Методы получения полимерных мембран

Нефтезаводские газы, подлежащие разделению, представляют собой смесь углеводородов с водородом. Основные физические константы водорода и газообразных углеводородов приведены в табл. 12. Водород из этих газов вьщеляют методами глубокого охлаждения, абсорбцией, адсорбцией, диффузией через мембраны с избирательной проницаемостью для водорода. Метод глубокого охлаждения нашел промышленное применение для выделения Нз из водородсодержащих газов. Для получения водорода высокой степени чистоты используют метод короткоцикловой адсорбции на цеолитах. Водород очень высокой степени чистоты в небольших количествах получают диффузией через мембраны из сплавов палладия, проницаемых для водорода, но непроницаемых для других газов и паров. Разрабатываются и полимерные мембраны, обладающие аналогичными свойствами, Метод абсорбции углеводородами с последующей ректификацией, особенно при пониженной температуре, может быть также использован для концентрирования водорода. Этот процесс имеет место в системах гидроочистки (см, стр, 20). [c.42]

Композиционные мембраны составляют второй тип структур, часто используемых для обратного осмоса. В таких мембранах верхний рабочий слой и расположенная под ним подложка состоят из разных полимерных материалов, что позволяет оптимизировать каждый слой по отдельности. Первой стадией получения композиционной мембраны является приготовление пористой подложки. Важными характеристиками подложки являются ее поверхностная пористость и распределение пор по размерам. В качестве подложки часто используют ультрафильтрационные мембраны. Существуют различные методы нанесения тонкого плотного слоя поверх подложки [c.302]

Первое сообщение о возможности практического использования явления селективной проницаемости компонентов газовой смеси через полимерные или металлические перегородки — мембраны было сделано Грэхемом в середине XIX века. Однако от открытия явления до его промышленного применения прошло более столетия. Это объясняется, прежде всего тем, что в то время промышленность не была подготовлена к использованию этого явления. Внедрению мембранного метода разделения газов в промышленность способствовали результаты изучения явлений, связанных с селективным переносом молекул газов через сплошные (гомогенные) и микропористые мембраны, имеющие неорганическую или полимерную природу, успехи в синтезе полимеров с газоразделительными свойствами, разработка методов получения высокопроизводительных (асимметричных, композиционных, напыленных и т. д.) полимерных, металлических и керамических мембран, создание конструкций и методов расчета мембранных аппаратов и установок. [c.6]

УПЛОТНЯЮЩИЕСЯ (ПОЛИМЕРНЫЕ) МЕМБРАНЫ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕМБРАН [c.47]

Несмотря на значительные технологические трудности получения мембран на границе раздела фаз, эти методы привлекают возможностью получения очень тонких полимерных слоев и повышения производительности мембран. Разработаны методы получения тонких полимерных пленок путем их прямого синтеза на границе раздела двух жидких фаз в результате реакции поликонденсации [50]. Образующуюся при этом полиамидную пленку вытягивают из жидкости и наносят на подложку. Достоинством этого метода является отсутствие стадии приготовления полимерного раствора, что значительно ускоряет процесс получения мембраны. [c.156]

Как правило, мембраны, полученные путем испарения растворителя без распада исходного раствора на фазы, обладают диффузионной проницаемостью. Для обеспечения высокой фазовой проницаемости мембран наиболее эффективным методом их получения является образование полимерных студней вследствие разделения на фазы концентрированных растворов полимеров. Поскольку в зонах флуктуаций, имеющихся в концентрированных растворах, концентрация полимера выше, чем средняя концентрация полимера в растворе, появляется градиент химического потенциала, который является движущей силой массопереноса, что приводит к диффузии полимера из области высокой концентрации в область низкой концентрации и к самопроизвольному рассасыванию флуктуаций. Пока условия такой диффузии [c.83]

К уплотняющимся мембранам относятся мембраны, которые под воздействием давления или каких-либо других факторов уплотняются. Эти мембраны отличаются эластичностью, что упрощает их герметизацию в аппаратах. Наибольшее применение получили полимерные мембраны из лиофильных материалов, обладающие высокой, удельной производительностью. Ниже рассмотрены методы получения (формования) и свойства уплотняющихся полимерных мембран. [c.13]

В промышленности, главным образом в микроэлектронике, широко применяют пленки, полученные в плазме. Плазмохимические пленки могут быть кристаллическими или аморфными. Их толщина колеблется от долей до сотен микрометров. При осаждении в плазме тонких полимерных пленок на пористых основах образуются мембраны, применяемые в мембранной технологии для разделения растворов солей, органических соединений и газовых смесей. Такие пленки получают двумя методами — полимеризацией углеводородов или деструкцией полимеров. Плазмохимической поверхностной обработке можно подвергать различные материалы — от металлов и их сплавов до полимеров. В результате обработки полимеров в неравновесной плазме изменяются смачиваемость, молекулярная масса и химический состав поверхностного слоя (толщиной до 10 мкм). [c.298]

Особый интерес представляет применение для получения изотопов новых электролизных систем, в частности, систем с твёрдым полимерным электролитом (ТПЭ). В таких системах в качестве электролита используется мембрана из перфторполимера (мембрана марки МФ-4СК, ионная проводимость в которой обеспечивается переносом гидратированных ионов водорода при помощи ионогенных сульфогрупп). К достоинствам этого метода относятся [3] [c.284]

Термальные гели очень хороши в качестве подложек в комбинированных мембранах, так как могут иметь изотропную структуру, а собственно термическая желатинизация позволяет получить структуру полимерной пленки практически любой пористости. Так, используя термальный метод формования, можно получить полупроницаемую мембрану прямым прессованием трехкомпонентной композиции, включающей эфир целлюлозы (триацетат), пластификатор (тетраметиленсуль-фон, диметилсульфоксид и др.) и порообразователь — полиол (три- или тетраэтиленгликоль). Отпрессованную при 200 °С пленку промывают водой для удаления добавок. Полученные таким образом мембраны имеют улучшенные механические свойства и повышенную водопроницаемость по сравнению с мембранами из регенерированной целлюлозы. [c.52]

При осаждении в плазме тонких полимерных пленок на пористых основах образуются мембраны, применяющиеся для разделения растворов солей, органических соединений и газовых смесей. По сравнению с традиционными методами плазмохимические способы получения таких мембран обладают рядом пре- [c.332]

Часто вместо полимерных мембран используются неорганические мембраны, которые чрезвычайно устойчивы к химическим и термическим воздействиям. Кроме того, размеры пор в таких мембранах легче контролируются, вследствие чего в них обычно достигается очень узкое распределение пор по размерам (см. также гл. IV). Для получения керамических мембран используются разнообразные методы, среди которых к наиболее важным относятся [c.286]

Существуют два различных типа ионообменных мембран — гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные мембраны изготавливают из смесей ионообменных смол при получении из них пленок методом сухого формования или каландрования, например. Электрическое сопротивление таких мембран относительно велико, а их механическая прочность относительно мала, особенно при высоких степенях набухания. В противоположность этому гомогенные мембраны получают путем введения ионных групп в полимерную пленку. Это достигается двумя способами, указанными в гл. II. Заряд распределен равномерно в объеме мембраны. Чтобы не было сильного набухания мембран, последние должны быть сшитыми. [c.374]

Цунода и Сэко применяли также другие методы получения полимерных матриц, пригодных для изготовления ионитовых мембран. Так, частично полимеризованные стирол, дивинилбен-зол и этилвинилбензол, растворенные в мономере стирола, подвергались полимеризации в блоке в закрытом сосуде при температуре 100° С в течение 50 ч. Катализатором служила перекись бензоила. Затем прямым сульфированием сухих или предварительно набухших в тетрахлорэтане листов полимера получали катионитовые мембраны. [c.144]

Широкое применение полимерных мембран для опреснения сточных вод сдерживается их низкой водопроницаемостью, нестойкостью в щелочных и кислых средах, недостаточной механической прочностью, постепенной и необратимой потерей ионной селективности в процессе эксплуатации. Поскольку мембранное опреснение определяется коллоидно-химическими свойствами, целесообразно разрабатывать методы получения мембран, образованных из дисперсных частиц (динамические мембраны). Для этого достаточно формировать осадки из сильнозаряженных малых коллоидных частиц так, чтобы размер пор при достаточно плотной упаковке не превыщал несколько единиц нм. Осадок (коллоидная мембрана) формируется при фильтрации жидкости, содержащей подобные частицы, через пористую подложку. Если размер пор достаточно мал, осадок формируется только на внещней поверхности подложки. Однако тонкопористая мембрана, как показывают многочисленные эксперименты, возникает (но значительно медленнее) и при диаметре пор порядка микрона, что почти стократно превыщает размер частиц, за счет многослойного прилипания частиц на стенки поры. [c.350]

Полимерные пленки в качестве разделительных мембран. Разделительные мембраны из монолитных или пористых полимерных пленок используют для разделения компонентов газовых смесей, растворов, коллоидных систем, тонких взвесей такие мембраны весьма перспективны в промышленных методах разделения. Для разделения смесей газов используют монолитные мембраны без заметных пор Сам процесс разделения основан на таком свойстве полимерной пленки, как газопроницаемость. Мембраны для разделения газовых смесей изготовляют из весьма ограниченного числа синтетических полимеров, обладающих высокой газопроницаемостью. Так, плоские пленочные мембраны выполняют из фторированного сополимера этилена с пропиленом (толщина 8 = 10 мкм), армированного тканью кремнийорганкческого каучука (8 = 50 мкм ). поливинилтриметилсилана. С помоЩЬю мембраны, полученной из последнего полимера, удается повысить долю кислорода в воздухе с 21 до 35...40 %. [c.81]

Метод конденсации позволяет получить водород высокой степени чистоты. Например, при охлаждении смеси газов до мпературы жидкого азота (- 77 К) оксиды углерода и углеводороды переходят в жидкое состояние. Чистота получаемого водорода составляет 99,95%. Высокую степень чистоты можно получить и электрохимическим способом с помощью ячейки с твердополимерным электролитом [12]. Все более широкое применение для разделения газов находят селективно проницаемые мембраны, в частности полимерные мембраны [86, с. 1273—1278]. Наиболее чистый водород можно получить в результате диффузионного разделения через проницаемую для водорода мембрану из палладиевого сплава [32]. Этот способ обеспечивает получение водорода чистотой до 99,9999%. При использовании электрохимического и диффузионного методов очистки необходима предварительная очистка газов от каталитических ядов соединений серы, мышьяка, фосфора и др- [c.105]

Мембраны для разделения жидких смесей должны представлять собой гетерогенные системы. Поэтому для их формования используются существующие методы получения гетерогенных полимерных систем метод мокрого формования, метод спонтанного гелеобразо-вания, метод температурного гелеобразования. [c.110]

Поток информации по мембранной технологии как в СССР, так и за рубежом стремительно возрастает. Однако этот материал недостаточно систематизирован (особенно по таким методам, как обратный осмос, ультрафильтрация и испарение через мембрану). Кроме того, среди вышедших за рубежом монографий отсутствуют книги, посвяш енные проблеме в целом. Например, в монографии Кйстинга Синтетические полимерные мембраны (США, 1971 г.) рассматриваются только вопросы синтеза и получения полупроницаемых мембран, а книга Сурираяна Обратный осмос (Англия, 1970 г.) при обилии экспериментального материала страдает некритическим изложением фактов. К тому же в названных книгах совершенно не отражены работы советских исследователей. [c.7]

Важным успехом в области мембранной технологии явилось развитие асимметричных мембран, у которых имеется очень тонкий селективный слой (0,1-1 мкм), нанесенный на пористую подложку из того же самого материала. Эти асимметричные мембраны приготовлены с помощью метода инверсии фаз. Следующим шагом вперед было развитие композиционных мембран с асимметричной структурой, в которых плотный поверхностный слой нанесен на пористую подложку. В этом случае два слоя сделаны из различных (полимерных) материалов. Достижением в технологии композиционных мембран является то, что каждый такой слой может быть оптимизирован независимо для получения оптимальных транспортых параметров мембраны по селективности, проницаниемости, химической и термической устойчивости. В общем случае слой пористой подложки также получается с использованием инверсии фаз. Более того, поверхностный слой в композиционных мембранах может быть изготовлен из материала (например, эластомера), с которым трудно манипулировать в рамках метода инверсии фаз, например при осаждении путем погружения. [c.102]

При выяснепин механизма проводимости полимеров очень важно получение прямых экспериментальных данных по подвижности носителей. Теоретически хорошо обоснован и достаточно надежен метод определения х с помощью инжекционных токов. Этот метод успешно применяется для определения подвижности электронов и дырок в органических твердых веществах с начала 50-х годов, в том числе в полимерах — с начала 60-х годов. Ионные инжекционные токи в полимерах стали интенсивно исследовать сравнительно недавно этому посвящены в основном наши работы. Успех этих работ определяется поиском эффективных инжектирующих ионы электродов. В качестве ионных эмиттеров использовались жидкие и твердые растворы электролитов, а также полимерные катионообменные мембраны [56]. Совершенно очевидно, что в этом случае создать на границе раздела эмиттер — диэлектрик бесконечно большую плотность ионного заряда практически невозможно. Теория ионных инжекционных токов для случая конечного значения рд была предложена независимо в работах [57,58]. В этих работах подвижность ионов определялась в основном из данных по нестационарным инжекционным токам путем измерения времени появления максимума тока, соответствующего времени перехода ионами межэлектродного расстояния Тп, по формуле [c.75]

При получении мембран методом сухого формования возможны два варианта протекания процесса без распада исходного раствора на фазы и с распадом раствора на две фазы, из которых одна представляет собой полимерный каркас, импрегнирован-ный смесью растворителя с нерастворителем, а другая— смесь растворителя и нерастворителя, в которой растворено небольшое количество полимера, главным образом, его низкомолекулярные фракции. На рис. 3.2 представлена диаграмма изменения состояния системы при образовании мембраны в процессе испарения растворителя [22]. Из раствора с составом х сх при повышении температуры испаряется растворитель. При некотором составе Хтв, отвечающем температуре текучести Гтек, вязкость системы возрастает на несколько десятичных порядков и система теряет текучесть. Дальнейшее удаление растворителя приводит систему к составу Хс, соответствующему температуре [c.80]

Предлагается использовать ионообменную мембрану нафион в электролизере с нулевым межэлектродным расстоянием при получении водорода электролизом воды [125]. Мембрана с анодной стороны покрывается диоксидами рутения и иридия, с катодной — мелкодисперсной платиной. Так как при этом она действует как протонопроводящий полимерный твердый электролит, в электролизер подается чистая вода. Высокая стоимость и верхний температурный предел 160°С ограничивают применение и развитие этого метода. [c.85]

Основываясь на хорошо разработанном способе получения мембран конденсацией из неводной среды, Кларк ЦР7] предложил метод полимеризации смесей в присутствии инертного растворителя. Разработка этого метода осуществлялась по двум главным направлениям или ионные группы присутствовали в спссобном полимеризоваться исходном материале, из которого получался полимерный гель, или, наоборот, ионные группы вводились в полимерную матрицу пссле полимеризации и образования геля с твердой структурой. Так, например, по первому методу анионитовая мембрана получалась полимеризацией смеси 2-винилпиридина в виде четвертичной аммониевой соли с дивинилбензолом. Реакция проводилась в растворе изопрспанола. Мембрана отливалась между стеклянными пластинками, нагревалась при 83 °С в течение 3 ч и последовательно выщелачивалась метанолом, а затем водой. При получении анионитовых мембран по второму методу полимерная матрица получалась путем полимеризации смеси 2-винилпиридина и дивинилбензола. Эта реакция проводилась в растворе толуола, катализатором служил 2-азо-бис-изобутиронитрил. На этой стадии мембрана содержала только слабодиссоциированные анионообменные группы. Присутствующий в полимерной матрице толуол затем выщелачивался этанолом, матрица обрабатывалась диметил-сульфатом в растворе этанола в течение 20 ч при температуре [c.137]

Обычные гетерогенные образны полимерных веществ могут быть разделены на фракции со значительно меньшей гетерогенностью. Для этого можно воспользоваться изменением растворимости химически идентичных молекул при изменении длины цепи (см. раздел 15) или использовать такие методы, как ультрафильтрование через градуированные мембраны. Обзор различных методов дан Краггом и Хаммершлагом . Полимерные образцы, полученные в результате такого фракционирования, все еще гете-рогенны, но их распределения по молекулярным весам заключены в более узкие пределы. [c.170]

Несмотря на то что применение природных полимеров (таких как целлюлоза) в качестве материалов для фильтрации было известно давно, историю синтетических полимерных мембран следует начать с получения Щенбейном [8] в 1846 г. нитрата целлюлозы, первого синтетического (в действительности, полусинтетического) полимера. В течение первого столетия после получения нитрата целлюлозы преимущественно применялись целлюлозные мембраны. В 1855 г. Фик [9] использовал нитратцеллюлозные мембраны для проведения своих исследований по диффузии, ставших впоследствии всемирно известными. В том же году Лермит [10] впервые сформулировал основы транспорта раствора через мембрану, а именно проницаемость является результатом взаимодействия пермеата с мембраной. Он показал, что теория растворения и теория пор (капиллярная теория) не исключают друг друга, а взаимно, без особых отклонений, дополняют одна другую. В 1860 г. Шумахер [11] разработал мембраны из нитрата целлюлозы в форме трубки (опытные образцы просто погружались в коллоидные растворы), которые используются и в настоящее время. В 1872 г. Баранецкий [12] получил первые плоские мембраны. Изменяя концентрацию нитрата целлюлозы, Бехгольд [13] в 1906 г. изготовил первые партии микрофильтрационных мембран с порами одинакового размера. Он также первым установил соотношение между точкой пузырька, поверхностным натяжением и радиусом поры. Представление о распределении пор по размерам было развито Карплусом [14], совместившим технические приемы для определения точки пузырька и измерения проницаемости по методу Хагена — Пуазейля. [c.15]

Технология розлива, размазывания и экструзии полимерных растворов и расплавов является хорошо известным способом получения пленок и волокон различного назначения. Все технологические особенности и отличия связаны с необходимостью получения пленок и волокон с конечной селективностью и большой скоростью проникания растворителя через них. Внутри этих способов изготовления полупроницаемых мембран различаются три метода их формования сухой, мокрый и сухомокрый. Сухое формование мембран заключается в испарении в воздух или специально подобранную атмосферу растворителя в результате получают плотные гомогенные мембраны. Гетерогенные мембраны, обладающие плотным слоем, расположенным на рыхлом пористом слое, получаются при сухомокром формовании. При этом методе изготовления мембран сперва происходит испарение части растворителя из тонкого слоя раствора в атмосферу (предформование), а за- [c.15]

Как уже кратко отмечалось выше (см. стр. 204), Пэйнтер и Морган развили метод деградации гетеросахаридов путем использования гидролиза водорастворимой полистиролсульфокислотой. Этот метод гидролиза, применяемый в сочетании с одновременным диализом, состоит в том, что высокомолекулярные соединения подвергаются расщеплению под действием недиализуемой полимерной кислоты, а образующиеся при расщеплении олигосахариды диффундируют через мембрану из зоны гидролиза, что предохраняет их от дальнейшего расщепления. Для получения хорошего выхода высших олигосахаридов необходимо, чтобы площадь поверхности мембраны была велика по сравнению с заключенным внутри нее объемом [219]. Напротив, если надо получить малые фрагменты, проницаемость мембраны следует понизить путем ацетилировапия [31] или предварительного нагревания на воздухе [29, 30]. Другое важное преимущество метода основано на способности полимерной кислоты как полиэлектролита связывать противоионы [220]. Вследствие этого соединения, имеющие в кислой среде положительный заряд, гидролизуются полистиролсульфокислотой значительно быстрее, чем [c.265]

На рис. 1У-22 в качестве примера приведены распределения пор по размерам в асимметричной мембране из полифениленоксида (ПФО), полученные различными методами адсорбции — десорбции газа, термопорометрии и пермопорометрии. Данная мембрана имеет узкое распределение пор по размерам, что довольно необычно для полимерных мембран, получаемых методом инверсии фаз. Наличие такого узкого распределения по размерам доказано всеми тремя методами. Кроме [c.189]

Кроме указанных полимерных материалов в качестве ультрафильтрационных мембран использовались неорганические (керамические) материалы. На рис. У1-8 представлена мембрана из А12О3, полученная методом золь-гель-перехода. [c.293]

Существует, однако, способ получения мембран, лишенных подобных существенных недостатков при этом плотная полимерная пленка используется как заготовка для получения истинной капиллярно-пористой структуры. Такого рода мембраны, производство которых основано на методах ядерной физики, выпускаются в СССР (под названием ядерные фильтры ) и фирмой США Нуклепор корпорейшн (мембранные фильтры Нук-лепор). Основа технологии получения этих мембран заключается в избирательном травлении треков, образованных в тонких (5—12, мкм) сплошных полимерных пленках ускоренными тяжелыми ионами или осколками деления I [c.9]

Первые трековые мембраны были разработаны сравнительно недавно, а именно в начале 1960-х годов, специалистами фирмы Дженерал электрик компани . При этом для получения треков были использованы осколки реакции деления, вызванные облучением довольно большим потоком нейтронов (свыше 10 нейтронов в секунду) слоя делящегося вещества (и ). Но опасность радиоактивного загрязнения таких мембран, получаемых столь неэффективным методом, имплантируемыми осколками деления в ряде случаев затрудняет или делает полностью невозможным использование этих мебран. Кроме того, у таких мембран существует довольно большой разброс пор, определяемый различиями в энергии и массе осколков деления, которыми облучается исходная полимерная пленка. [c.9]