Полимеры в мембранах

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра химических технологий

Реферат

на тему: «Полимеры в мембранах»

Владимир 2016



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

3. СВОЙСТВА МЕМБРАН И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МЕМБРАНЫ

4. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

4.1 Получение мембран из растворов полимеров

4.2 Метод сухого формования

4.3 Метод мокрого формования

4.4 Метод сухо-мокрого формования

4.5 Получение мембран растворением наполнителя

4.6 Получение пористых мембран из порошков полимера

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ



ВВЕДЕНИЕ

Вся история промышленных систем разделения и очистки веществ - борьба этого вида технологий за высокую производительность, селективность, гибкость и стабильность. Борьба эта идёт не только в пределах одного метода, но и между принципиально различными способами. При этом вперёд вырываются то одни методики, то другие.

С тех пор, как древние Египтяне изобрели бумагу, люди стали фильтровать разнообразные жидкости, чтобы очистить их, или вернуть ценные материалы в виде осадка. В данном реферате пойдет не о фильтровании в его классическом понимании, а о микрофильтрации, позволяющей осуществить ряд новых решений в технологических процессах тонкой и сверхтонкой очистки жидкостей от механических, коллоидных и микробиологических примесей.

Мембранная фильтрация (микрофильтрация) в той или иной мере используется человечеством уже более 120 лет. Но ее широкое развитие началось с момента появления мембран для стерилизации лекарственных препаратов и начала крупномасштабного производства растворов парентерального введения. Мембраны, первоначально разработанные для фармацевтики, в настоящее время нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Ведь получение ультрачистой воды для микроэлектроники, медицины и фармацевтики не может обойтись без применения мембранных фильтров. В настоящее время процесс микрофильтрации широко используется для того, чтобы улучшить качество производимой продукции, защитить дорогостоящее оборудование и очистить сточные воды. Даже в бытовых фильтрах устанавливаются мембранные фильтры.

Отдельным объектом для внедрения мембранной фильтрации является очистка воздуха, различных газов и газовых смесей.

Микрофильтрация - это процесс отделения из фильтруемой среды крупных коллоидных частиц или взвешенных микрочастиц размером 0,02-25 мкм. Мембраны для микрофильтрации обычно имеют изотропную структуру. Они обладают высокой производительностью, особенно в начальный период эксплуатации. Микрофильтрацию, как правило, осуществляют при небольших перепадах давлениях (до 0,2 МПа) на мембране (или мембранном элементе) во избежание значительных деформаций, которым подвержены мембраны (или мембранный элемент) при приложении на них нагрузки извне. Как правило, процесс микрофильтрации осуществляется в 2 стадии:

· предфильтрация, т.е. одностадийная или многостадийная очистка на фильтрующих элементах глубинного и/или поверхностного типа;

· микрофильтрация на мембранах или мембранных элементах.

Фильтры, входящие в состав установки микрофильтрационной очистки, располагаются последовательно (каскадные установки очистки). Каждый фильтр, установленный в каскаде, отвечает за удаление из очищаемой среды определенного набора примесей. 

На первый взгляд микрофильтрация кажется достаточно простым процессом. Ведь, в самом деле: «грязная» жидкость проходит через фильтр и становится «чистой». Такой подход к микрофильтрации - большое заблуждение. Образ наших мыслей, как правило, должен определяться выбором между тем, что в том или ином процессе нас интересует больше: извлечение как можно большего количества частиц, которые могут помещать нам в дальнейшем или же стерилизующая фильтрация, при которой должны быть удалены все частицы и микробиологические примеси, чтобы получить конечный продукт.

Возникает вопрос, как достичь столь высокой степень очистки веществ от примесей? Ответ на этот вопрос находится в составе мембран. В составе мембран находятся полимеры. Возникает новый вопрос, все ли полимеры дают высокое качество очистки?

В настоящее время лишь малое ограниченное число полимеров может быть использовано на практике, поскольку важными факторами при выборе материала являются требования процессов (производство мембраны), и химическая или термическая устойчивость мембраны. К их числу относятся:

- полиамиды, полиимиды и полисульфоны, которые имеют высокую термическую стабильность в сочетании с хорошей химической стабильностью;

- полисилоксаны (ПДМС - полидиметилсилоксан) или силиконовые каучуки, ПВТМС, ПТМСП, которые содержат в цепи кремний, а не углерод;

- ацетат целлюлозы.



1. КЛАССИФИКАЦИЯ

Мембраны можно классифицировать по любому из их признаков. Например, по области применения - мембраны для микрофильтрации, для утрафильтрации, для нанофильтрации или для обратного осмоса. По пористости - мембраны пористые или непористые. По структуре - изотропные, анизотропные или композитные. По форме - плоские, трубчатые, волоконные.

По агрегатному состоянию - мембраны твердые или жидкие. По способу изготовления - плетенные, спеченные или формованные. По типу мембранного элемента, в котором они используются, и т.д.

«Одной из наиболее важных и определяющих характеристик является материал мембраны. Во многом именно выбор материала задает способ производства мембраны, ее возможные структуру и свойства, область приложения и конструкцию аппарата.

В качестве материалов для изготовления мембран применяются как неорганические материалы - металлические шарики и проволока, керамика и металлокерамика, стекло- и графитопласты, так и широкий спектр органических материалов, главным образом полимеров - таких, как ацетаты целлюлозы, ароматические полиамиды, полисульфонамид, полиэтилен, полипропилен и фторопласты и др.»

Зачастую само появление или становление тех или иных разделов мембранных технологий водоподготовки было связано с открытием и введением в практическое использование новых мембранных материалов. Например, промышленное становление технологии обратного осмоса есть во многом результат создания полиамидных мембран.

Все мембраны для нанофильтрации и обратного осмоса, а также большинство микро- и ультрафильтрационных мембран изготавливаются из органических полимеров.

Основное преимущество полимерных мембран - это высокая технологичность и большие возможности по управлению свойствами и структурой мембраны путем небольших химических и технологических вариаций процесса изготовления.



2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

Основными материалами для изготовления плоских полимерных мембран являются: ацетаты целлюлозы, ароматические полиамиды, полисульфонамид, полиэфирсульфон, фторопласты, поливинилиденфторид, полиэтилентерефталат, полиакрилонитрил, полиамиды, полиимиды, полиэтилен, полипропилен и еще несколько десятков полимеров, применяющихся для создания различных элементов современных мембран (рис.1)

· «Ацетат целлюлозы (АЦ) - первый материал, из которого начали изготавливать мембраны для всех мембранных процессов. Это синтетический полимер, получаемый из природной целлюлозы. Он отличается низкой стоимостью и относительно высокой стойкостью к действию свободного активного хлора. Мембраны из АЦ гидрофильны и характеризуются низкой загрязняемостью. Применяются также диацетат целлюлозы, триацетат целлюлозы, регенерированная целлюлоза или смесь этих веществ. В настоящее время АЦ мембраны выпускаются на подложке из бумаги из ПЭТФ или полипропилена, что существенно улучшило их характеристики»[1].

Основными недостатками таких мембран являются низкая химическая и биологическая стойкость, а также высокое рабочее давление и низкая селективность. Рабочий диапазон рН - от 4 до 8. При кратковременных химических промывках могут быть использованы растворы с рН от 3 до 9. Температура раствора не должна превышать 35 ° С. Микроорганизмы способны питаться материалом мембраны и прорастать через нее, нарушая структуру и размер пор, в результате селективность мембран падает.

Технология изготовления АЦ мембран позволяет производить их только с анизотропной структурой, но не композитными и не может обеспечить равномерность размеров пор и малую толщину разделительного слоя. Поэтому их селективность таких мембран относительно невелика, кроме того, большое сопротивление мембраны требует использования высокого рабочего давления, что приводит к большим энергозатратам. Вследствие указанных причин использование АЦ мембран, особенно в обратном осмосе, сокращается и в настоящее время их доля на мировом рынке не превышает 5 %.

Применение ацетатцеллюлозных мембран оправдано в установках водоподготовки, когда обрабатывается хлорированная вода и есть необходимость сохранить этот хлор в очищенной воде.

· «Триацетат целлюлозы (ТАЦ). Мембрана характеризуется высокой гидрофильностью и очень низкой степенью неспецифической абсорбции, предпочтительна при концентрировании (в особенности многократном) и очистке белков. Рабочий диапазон рН - от 4 до 8».

· «Регенерированная целлюлоза (РЦ). Эта мембрана также характеризуется высокой степенью гидрофильности. Она предпочтительна при необходимости высокой степени концентрирования протеинов из разбавленных растворов с минимальными потерями. Мембрана устойчива к автоклавированию, легко чистится и отличается высокой химической стабильностью. Рабочий диапазон рН - от 3 до 11».

· «Полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) - термопластичные гидрофобные полимеры. Отличаются высокой химической стойкостью, низкой стоимостью. Температурная устойчивость незначительна. Используются в виде микрочастиц и волокон для производства микрофильтрационных мембран путем их спекания под давлением. Полипропиленовая бумага применяется в композитных мембранах как материал подложки».

· «Полиэтилентерефталат (ПЭТФ, лавсан) - термопластичный гидрофобный полимер, принадлежащий к классу полиэфиров ПЭТ. Обладает высокой химической стойкостью к кислотам, щелочам, солям, спиртам, парафинам, минеральным маслам, бензину, жирам, эфиру. Имеет повышенную устойчивость к действию водяного пара. Используется для производства пленок.

· «Алифатические полиамиды (ПА, капрон, nylon-6 и nylon-66). Термопластичные полимеры. Полиамидные мембраны по своей природе гидрофильны и смачиваются водой. Они устойчивы при pH от 2 до 13, а также в большинстве органических растворителей. Хорошо выдерживают стерилизацию насыщенным паром в автоклаве при температуре 120 ° C, а также радиационную стерилизацию? - облучением и химическую стерилизацию раствором перекиси водорода. Используется в гофрированных фильтроэлементах» [1].

· «Политетрафторэтилен (фторопласт-4, тефлон, ПТФЭ) обладает наибольшей стойкостью среди фторопластов. Рабочий диапазон рН - от 1 до 13. Применяется для производства пленки для микрофильтрационных мембран. Пленка изготавливается с применением технологии бумагоделания с отливом из спиртовых суспензий тонкоизмельченных порошков. Толщина пленки составляет 200-350 мкм. Используется в гофрированных фильтроэлементах. Гидрофобен, для придания гидрофильных свойств подвергается дополнительной обработке» [1].

· «Поливинилиденфторид (ПВДФ, сополимер ТФЭ с винилиденфторидом, фторопласт-42) - обладает меньшей химической и термической стойкостью, чем фторопласт-4, но термопластичен и может обрабатываться литьем. Он растворим в органических растворителях. ПВДФ гидрофобен, мало загрязняется, имеет высокую стойкость к хлору - до 2 000 г/(ч·л), рабочий диапазон рН - от 2 до 11. Используется в качестве разделительного слоя в микрофильтрационных фторопластовых композиционных гидрофобных мембранах. Выпускается в виде комбинированной пленки на подложке из нетканых материалов (полипропилен, лавсан) с размером пор 0,15, 0,25, 0,45 и 0,6 мкм и общей пористостью 80-85 %. Поддается гофрированию, устойчив к действию сильных и слабых кислот; выдерживает стерилизацию автоклавированием; рабочий диапазон рН - от 1 до 13. Используется также для изготовления полых анизотропных волокон».

· «Поликарбонат - сложный полиэфир угольной кислоты. Химически стоек к растворам солей, разбавленным кислотам и щелочам, топливу, маслам; разрушается концентрированными щелочами, кислотами, растворяется во многих органических растворителях . Поликарбонат имеет ограниченную стойкость к ионизирующим излучениям».

· «Полисульфон ( ПС ) - умеренно гидрофобен, химически стоек, рабочий диапазон рН составляет 2-12, имеет хорошую температурную стабильность до 100 ° С. Термопластичен, растворим в органических растворителях. Пористые полупроницаемые анизотропные пленки на основе ароматического полисульфонамида изготавливаются на подложке из лавсановой или полипропиленовой бумаги. Из полисульфона также производят и полые волокна. Используется самостоятельно в мембранах для МФ и УФ, а в композитных для обратного осмоса - как материал подложки. Для них характерна значительная адсорбция белковых веществ на поверхности в процессе ультрафильтрации, приводящая к загрязнению мембран».

· «Полиэфирсульфон (ПЭС). Материал не проявляет гидрофильных или гидрофобных свойств и обычно предпочитается из-за высокой скорости потока и широкого рабочего диапазона рН - от 1 до 14. Мембраны из ПЭС обеспечивают отличное качество при работе с большинством растворов, когда имеет значение отсутствие потерь целевого продукта».

· «Полиимиды - ароматические гетероциклические полимеры. В зависимости от структуры они могут быть термопластичными и термореактивными. Полиимиды отличаются высокими механическими и электроизоляционными свойствами, широким диапазоном рабочих температур (от -200 до +300 ° С), стойкостью к радиации. Полиимиды стойки к действию растворителей, масел, слабым кислотам и основаниям. Разрушаются при длительном воздействии кипящей воды и водяных паров»[1].

· «Полиакрилонитрил (ПАН). Умеренно гидрофильные мембраны на основе сополимеров акрилонитрила, отличающиеся высокой устойчивостью к действию жиров, нефтепродуктов. Вместе с тем мембраны из ПАН менее устойчивы к воздействию сильных кислот и щелочей, чем мембраны из полиамида и, тем более, из полисульфона»[1].

Все современные мембраны - композиционные и состоят из нескольких слоев, выполненных из различных материалов. Эффективность разделения и производительность обеспечивается разделительным слоем, а их химическая и температурная стойкость - всеми использованными материалами. При обширном выборе материалов для подложки и поддерживающих слоев выбираются наиболее химически стойкие. В этом случае лимитирует стойкость разделительный слой.



3. СВОЙСТВА МЕМБРАН И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МЕМБРАНЫ

Эффективность или совершенство некоторой полимерной газоразделительной мембраны определяется двумя ее основными свойствами - параметрами: ее селективностью - различие в проницаемостях для различных компонентов смеси - и потоком через мембрану. Последний, часто обозначаемый как скорость проницания или массопереноса, определяется как объем, протекающий через мембрану, на единицу площади в единицу времени при заданном перепаде давления на ней. Принято определять проницаемость в баррерах, 1 баррер=10-10см3(н.у.)*см*см-2*см-1*(см рт.ст.-1). Если в мембранах полностью реализуются свойства полимера, то их селективность близка к величинам для этого полимера.

Дефекты - сквозные поры возникают вследствие несовершенной технологии изготовления мембран или плохих пленкообразующих свойств полимера. Устранение дефектов может быть достигнуто приготовлением композиционных мембран. Такие композиционные мембраны состоят из различных материалов, причем очень селективный мембранный материал наносится в виде тонкого слоя на более или менее пористую подложку. Высокая селективность определяется тонким поверхностным слоем, в то время как пористая структура играет роль только подложки. Для получения этих мембран могут быть использованы различные методики, такие как нанесение покрытия при погружении, плазменная полимеризация, межфазная поликонденсация и т. д. Также возможны другие типы покрытия, когда слой покрытия закупоривает поры в подложке. В этом случае свойства подложки, а не покрывающего слоя определяют проявляемые свойства мембраны. В качестве подложек в композиционных мембранах часто используются ассиметричные мембраны, полученные с помощью инверсии фаз. Диффузионная проницаемость полимерных мембран зависит от коэффициента диффузии проникающего вещества в полимере и от сорбции его полимером. Максимальные значения коэффициентов проницаемости характерны для высокоэластичных гибкоцепных полимеров по мере повышения жесткости цепей и увеличения числа полярных групп проницаемость полимера обычно уменьшается; то же происходит и при сшивании полимеров. Соотношение аморфной и кристаллической фаз и их структура в полимере также влияют (нелинейно) на проницаемость мембран. Обычно уменьшение кристалличности полимера ведет к увеличению проницаемости.

Уменьшить кристалличность можно значительным перегревом расплава (что приводит к исчезновению зародышей кристаллизации, а также регулированием скорости охлаждения расплава). Меньшей кристалличностью характеризуются также разветвленные полимеры (по сравнению с их неразветвлеиными аналогами). Значение фактора проницаемости различных простых газов в большинстве полимеров может различаться только в 2-50 раз и, соответственно, фактор разделения невысок.

В целом, следует еще раз отметить, что высокой селективностью характеризуются жесткие аморфные полимеры, такие как полистирол, ацетаты целлюлозы и др.

Как правило, при выборе мембранного материала основное внимание отводится проницаемости и селективности; без этих двух условий третье (стабильность в работе) не имеет смысла расс-матривать вообще. А после тоге как выбран материал с достаточно высокой проницаемостью и селективностью, вопрос о стабильности мембраны в ходе конкретной эксплуатации становится весьма важным.



4. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

Разделяющая способность мембран, их производительность и стабильность характеристик зависят не только от химической природы полимера, но и от хитростей технологии их получения. Основные методы получения полимерных мембран следующие:

1 .формование из раствора;

2. формование из расплава;

3. вымывание наполнителя;

4. спекание порошков;

5. выщелачивание (растворение) части полимера;

6. получение новых свойств путем химическаой модификации готовых мембран;

В зависимости от назначения мембраны в ней формируется или не формируется пористая структура. Поскольку непористые мембраны -- для газоразделения, электродиализа, диализа -- имеют в методике получения свои особенности, технологии их производства подлежат отдельному рассмотрению.

Процесс формирования мембраны можно увидеть на рис.2.

4.1 Получение мембран из растворов полимеров

«Все методы получения мембран из растворов полимеров носят общее название: фазоинверсионные, т.е. протекающие с переходом полимера из жидкого в твердое состояние. Имеется два реакционных ряда фазовой инверсии:

Золь 1 --> Золь 2 --> Гель

Золь 2 --> Гель

Сущность фазовой инверсии заключается в появлении в полимерном растворе двух взаимодиспергированных жидких фаз с последующим образованием геля (рис.3).

Этот переход инициируется различными способами:

· испарением растворителя (сухое формование);

· заменой растворителя на нерастворитель при диффузии последнего из паровой фазы. Для этого политую пленку выдерживают в атмосфере паров растворителя и нерастворителя;

· заменой растворителя на нерастворитель при диффузии последнего из жидкой фазы. Для этого политую пленку погружают в жидкую фазу нерастворителя (мокрое формование)» [6].

4.2 Метод сухого формования

«Метод заключается в поливе мембраны из раствора и в полном последующем испарении растворителя. Этот метод применяют для изготовления кинофотопленок и магнитных лент. При этой технологии по мере удаления растворителя возможен распад исходного раствора на две фазы: полимерный каркас, импрегнированный растворителем, и растворитель, содержащий растворенный полимер, как правило, его низкомолекулярные фракции. Это бывает, когда скорость удаления растворителя ниже скорости релаксации.

Если в растворе присутствуют только полимер и растворитель, то возможны по крайней мере три ситуации:

1. Разделение на две жидкие фазы не происходит до образования геля. Это обычно наблюдается в том случае, когда полимер и растворитель смешиваются неограниченно. Даже после образования геля растворитель продолжает действовать как пластификатор, что в сочетании с эффектом силы тяжести может приводить к коллапсу и уплотнению геля, давая в конечном счете плотную пленку.

2. Разделение фаз может иметь место до образования геля, если растворимость полимера в растворителе ограничена. Однако даже в этом случае остаточный растворитель может действовать как пластификатор, в результате чего могут получаться плотные или почти плотные пленки.

3. В тех случаях, когда взаимодействие П -- П очень сильное, как, например, при испарении растворов нейлона 6,6 в 90% муравьиной кислоте, образуется гель с прочными (возможно, кристаллическими) поперечными сшивками. Пористость такого геля сохраняется до полного испарения растворителя. После фазовой инверсии и до образования геля структура золя характеризуется дальним порядком. Любое нарушение этого порядка или зародышеобразование в золе, например, в результате быстрого перемешивания или даже тонкой фильтрации, приведет к образованию мембраны с более крупными порами по сравнению с теми, которые обычно получаются при гелеобразовании неразупорядоченного золя.

И внутри мицеллы, и в непрерывной фазе двухкомпонентной системы содержатся области, обедненные полимером, тогда как стенка мицеллы содержит области, богатые полимером (рис.4). В последнем случае взаимодействие П -- П преобладает над взаимодействиями П -- Р.

Для получения пористых структур формование пленки должно идти через стадию разделения фаз, т.е. возникновения твердой фазы полимера в остающемся еще растворе полимера»[6].

4.3 Метод мокрого формования

Этот метод почти универсален для получения мембран -- как для материалов, так и для пористой структуры. Варьируя условия на различных стадиях процесса, можно широко изменять свойства мембран.

«Суть метода заключается в том, что после полива пленки полимера пленку переводят в осадительную ванну. Действие осадителя заключается в быстрой коагуляции полимера, т.е. в формировании сначала на поверхности контакта тонкой оболочки из полимерной сетки. Далее через эту оболочку уже по механизму диффузии растворитель проникает из объема пленки в осадительную ванну, а осадитель -- внутрь раствора полимера. Регулируя процесс диффузии, можно получать первичные полимерные структуры с любыми заданными свойствами»[6].

4.4 Метод сухо-мокрого формования

Этот метод отличается от предыдущего только наличием длительной стадии предварительного испарения растворителя. Концентрация полимера из-за этого в поверхностном слое повышается, и когда пленку погружают в осадительную ванну, распад на фазы в поверхностном слое и внутренних слоях происходит с разной скоростью; в поверхностном слое быстрее. Поэтому здесь возникает большее число мелких элементов структуры и малых межструктурных объемов. Формируется мембрана с резко выраженной анизотропией.

«Структура и свойства активного слоя зависят от продолжительности испарения растворителя, температуры, скорости испарения, состава газовоздушной смеси, ее влажности.

Структура и свойства крупнопористой основы мембраны определяется скоростью образования геля, что зависит от температуры осадительной ванны. Чем выше температура ванны, тем крупнее поры основы. Для формирования тонкопористой структуры мембрану осаждают в ледяной воде (0°С), при этом в основе преобладают ориентированные перпендикулярно поверхности макромолекулы и поры. Чем выше температура, тем больше встречается крупных фрагментов структуры, имеющих параллельную поверхности ориентацию.

Иногда для формования используют смесь двух растворов полимеров. Распад на фазы и коагуляция происходят в зависимости от соотношения количеств полимеров, поэтому можно получать поры разной формы и размеров. Ведутся работы даже по тройным смесям несовместимых полимеров (АЦ, ПАН, ПВХ). Для повышения устойчивости мембран, особенно волокон, к воздействию высоких давлений формование мембран проводят из пластифицированных полимеров, а пластификатор затем экстрагируется на стадии промывки»[6].

4.5 Получение мембран растворением наполнителя

полимер мембрана наполнитель пластификатор

«Смешение твердых порообразователей с раствором или расплавом полимера, последующая экструзия и затвердевание полученной массы в форме тонкой пленки и избирательное выщелачивание порообразователей растворителем, не растворяющем матрицу мембраны, являются основными стадиями процесса выщелачивания для получения пористых мембран.

Для получения беспримесных мембран при выщелачивании следует вводить в расплав тонкодисперсные наполнители, например, коллоидный оксид кремния и гранулы соли. Наполнитель считается инертным, если число взаимодействий между частицами наполнителя и матрицей полимера минимально. Пористость мембран, полученных способом выщелачивания, обычно низка (менее 40%).

Вероятно, наиболее перспективным процессом выщелачивания является тот, при котором порообразователями являются низкомолекулярные поверхностно-активные вещества (ПАВ) (предпочтительно ионных типов), образующие высокомолекулярные, статистически диспергированные мицеллы в жидком состоянии и сохраняющие эту структуру в твердой матрице полимера. После выщелачивания набухшей твердой матрицы поры занимают объем, в котором первоначально располагались мицеллы ПАВ. Поверхностно-активные вещества следует добавлять к исходному раствору мембраны или суспензии в мицеллярной форме, т. е. в количествах, превышающих критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ). Обычно количество ПАВ колеблется от 10 до 200% от массы полимера для мембраны. Пористость с увеличением концентрации ПАВ возрастает»[6].

4.6 Получение пористых мембран из порошков полимеров

Принцип метода заключается в формовании из сыпучего материала пленки с последующим спеканием частиц. Пористость мембран обусловлена зазорами между соединенными частицами, а размер пор -- размерами частиц (рис.7).

«Часто в порошок полимера добавляют твердые или жидкие органические и минеральные компоненты, которые облегчают связывание частиц при спекании и повышают общую пористость.

При повышении температуры не доходя до температуры стеклования или плавления, взаимодействие между частицами носит вначале поверхностный характер (типа адсорбционного), т.е. без взаимопроникновения молекул или их сегментов в соседние частицы. Зону контакта можно рассматривать как дефектную структуру по сравнению со структурой полимера в объеме частиц. Чем выше температура и чем дольше контакт частиц, тем больше прочность соединения частиц.

В зоне контакта возникают как межмолекулярные связи, так и химическое взаимодействие. Для увеличения зоны контакта полезно порошок сжать»[6].



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, можно сделать вывод о том, что мембраны - это неотъемлемая часть нашей жизни и производства. Качество и свойства мембран напрямую зависят от полимеров, которые используют для производства. В данном реферате рассмотрены основные аспекты использования и методики применения полимеров в производстве мембран.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://www.mediana-filter.ru/kh3_4.html

2. Информационно-аналитический журнал «Мембраны» выпуск №4 - Москва: РАН, 2006 // http://www.chem.msu.su/rus/journals/membranes/32/32-fulltext.pdf

3. Черкасов С.В. Фильтрация. Микрофильтрация// http://wwtec.ru/index.php?id=484

4. http://ecell.ru/khor10.html

5. http://makvol.ru/howto_mem_2.html

6. http://me-system.ru/membrany/tehnologiya-izgotovleniya-membran/metody-polucheniya-polimernyh-membran/

7. Бекман И.Н. Мембраны в медицине. Курс лекций.// http://profbeckman.narod.ru/MedMemb.files/medmemb15.pdf

8. Хванг С.Т., Каммемейер К. Мембранные процессы разделения. - Москва: Химия, 1981. // http://www.nehudlit.ru/books/detail738067.html

9. Кестинг Р.Е. Синтетические полимерные мембраны. - Москва, Химия, 1991 г. // http://www.twirpx.com/file/232500/

10. Березина Н.П. Соровский образовательный журнал. Том 6. №9. - Краснодар, Кубанский государственный университет, 2000 г. // http://wwtec.ru/assets/files/mem.pdf

11. https://ru.wikipedia.org/wiki/Мембранная_ткань



ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Рис. 1 - Микрофотографии структуры мембран из различных материалов: слева -- полиэфирсульфон, справа -- нейлон

Рис. 2 - Процесс формирования мембраны

Рис. 3 - Механизм образования фазоинверсионных мембран: а-золь1; б-золь 2; в-первичный гель; г-вторичный гель; д-граница раздела воздух-раствор; е-поверхностный барьерный слой



Рис. 4 - Модель структуры пластика, содержащего нерастворяющий пластификатор

 

Рис. 5 - Примеры мембран из политетрафторэтилена, полученных вытяжкой пленки

Размещено на Allbest.ru