ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение синтетических мембран из "Введение в мембранную технологию" Для получения мембран могут быть использованы все виды синтетических материалов от неорганических (керамики, стекла или металлы) до органических (все виды полимеров). Основным принципом модифицирования этих материалов является получение требуемой структуры мембраны с морфологией, соответствующей данному процессу разделения. Выбор материала ограничивает методику приготовления, получаемую морфологию мембраны и принцип разделения. Другими словами, не всякая проблема разделения может быть решена с помощью данного типа материала. [c.91] Для получения синтетических мембран применяется ряд различных методов. Некоторые из них могут быть использованы для приготовления как органических (полимерных), так и неорганических мембран. Наиболее важные методы — это спекание, растяжение (вытяжка), травление ядерных треков, выщелачивание из пленки, инверсия фаз и нанесение покрытий. [c.91] Этот метод достаточно прост, он позволяет получить пористые мембраны как из органических, так и из неорганических материалов. Метод включает прессование порошка, содержащего частицы данного размера, и нагрев при повышенных температурах. Требуемая температура зависит от используемого материала. В ходе спекания поверхность между контактирующими частицами исчезает. Схематически процедура приготовления мембран этим методом представлена на рис. П1-2. [c.91] Спекание — это очень распространенный метод приготовления мембран из политетрафторэтилена — химически и термически весьма устойчивого и нерастворимого полимера. Фактически все упоминаемые здесь основные материалы для процесса спекания имеют общую особенность — высокую химическую, термическую и механическую устойчивость, особенно это относится к неорганическим материалам. [c.92] Однако с помощью спекания могут быть получены только микрофильтрационные мембраны. Пористость пористых полимерных мембран обычно низка, в области от 10 до 20% или немного выше, тогда как у пористых металлических фильтров она может достигать 80%. [c.92] По этому методу экструдированная пленка (или фольга), сделанная из частично-кристаллического полимерного материала (политетрафторэтилена, полипропилена, полиэтилена), вытягивается по направлению, перпендикулярному направлению экструзии. В процессе экструзии кристаллические области оказываются ориентированными параллельно направлению экструзии. При приложении механического напряжения образуются маленькие трещины и получается пористая структура с размером пор от 0,1 мкм до 3 мкм. Для этой методики могут быть использованы только частично-кристаллические полимерные материалы. Пористость этих мембран выше, чем мембран, полученных с помощью спекания, и достигает 90%. [c.92] Еще одной методикой приготовления пористых мембран является выщелачивание компонентов из пленки. С помощью этой методики могут быть приготовлены пористые стеклянные мембраны [1]. Гомогенный расплав (1000 — 1500 С) трехкомпонентной системы (например, КагО - В2О3 - ЗЮг) охлаждается, вследствие чего система разделяется на две фазы, одна фаза содержит в основном нерастворимый 8102, в то время как другая фаза является растворимой. Эта вторая фаза может быть подвергнута выщелачиванию кислотой или щелочью, таким образом получают широкую область диаметров пор с минимальным размером около 0,05 мкм. [c.93] Это очень гибкая методика, позволяющая получать все виды морфологий. Более детально она описана далее в этой главе. [c.93] Плотные мембраны, в которых транспорт происходит посредством молекулярной диффузии, в основном демонстрируют низкие потоки. [c.93] Увеличение потоков через эти мембраны может быть достигнуто максимальным уменьшением эффективной толщины мембраны. Это может быть достигнуто приготовлением композиционных мембран. [c.94] Такие композиционные мембраны состоят из двух различных материалов, причем очень селективный мембранный материал наносится в виде тонкого слоя на более или менее пористую подложку (см. рис. П1-4). Высокая селективность определяется тонким поверхностным слоем, в то время как пористая подложка выступает только как суппорт. Для получения этих мембран могут быть использованы различные методики, такие, как нанесение покрытия при погружении, плазменная полимеризация, межфазная полимеризация и т. д. Эти методики будут описаны более детально далее в этой главе. Также возможны другие типы покрытия, например, когда слой покрытия закупоривает поры в подложке. В этом случае свойства подложки, а не покрывающего слоя определяют наблюдаемые свойства мембраны. [c.94] Когда используются методики спекания, вытяжки, выщелачивания или травления треков, получают пористые мембраны. Эти мембраны могут также использоваться как подложки для композиционных мембран, так что их применение может быть распространено на другие области. С помощью метода инверсии фаз могут быть получены как открытопористые, так и плотные структуры. Методы нанесения покрытий обычно используются для приготовления тонких, но плотных структур, обнаруживающих высокую селективность и относительно высокую проницаемость. В качестве подложек в композиционных мембранах часто служат асимметричные мембраны, полученные с помощью инверсии фаз. Теперь рассмотрим методы приготовления мембран с помощью инверсии фаз. [c.94] Вернуться к основной статье