури і вимірявши її, заносимо данні до таблиці 1. і проводимо дослід. Дослід проводиться ще декілька разів, при зміні мембрани на іншу по товщині, матеріалу, а також для іншої рідини. Всі данні експерименту заносимо до таблиці 2. Вихідні дані геометричних розмірів мембран, вказані в таблиці 1.

Таблиця 1. Геометричні розміри мембран

Товщина δ, мм	Внутрішній діаметр Dвн, мм	Зовнішній діаметр Dз, мм	Довжина L, мм
2,5	6,5	11,5	620
1,3	5,4	8,0	580
1,0	6,0	8,0	600

2. Розрахунки та обчислення

Для кожного досліду розраховуємо площу активної поверхні (F) та кількість суміші за наступними формулами:

. (1)

. (2)

_{. (3)}

*В досліді використовуються ацетон, гексан, або інші рідкі вуглеводневі з’єднання.

3. Техніка безпеки

Заходи з техніки безпеки забезпечуються наступним:

• установка повинна бути заземленою;

• забороняється вмикання установки та приладів, якщо мають місце несправності, чи не проведені необхідні регламентні роботи;

• на установці мають право працювати студенти і співробітники, які докладно вивчили будову і принцип дії установки, правила техніки безпеки, отримали відповідний інструктаж, про що розписалися в журналі.

Таблиця 2. Результати досліджень

Дослі-джувана рідина	№ Виміру	Темпе-ратура T, K	Товщина мембрани δ, мм	Висота стовпа рідини h, мм	Час τ, c	Площа поверхні мембра-ни F, м2	Продуктивність G∙10-4 кг/с	Проникність мембрани g∙10-4, кг/(м2с)	Кіль-кість суміші ∙10-4, кг
Гексан C6H14 Ткип=69°С ρ=654,8 кг/м3	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5 6
Ацетон C3H6O Ткип=56°С ρ=789,9 кг/м3	1 2 3 4 5
	1 2 3 4 5

Виходячи з отриманих даних розрахувати проникність мембрани, площу поверхні та побудувати графіки залежності проникності мембрани від зміни площі поверхні мембрани. На основі побудованих залежностей зробити висновки по роботі.

Контрольні запитання:

1. До яких процесів відносять процеси мембранного розділення?

2. За рахунок яких рушійних сил можуть проходити мембранні процеси?

3. Дайте визначення процесу первапорації.

4. Що є рушійною силою цього процесу?

5. Дайте визначення терміну «мембрана».

6. Які основні показники ефективності мембрани?

7. Якими основними умовам мають відповідати мембрани?

8. Що означають терміни «перміат» та «ретант»?

9. Від яких чинників, залежить швидкість процесу первапорації?

Список використаних джерел.

1. Дытнерский Ю.И. «Процессы и апараты химической технологии» Часть 2. М: Химия 1995г.

2. Дытнерский Ю. И., Быков И, Р., Акобян А. А. и др. «Разделение жидких смесей испарением через мембрану и мембранной дистилляцией». М.: НИИТЭХим., 1989.

3. А.М. Поляков. «Некоторые аспекты первапорационного разделения жидких смесей» / Критические технологии. Мембраны, 2004, 4, №24, 29-32.

4. Дытнерский Ю.И., Быков И.Р. Испарение через мембрану как альтернатива азеотропной ректификации. // Хим. Пром., 1989.

Лабораторна робота №2