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反渗透膜分离技术在有机物去除机理

出处:www.yxhykj168.com  分类:行业资讯  发布:2013-8-26 14:16:47  阅读:(1121)
摘要:对于有机溶质的脱除机理最初认为纯属筛网效应其脱除率主子量大小和形状有关。后来经过大量的研究,发现膜与有机溶质的电荷斥力对脱除率的影响有时不容忽视。近年来的研究证明,膜对有机溶质的脱除主要受两方面的影
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  一般来说,无论是酸还是碱,有机溶质的分离度随着σ和σ*值的减小而增加。
  对于有机溶质的脱除机理最初认为纯属筛网效应其脱除率主子量大小和形状有关。后来经过大量的研究,发现膜与有机溶质的电荷斥力对脱除率的影响有时不容忽视。近年来的研究证明,膜对有机溶质的脱除主要受两方面的影响:一是膜孔径的机械筛除作用;二是膜与有机物间排斥力的作用,这种排斥作用的大小与膜材料和有机物的物理化学特征参数有很大的关系。这些物理比学特征参数及其对分离度的影响(不考虑膜孔径的机械筛除作用)介绍如下。
  反渗透膜分离技术在有机物去除机理极性参数
  极性效应表征的是有关分子的酸性或碱性。以下参数中的任何一个均可以给出极性效应以定量的量度。
  1.Hammet数或Taft数
  Hammet数σ是表示芳香族间位或对位取代基的极性常数,Taft数σ*是表示芳香族邻位化合物或脂肪族化合物中取代基的极性常数。σ和σ*两者定量表示取代基对有机分子的极性效应的影响;σ和σ*具有加和性;取代基的σ和σ*值愈低,它的电子收回能力(或质子给予能力)愈小。因此对一给定的官能团,σ和σ*值的降低相当于分子的酸性降低或碱性增加。
  2.△Ms(酸性)或△Ms(碱性)
  △Ms(酸性)是溶质(ROH)在CC14和醚溶液中测得的红外光谱中OH谱带最大值的相对位移,△Ms(碱性)是溶质(CH3OD)在苯中测得的红外光谱中OD谱带最大值的相对位移△Ms(酸性)或△Ms(碱性)的数据分别与质子给予体或质子接受体的分子的相对氢键键合能力相联系。氢键键合能力愈大,表示一种酸(如醇或酚)给予质子的能力愈大或一种碱(如醛、酮)接受质子的能力愈大。由于质子给予能力与质子接受能力表现出相反的趋势,因此△Ms(酸性)的增加值等于△Ms(碱性)的减小值。
  一般来说,有机溶质的△Ms(酸性)增加,表示有关分子与膜的氢键键合能力增强,这种增强的结果就会减小膜与有机溶质间的排斥力。因此,随着△Ms(酸性)的增加,有机物的分离度减小。或者说,随着△Ms(碱性)的增加,有机溶质与膜的氢键键合能力减小,因此膜与有机溶质间的排斥力增大,有机物的分离度增加。但当△Ms(碱性)值超过随某一化合物的种类而异的值时,随着△Ms(碱性)的增加,溶质分离度的增加甚微。
  3.解离常数Ka或pKa (PK=-logKa )
  解离常数是水溶液中具有一定离解度的溶质的的极性参数。离解常数给予分子的酸性或碱性以定量的量度,pKa减小,对于质子给予体来说,其酸性增加;对于质子接受体来说,其碱性增加。
  对于酸性有机物来说,随着pKa的减小,一方面,有机溶质与膜的氢键键合能力增强,相当于溶质与膜间的吸引力增加,因而分离度下降;另一方面,它离解成为离子的倾向增加,相当于增强了该有机物与膜之间的静电斥力,从而分离度升高。上述两种作用的相伴相克,起主导作用的因素决定着分离度高低的走向。因此,对于酸性分子来说,酸性的大小和pKa共同影响着溶质分离度。与酸性有机物有所不同,对于碱性有机溶质来说,随着pKa的减小,有机溶质与膜间的静电斥力增加,去除率升高。
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