Полимерные синтетические мембраны

ПОЛИМЕРНЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ [c.170]

Для более четкого понимания могут быть полезны два типа классификации. Согласно одному из них все мыслимые или существующие мембраны разделяются на два больших класса — природные (биологические) и синтетические мембраны. Это самое ясное из возможных отличий и в то же время очень существенное, поскольку оба типа мембран принципиально отличаются и по структуре и ро функциям. Хотя в нашей книге рассматриваются синтетические мембраны, в гл. II частично обсуждаются также и биологические мембраны. Последние могут подразделяться на мембраны живых организмов и мембраны, способные функционировать вне организма. Первые существенны для жизни на земле, они не включены в эту книгу, потому что тогда бы ее объем резко возрос. Второй тип биологических мембран (липосомы и везикулы фосфолипидов) становятся все более важными в современных разделительных процессах, особенно для медицины и медицинской биологии. Синтетические мембраны могут подразделяться на органические (полимерные или жидкие) и неорганические. Оба типа обсуждаются более детально в гл. III. [c.29]

Дпя очистки сточных вод используют полимерные мембраны в виде пленок толщиной 0,1—0,2 мкм с диаметром пор около I нм. В отечественной практике получили распространение мембраны типа МГА для обратного осмоса и УЛМ для ультрафильтрации на ацетил-целлюлозной основе, разработанные Всероссийским научно-исследовательским институтом синтетических смол (ВНИИСС,г. Владимир). Используют также мембраны на полиамидной основе. [c.226]

Сравнительные характеристики динамических и полимерных мембран. Среди синтетических мембран для обратного осмоса наибольшее распространение, как отмечалось ранее, получили ацетатцеллюлозные, важным достоинством которых является высокая селективность. Следует ожидать, что они сохранят свое значение и при широком развитии динамических мембран, и лишь технико-экономические расчеты в каждом конкретном случае позволят выбрать тот или иной тип мембраны. [c.90]

Синтетические мембраны могут быть разделены далее на органические и неорганические, причем важнейший класс мембранных материалов — это органические, а именно полимерные мембраны. Выбор полимера как мембранного материала не произволен, но базируется на весьма специфических свойствах, основанных на структурных факторах. Следовательно, чтобы понять свойства мембранных материалов, требуется знать некоторые основы полимерной химии. В этой главе будут описаны структурные факторы, которые определяют термические, химические и механические свойства полимеров, а также и проницаемость, которая является характерным свойством материала. Сначала будет дано описание принципов построения полимеров. Затем будут описаны такие структурные факторы, как молекулярная масса, гибкость цепи и межцепное взаимодействие, а также будут обсуждаться соотношения между свойствами этих материалов и мембранными свойствами. Наконец, поскольку такие неорганические материалы, как стекла и керамика, часто используются для получения мембран, будут описаны также свойства этих материалов. [c.39]

Привитая сополимеризация широко используется для модификации поверхностных свойств полимерных (натуральные и синтетические волокм, пленки) и неполймерных материалов (глины, стеклянные волокна). В результате прививки происходит изменение физико-механических свойств, термостойкости, химической стойкости, водопоглощения, погодостойкости, адгезии, стойкости к воздействию микроорганизмов, смачиваемости и электрических свойств модифицируемых поверхностей, их цвета. С помощью прививки можно регулировать газо- и паро-проницаемость полимерных пленок и волокон, получать ионообменные мембраны. [c.63]

Как известно, интервал pH, в котором ацетатцеллюлозные мембраны могут использоваться, ограничен 3<рН<8. Поэтому при обработке агрессивных растворов конкуренцию динамическим мембранам могут составить только новые типы синтетических мембран. В среднем проницаемость динамических мембран оказывается выше, чем у лучших образцов полимерных мембран. Это объясняется тем, что адсорбция добавок происходит только на поверхности пористой структуры со стороны прикладываемого давления, подтверждением чему являются исследования срезов подложки под электронным микроскопом. Толшина адсорбционного слоя по исходному веществу при этом. мала. Так, для [c.91]

Современные представления о капиллярно-фильтрационной модели механизма полупроницаемости (см. стр. 87) позволяют сделать вывод о возможности получения пористых селективных мембран для обратного осмоса и ультрафильтрации на основе практически любого лиофильного материала. Наибольшее практическое распространение получили синтетические полимерные мембраны, приготовленные по специальной технологии. [c.30]

В большей части промышленного оборудования для обратного осмоса используются анизотропные ацетатцеллюлозные мембраны типа предложенного в работе /5/. Некоторые свойства ацетата целлюлозы и анизотропных мембран описаны в работе /27/. Ацетат целлюлозы отвечает трем существенным требованиям к эффективным мембранам для обратного осмоса он обладает превосходными пленкообразующими свойствами, высокой проницаемостью для воды, а его проницаемость для большинства водорастворимых соединений достаточно низка. В последние годы в поисках материалов с лучшими качествами для обессоливания воды был проведен ряд исследований проницаемости синтетических полимерных мембран по отношению к воде и солям. Эти исследования подтвердили интуитивные представления о том, что с усилением гидрофильных свойств материала мембраны ее проницаемость повышается как для воды, так и для солей. Данные о проницаемости некоторых материалов, соглас -но модели растворения и дифФузии, приведены на фиг. 1. Широкий интервал значений проницаемости для данного типа материала отражает изменения в химическом составе. Для ацетата целлюлозы, например, понижение степени ацетилирования приводит к повышению значения проницаемости по отношению к воде и соли. При работе с сополимерами поливинилпирролидон - полиизоцианат такая же тенденция появляется при снижении содержания полиизоцианата. Несмотря на то что графики неточны вследствие некоторой зависимости значений проницаемости от способа отливки мембран и от условий измерений, отчетливо видна тенденция изменений. Наклоны кривых, построенных в логарифмической системе координат, не одинаковы , так что наиболее селективные материалы, т.е. материалы, характеризуемые наиболее высоким отношением значений проницаемости для воды и соли, одновременно обладают самой низкой проницаемостью для воды. Линия, проведенная с наклоном, равным 1, представляет условия с задерживанием 99% растворенного вещества, определенные согласно модели растворения и диффузии при истинной разности давлений др -Дп- = 50 атм. Как видно, мембраны из [c.144]

Ионитовые мембраны, используемые в конструкциях электролизеров для получения каустической соды и хлора, изготавливают из синтетических органических ионообменных смол (ионитов), нерастворимых в воде и обычных растворителях и принадлежащих к классу высокомолекулярных соединений. Гигантская молекула (макромолекула) ионообменной смолы состоит из гибких переплетающихся нитей полимерных молекул, которые имеют поперечные связи (мостики), образующие сетчатую структуру — матрицу (или каркас) смолы. В отдельных местах матрицы закреплены функционально-активные (ионогенные) группы кислого или основного характера, способные к реакциям ионного обмена [96]. [c.60]

Другой важный метод разделения с использованием диффузии через слой полимера — диализ. В установке для простого диализа используется мембрана в форме сосуда, содержаш,его подвергаемый диализу водный раствор. После погружения такого сосуда в воду маленькие молекулы начинают диффундировать через мембрану, тогда как молекулы большого размера ею удерживаются. В качестве материала для изготовления таких мембран чаще всего используют целлофан применяют также другие материалы — коллодий, пергаментную бумагу, синтетические полимерные материалы. [c.473]

Наибольшее распространение получили в настоящее время пористые синтетические полимерные мембраны, которые получаются при введении в полимер добавок с последующей операцией вымывания и,ли путем удаления растворителей из растворов полимеров в условиях, препятствующих усадке каркасной структуры полимера. Наиболее известны анизотропные ацетилцеллюлозные мембраны, получаемые коагуляционным методом. Хоро-102 [c.102]

Благодаря прекрасной биосовместимости хорошо сконструированных синтетических биомембран липосомы и везикулы из ПАВ были широко исследованы в качестве капсулирующих веществ для лекарств [21]. В искусственных клетках нашли применение как синтетические биомембраны, так и синтетические полимерные мембраны [22]. Искусственные клетки представляют собой капсулированные системы, которые могут быть введены в организм для эффективного воспроизведения естественных функций. Внутри искусственных клеток содержались ферментные системы, клеточные экстракты, биологические клетки, адсорбенты и др. Большое внимание уделяли созданию заменителей красных кровяных клеток (ККК). Было обнаружено, что микросферы с капсулированным кремнием быстро выводятся из системы кровообращения [23]. [c.335]

Они изготавливаются из различных как пористых, так и непористых органических (полимерные пленки, трубки, волокна) и неорганических (металлические, керамические, стеклянные) материалов. Это связано с тем, что универсальных мембран не существует. Поэтому для разделения веществ в различных физических и химических средах в многочисленных отраслях народного хозяйства требуется применять мембраны самого разного химического состава и физических свойств. Мембраны могут быть классифицированы по различным признакам, взаимосвязанным между собой, а именно по природе (естественные, синтетические, органические, неорганические и т. д.), по структуре (пористые, макро- и микропористые, непористые, кристаллические, аморфные, полимерные и т. д.), по применению (газофазные системы, системы газ—жидкость, жидкость—жидкость, газ—твердое тело и т. п.), по механизму действия (адсорбционные, диффузионные, ионообменные и т. п.). [c.237]

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]

Транспорт вещества во многих процессах, в том числе природных, чаще осуществляется за счет диффузии, а не за счет конвекции. Вещества самопроизвольно диффундируют от мест с высоким химическим потенциалом в места с более низким химическим потенциалом. К мембранным процессам, для которых движущей силой является разность концентраций, относятся газоразделение, первапорация, диализ, а также процессы с участием жидких мембран (следует помнить, что в ряде случаев правильнее говорить о разности активностей, а не концентраций). С учетом структурных и функциональных различий процессы можно подразделить по типу применяемых в них мембран. В процессах газоразделения, первапорации и диализа используются синтетические, твердые (полимерные) мембраны. В некоторых [c.307]

Некоторых успехов в этой области исследователи достигли, отказавшись от использования таких материалов, как коллодий. Метод растворения они применили к другим, более устойчивым структурам на основе синтетических полимеров. Для таких соединений можно найти одинарный или смешанный растворитель, в котором растворяются как пленкообразующее вещество, так и полиэлектролит. Грегор и Патцельт [ЫР2] получили гомогенные мембраны путем отливки растворов, содержащих нерастворимые в воде термопластичные пленкообразующие смолы поливинилового типа в смеси с растворимыми или способными диспергироваться в воде линейными полимерными полиэлектролитами. Органический растворитель затем удалялся из пленки при сушке. Эти исследователи считали, что в качестве нерастворимого в воде компонента нужно применять именно линейные полимеры. Нельзя использовать полимеры, содержащие более 2 вес.% связующего вещества, так как при этом получаются хрупкие мембраны, склонные к растрескиванию в процессе удаления растворителя. Кроме того, эти мембраны имеют тенденцию к разрушению и набуханию при погружении в воду или водные растворы. [c.147]

Наибольшее распространение получили в настоящее время пористые синтетические полимерные мембраны, которые получаются введением в полимер добавок с последующей операцией вымывания или удалением растворителей из растворов полимеров в условиях, препятствующих усадке каркасной структуры полимера. Наиболее распространены анизотропные ацетилцеллюлозные мембраны, получаемые коагуляционным методом. Хорошие свойства таких мембран объясняются высокой способностью ацетата целлюлозы к плен-кообразованию, высокой проницаемостью для воды и низкой для большинства водорастворимых соединений. [c.127]

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]

Наибольшее распространение в настоящее время получили синтетические полимерные пористые ацетилцеллю-лозные мембраны, получаемые коагуляционным методом. Характеристика ацетилцеллюлозных мембран приведена в табл. 2.14. [c.96]

Как известно, интервал pH, в котором можно применять ацетатцеллюлозные мембраны, ограничен (3<рН<8). Поэтому при обработке агрессивных растворов с динамическими мембранами могут конкурировать только новые синтетические полимерные мембраны. В среднем проницаемость динамических мембран выще, чем у полимерных мембран лучщих образцов. Это объясняется тем, что добавки адсорбируются только на поверхности пористой структуры со стороны исходного раствора, что подтверждается результатами исследования срезов подложки под электронным микроскопом. При этом толщина адсорбционного слоя по исходному веществу мала. Так, для 2гОз она составляет 2—7 мкм при среднем содержании осадка 0,05 г/см . [c.35]

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]

На основе анионита ЭДЭ-Юп. получены гетерогенные ионообменные мембраны, в которых связующим материалом является синтетический каучук СКН-26. Изготовление мембраны заключается во введении тонкоизмельченной смолы (размер частиц менее 40 мкм) в матрицу из каучука. Для повышения прочности изготовлены также мебраны на шелковой сетке с использованием в качестве полимерной связки поливинилхлорида, хлорсульфированного полиэтилена и различных каучуков. [c.168]

Была заслущана также лекция А. Качальского (Израиль) Процессы переноса и обмена в синтетических полимерах , посвященная рассмотрению термодинамики необратимых процессов при переносе жидкости и электрического тока через полимерные мембраны. [c.15]

Основным фрагментом электромембран-ных систем, представляющих пакет из полимерных пленок и растворов электролитов между электродами, являются синтетические заряженные полимерные пленки, так называемые, ионообменные мембраны [24, 29]. [c.575]

Кестинг Р. Е. Синтетические полимерные мембраны. — Структурный аспект. Пер. с англ. — М. Химия, 1991. [c.155]

Микрофильтрационные мембраны могут быть изготовлены различными методами и, вероятно, из самых различных материалов, среди которых наиболее важными являются полимеры и керамика. Синтетические полимерные мембраны можно разделить на два класса, а именно гидрофобные и гидрофильные. Ниже представлены полимеры, из которых изготавливают гидрофобные или гидрофильные мембраны. Основу керамических мембран составляют главным образом два материала — оксиды алюминия (АЬОз) и циркония (ЕгОг). Но в принципе, могут быть использованы и другие материалы, например, оксид титана (Ti02). Ниже приводится большое число органических и неорганических материалов, пригодных для приготовления мембран для микрофильтрации [c.288]

Хотя первоначально ультрафильтрационные мембраны изготавливались на основе целлюлозы, в настоящее время они производятся и из таких полимерных материалов, как поливи-нилиденфторид, полиакрилонитрил и полисульфон. Нецеллюлозные мембраны более устойчивы к нагреву и химическому воздействию, а потому находят более широкое применение в промышленности. Многие из этих синтетических мембран являются собственностью фирм и в документации поставщиков не расшифровываются. [c.357]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология