главная > справочник > химическая энциклопедия:

МЕМБРАНЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

МЕМБРАНЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ (полупроницаемые, селективно-проницаемые мембраны), избирательно пропускают отдельные компоненты газовых смесей, растворов, коллоидных систем. Представляют собой пленки, пластины, трубки и полые нити, изготовленные из стекла, металла. керамики, полимеров. Наиб. практич. значение имеют полимерные мембраны разделительные, например из целлюлозы и ее эфиров, полиамидов. поли-сульфонов, полиолефинов и большинства др. известных полимеров.

Различают в осн. мембраны разделительные: монолитные (сплошные, диффузионные), проницаемость которых связана с диффузией газов или жидкостей в объеме мембраны (поры отсутствуют); п о р и с т ы е с системой сквозных сообщающихся пор постоянного размера; а с и м м е т р и ч н ы е (двухслойные, анизотропные), состоящие из пористого высокопроницаемого слоя (подложки) и тонкого селективного слоя - мелкопористого или монолитного (толщина его может составлять ок. 0,25% общей толщины мембраны разделительные).

Имеются также составные (композитные) мембраны разделительные, состоящие из основы (обычно пористой мембраны), на которую нанесен один или неск. селективных слоев (монолитных или мелкопористых), отличающихся по хим. природе от материала подложки. Их изготовляют с целью повышения прочности мембран и придания им проницаемости для определенных компонентов разделяемой смеси. Динамические мембраны разделительные образуются, когда на пов-сть пористой основы подается разделяемая смесь, содержащая диспергир. частицы, например гидроксидов металлов, полимеров. Частицы образуют на основе слой, находящийся в динамич. равновесии с частицами, диспергированными в смеси, и обеспечивающий селективность разделения. См. также Мембраны жидкие.

мембраны разделительные подразделяют также на неионогенные и ионитовые (см. Мембраны ионообменные).

Для монолитных мембраны разделительные характерна диффузионная проницаемость, для пористых - фазовая (т. е. через поры проходит вещество в виде газообразной или жидкой фазы).

Монолитные мембраны разделительные получают формованием из растворов (по сухому способу) или расплавов полимеров (см. Пленки полимерные, Формование химических волокон), а также прессованием полимерных материалов и металлич. порошков.

Пористые мембраны разделительные получают: 1) формованием из растворов полимеров по мокрому способу или испарением из сформованных жидких пленок (нитей) растворителя; в последнем случае в формовочный раствор предварительно вводят осадитель, давление паров которого ниже, чем у растворителя (метод спонтанного гелеобразования); с удалением растворителя раствор распадается на фазы, в результате чего образуется пористая структура; 2) из монолитных полимерных мембраны разделительные-вытягиванием их в спец. условиях; облучением тяжелыми атомными ядрами или ионами с послед. УФ облучением, окислением и удалением продуктов деструкции (получают т. наз. ядерные мембраны разделительные); выщелачиванием определенных фракций (метод используется и в произ-ве стеклянных пористых пластин). Крупнопористые мембраны разделительные готовят спеканием металлич. порошков и полимерных материалов.

Асимметричные мембраны разделительные получают, создавая разные условия затвердевания полимера в поверхностном слое и в остальной массе мембраны. Напр., с пов-сти жидкой пленки (нити) сначала испаряют растворитель, а затем ее погружают в осадитель (сухо-мокрое формование).

Составные мембраны разделительные изготовляют нанесением на пористую подложку из полимера, стекла, керамики или др. тонкого (одного или неск.) слоя полимера (напр., погружением подложки в раствор полимера, поливом его, межфазной поликонденсацией или полимеризацией мономеров в низкотемпературной плазме, напылением).

Наиб. распространенная форма мембраны разделительные-пленка, формуемая на машинах ленточного или барабанного типа. Для повышения мех. прочности и стабильности формы изготовляют на пористых подложках, например тканях, сетках, нетканых материалах. Пленочные мембраны разделительные используют: в плоскокамерных аппаратах (типа фильтр-пресса) и рулонных; тонкие полимерные пленки осаждают на внутр. пов-сти пористых трубок (неск. штук собирают в одном корпусе); полые волокна укладывают параллельно или под углом друг к другу в пластмассовом корпусе и склеивают в торцевых частях (см. также Мембранные процессы разделения).

Применяют мембраны разделительные для разделения газовых смесей (напр., выделение компонентов из смесей, образующихся при синтезе аммиака, создание регулируемой газовой среды в фрукто-овощехранилищах); для опреснения морских и солоноватых вод и деминерализации речной и артезианской воды (см. Водоподготовка); для концентрирования и очистки растворов высокомол. соед., в т.ч. биологически активных, молока и соков в микробиол., мед., пищ. промышленности; для изготовления массообменников мед. назначения (гемодиализаторы, окси-генаторы крови).

В процессе эксплуатации пов-сть мембран загрязняется, что приводит к ухудшению осн. показателей (производительность и селективность) мембранного разделения. Поэтому мембраны разделительные подвергают очистке разл. способами, например: обработкой пов-сти эластичной губкой (часто с применением моющих ср-в), полиуретановыми шарами и др., не оказывающими абразивного воздействия; воздействием турбулентного потока жидкости (разделяемой или моющей); промывкой газожидкостной эмульсией (обычно смесью воды и воздуха), разб. растворами кислот или щелочей, ПАВ или др.; продувкой сжатым воздухом (особенно микрофильтров); воздействием электрич., магн. и ультразвуковых полей.

Из-за загрязнений мембраны разделительные имеют ограниченный срок эффективной работы (ресурс) и их периодически приходится заменять или очищать.

Лит.: Дубяга В. П., Перепечкин Л. П., Каталевский Е. Е., Полимерные мембраны, М., 1981; Перепечкин Л. П., "Успехи химии", 1988, т. 57, в. 6, с. 959-73; Resting R.E., Synthetic polymeric membranes, 2 ed., N. Y.-[a. o.], 1985.

Л. П. Перепечкин.