ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические процессы получения полимерных мембран из "Полимерные мембраны" Для получения мембран могут быть использованы почти все известные методы переработки полимеров. Чаще всего мембраны формуют из растворов и расплавов. Широко используются методы получения пористых мембран путем вымывания наполнителя, выщелачивания или растворения части полимера из монолитной пленки. Иногда для ускорения этого процесса или для обеспечения его направленного проведения пленки предварительно подвергают различного рода физическими или физико-химическим воздействиям. Типичным примером этого является получение ядерных фильтров, при изготовлении которых пористость материалу придается путем выщелачивания полимера, предварительно локально деструктиро-ванного воздействием ядерного и ультрафиолетового излучений. [c.117] Получение мембран спеканием полимеров, строганием пористых стержней, вальцеванием и межфазной поликонденсацией пока не нашло широкого практического распространения. Доминирующее положение занимают методы формования мембран из растворов полимеров. Значительное число мембран получают методом мокрого формования. Этот метод является почти универсальным, так как, варьируя условия на различных стадиях процесса, можно получить практически все типы мембран — от диффузионных до микрофильтрационных. [c.117] Для получения некоторых типов мембран, особенно асимметричных, перед осаждением полимера с поверхности раствора частично испаряют растворитель (метод сухо-мокрого формования, рис. 4.1). [c.118] В состав формовочного раствора входят полимер или смесь полимеров, растворитель, порообразова-тель (агент набухания), иногда осадитель, пластификатор и другие компоненты специального назначения. [c.118] Процессрастворения полимера является весьма ответственной операцией, так как соотношение компонентов раствора, его структура оказывают заметное влияние на свойства мембран. Продолжительность растворения полимера и однородность раствора в значительной степени зависят от типа аппарата, в котором ведут растворение, от режима перемешивания, порядка загрузки компонентов, температуры процесса. [c.119] Для приготовления формовочных растворов низкой вязкости используют аппараты с пропеллерными мешалками. Для получения высококонцентрированных растворов с высокой вязкостью применяют аппараты с рамными, лопастными и спиральными мешалками или аппараты со шнеками. Частота вращения мешалки составляет - 5—50 об/мин. Аппараты изготавливают из коррозионно-стойкой стали или покрывают внутри защитным слоем эмали, стекла, стойкого полимера или иного материала. [c.119] Качество раствора контролируют, определяя его прозрачность, вязкость, концентрацию полимера и соотношение компонентов. В случае необходимости проводят корректировку по тому или иному компоненту. [c.120] Фильтрование раствора является необходимой и ответственной операцией, обеспечивающей удаление набухших частиц полимера (гель-частиц), минеральных примесей, нерастворенных частиц различного происхождения. [c.120] Фильтрование обычно проводят в несколько ступеней. Для этого применяют рамные, свечевые (металлокерамические, керамические) фильтры и фильтры с намывными слоями. Фильтрующий материал выбирают в зависимости от вязкости, загрязненности раствора и природы растворителя. В ряде случаев раствор подогревают для снижения вязкости. Величина предельного давления при фильтровании зависит от вязкости раствора и конструкции фильтра. Обычно она не превышает 2,5 МПа, хотя в отдельных случаях достигает 10 МПа. Для фильтрования растворов, имеющих невысокую вязкость, могут быть использованы фильтры, регенерируемые обратным током растворителя [1], а также самоочищающиеся фильтры с металлической бумагой . [c.120] Обезвоздушивание формовочных растворов проводят для удаления из них пузырьков воздуха или другого газа. Необходимость этой операции вызвана тем, что пузырьки газа, попадая в мембрану, могут вызвать образование дефектов в материале. Растворенный воздух может выделяться в процессе формования при изменении температуры формовочного раствора и также становиться причиной появления дефектов в мембране. При получении полых волокон пузырьки газа вызывают обрыв струек раствора, выходящих из отверстий фильеры. [c.120] Формирование формы мембраны из раствора производят с помощью фильер, конструкцию которых выбирают, исходя из требуемой формы мембраны, вязкости раствора и летучести компонентов раствора. [c.121] СЛОЯ раствора на движущуюся подложку (барабан, ленту). Для образования пленки при формовании мембран без предварительного нанесения раствора на подложку применяют щелевые фильеры (рис. 4.2,г). Изменением положения подвижных пластин регулируют ширину, образуемой ими щели и тем самым устанавливают необходимую толщину мембраны. Для получения мембран в виде рукавов применяют кольцевые фильеры (рис. 4.2,5). Такую фильеру погружают краем в осадительную ванну. В зазор между наружным и внутренним корпусом подают формовочный раствор, а внутрь фильеры подают осадитель или газ для предотвращения смыкания стенок рукава. [c.122] Регулирование толщины слоя раствора, из которого будет сформована мембрана, осуществляют не только изменением величины зазора между ножом и движущейся подложкой, но и за счет изменения скорости движения последней. На рис. 4.3 приведены возможные варианты такого регулирования. За счет трения слоев раствора о нож фильеры в верхних слоях образующейся пленки наводится определенная ориентация полимерных цепей, которая может влиять на свойства мембраны. [c.122] Следует особо подчеркнуть важность тщательной шлифовки нижнего края ножа фильеры, так как от этого во многом зависит равномерность структуры будущей мембраны. [c.122] При выборе типа машины следует учитывать такие факторы, как вязкость раствора, летучесть растворителя и других компонентов формовочного раствора, коррозионную активность раствора и осадителя, продолжительность отдельных стадий процессов, характер физико-химического взаимодействия между раствором и подложкой. Как правило, формовочные машины представляют собой агрегаты, предназначенные для осуществления нескольких стадий технологического процесса получения мембран. [c.123] Машины ленточного типа применяют при формовании мембран из растворов полимеров в труднолетучих растворителях, особенно если необходимо обеспечить сравнительно большую продолжительность предформования и в тех случаях, когда формовочный раствор имеет низкую вязкость. В отличие от барабанных машин на ленточных значительно проще- осуществить перепад температур в различных зонах. [c.124] На рис. 4.5 приведена схема машины с бесконечной металлической лентой 2, натянутой на два барабана 5 п 9. Лента с барабанами заключена в кожух 4. Внутри кожуха помещена барка 8 для осадителя 7, снабженная нагревателями 6. Барабан 9 обогревается теплоносителем. Изменением положения фильеры 1 и направления движения ленты можно варьировать продолжительность предформования, температурный режим и другие параметры процесса. [c.124] Схема машины с лентой из гидрофобного полимера для мокрого формования ацетатных мембран [3] приведена на рис. 4.6. [c.124] Продолжительность предформования можно регулировать не только за счет изменения длины пути жидкой пленки до погружения ее в осадительную ванну, но и путем изменения в зоне предформования температуры и концентр ации паров растворителя, а также скорости движения воздуха. [c.124] С целью экономии промывной жидкости промывка мембран осуществляется по принципу противотока, причем на последней стадии подается чистая вода, которая по мере движения обогащается растворителем и с первой стадии промывки направляется либо на регенерацию, либо поступает в осадительную ванну. Промывка мембран может осуществляться в промывных барках (см. рис. 4.4), снабженных системой валиков, позволяющих удлинить путь мембраны в барке. Транспортирование мембраны через промывные барки должно осуществляться с большой осторожностью, так как физико-механические показатели мембран из-за их высокой пористости очень низки. Для облегчения процесса протягивания мембран по ваннам все валики делают приводными. [c.126] Вернуться к основной статье