Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 12 oktober 1954 - Permselektiva membraner, av Karl-Axel Meklersson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
870
TEKNISK TIDSKRIFT
Polarisation
överföringstalen för negativa och positiva
joner är markerat olika i ytterlösning och
membranfas. När strömmen vid elektrodialys
passerar genom en multipelcell, kommer därför
kon-centrationsgradienter att byggas upp i de
lösningsskikt, som gränsar till membranernas
sid-ytor. Dessa koncentrationsgradienter ger
upphov till en ökad motpotential över membranerna,
ökat elektriskt ledningsmotstånd och
fasgräns-potentialer, varigenom den vid en viss
strömtäthet erforderliga cellspänningen ökar, dvs.
cellens totala ledningsmotstånd blir större.
Motståndsökningar på mer än 55 % har iakttagits61.
Strömtätheten, elektrolytlösningarnas
flödesmönster, jonrörligheterna, transporten av vatten
genom membranen, överföringstalen i
ytterlösning och membranfas, fria diffusionen av joner
och vatten i ytterlösningarnas gränsskikt mot
membranen och utformningen av vätskerummen
i en multipelcell är de huvudfaktorer, som
bestämmer gränsskiktens utseende och
utsträckning och därmed polarisationens storlek.
Problemet har stor praktisk betydelse vid
cellkonstruktion och val av driftbetingelser.
Användning
Permselektiva membraner har använts inom
den analytiska kemin för bestämning av joners
aktivitet44. Åtskilliga förslag till deras bruk inom
industrin har framställts.
Salter av pH-känsliga organiska syror kan
överföras till fria syror utan att komma i kontakt
med starka mineralsyror genom elektrodialys i
en cell, som är sammansatt av permselektiva
membraner. Man kan t.ex. erhålla fri
sebacin-syra och natriumhydroxid av natriumsebacat42.
Framställningen av fria aminer av dessas
hydro-klorider kan utföras mycket enklare och lättare,
om permselektiva membraner används för
avlägsnande av klorvätet. Rening av fettsyror från
elektrolyter, separering av fett- och aminosyror
från icke elektrolyter, framställning av fettsyror
av dessas alkalisalter och separering av blandade
fettsyror har utförts med permselektiva
membraner4- 64.
Regenerering av avfallslösningar kan utföras
med membranerna. Ur en tämligen
koncentrerad natriumsulfatlösning skulle man t.ex. kunna
regenerera svavelsyra med relativt hög
koncentration, antingen genom elektrodialys eller
kontinuerlig dialys med en svag mineralsyra på
andra sidan av en katjonpermeabel membran50.
Sedan länge har elektrolyter skilts från
icke-elektrolyter genom dialys eller elektrodialys
genom icke permselektiva membraner. Några av
de nyaste tillämpningarna på detta fält, såsom
produktion av artificiell bröstmjölk ur vassla
(enligt J Al & S G Wiechers) och avlägsnande
av de oorganiska salterna från organiska marina
produkter10 kunde sannolikt förbättras genom
användning av permselektiva membraner.
Man har föreslagit särskiljning av joner med
samma laddningstyp i en vertikal kolonn, där
permselektiva membraner är arrangerade i en
kaskad2’8. När en elektrisk potentialdifferens
läggs över ändarna av denna kolonn, kommer
jonerna att vandra genom membranerna med olika
hastigheter, så att förhållandet i koncentration
mellan två jonslag av samma laddningstyp blir
olika på en membrans båda sidor. Den elektriska
potentialen anbringas så att de joner, som
separeras, rör sig uppåt. Vatten matas in på
kolonnens topp och rinner genom fallrör från
membranbotten till membranbotten.
Detta återflöde av vatten tillsammans med
membranernas separeringseffekt kommer att ge
en fraktionering av jonerna. Hela processen
påminner om vanlig destillation. Några korta
utkast för beräkning av dylika jonkolonner har
utarbetats av Lightfoot & Friedman64 och
utvecklats vidare av mig.
Färskvatten kan framställas ur havsvatten i en
multipelcell (fig. 1), där saltvattnet
kontinuerligt matas in till de olika rummen3.5’ 13-23-28. 3°.39’
4i, 54, se, 59,6i Teoretiskt är en sådan process
mycket lämplig, emedan termodynamiskt endast
omkring 0,66 kWh/m3 havsvatten behövs för att
genom elektrodialys reducera dess salthalt till
drickbar nivå. I praktiken kan emellertid de
permselektiva membranerna knappast tävla med
de bästa indunstningsmetoderna, när det gäller
havsvatten, men för bräckt vatten är de även
praktiskt lämpliga. I en av Ionics utställd
apparat kan man ur vatten med 2 g/1 NaCl erhålla
0,76 m3/h med 0,4 g/1 NaCl vid bara 0,8 kWh/m3
energiförbrukning.
Produktion av elektricitet i en multipelcell har
också ansetts möjlig7’34. I vartannat rum inmatas
saltvatten, medan övriga rum förses med
färskvatten. Membranpotentialer kommer att uppstå,
och dessa utnyttjas som kraftkälla34. Av
ekonomiska utredningar framgår, att en dylik process
näppeligen kan utföras ekonomiskt41. Ionics Inc.
har patenterat en elektrolytisk cell innehållande
en kopparelektrod i en kopparsaltlösning, som
är skild från zinksaltlösning med en
zinkelektrod av en permselektiv membran27. Cellen synes
ej vara bättre än en vanlig elektrolytisk cell.
Slutord
De permselektiva plastmembranerna har
mycket intressanta egenskaper och kan tillverkas
med vitt skilda sådana. Härigenom öppnar sig
vida fält för deras framtida användning.
Förhoppningarna bör dock ej skruvas för högt, ty
det vill synas som om deras industriella
användning, även om den är teoretiskt mycket lockande
ur energiförbrukningssynpunkt, kommer att
stupa på praktiska detaljer.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
