Характеристика полупроницаемых мембран (часть 1)

3-04-2012, 20:53

Полупроницаемая мембрана является главным элементом мембранных аппаратов. От свойств и характеристик полупроницаемых мембран зависит эффективность мембранных процессов. Полупроницаемые мембраны изготавливают из различных материалов. При эксплуатации важно определить влияние на свойства мембран pH обрабатываемого раствора, температуры и давления, при которых происходит разделение растворов.
Первыми мембранами, нашедшими применение в молочной промышленности, стали ацетатцеллюлозные мембраны из тонкого (до 0,1 мкм) микропористого фильтрующего слоя и макропористой основы толщиной от 100 до 1000 мкм. Основную роль в мембранных процессах разделения жидкостей играет микропористый фильтрующий слой, который характеризует такие показатели мембраны, как скорость фильтрации и селективность. Путем регулирования состава полимера, из которого состоит мембрана, а также технологии изготовления мембран можно получить фильтрующий слой с различным размером пор и разной толщины. Ацетатцеллюлозные мембраны эксплуатируют в диапазоне температур от 0 до 50 °С и pH от 3 до 8. Недостатками этих мембран являются узкий рабочий диапазон температуры и pH, а также низкая механическая прочность, уменьшающая срок их эксплуатации. Это создает трудности для мойки и дезинфекции мембранного оборудования.
Применение других полимерных материалов (ароматических полиамидов, полисульфонов, сополиамидов и др.) для изготовления мембран позволило улучшить характеристики последних и расширить диапазон температур и pH. Мембраны, изготовленные из этих материалов, можно эксплуатировать в диапазоне температур от 0 до 80 °С и pH от 2 до 12. Такие мембраны устойчивы к воздействию моющих и дезинфицирующих средств и сжатию под давлением. Структура мембран идентична ацетатцеллюлозным. Для повышения прочностных свойств макропористой основой в таких мембранах служат нетканые материалы — тонкий или толстый капрон, пропилен, а микропористым фильтрующим слоем, который наносят на эту подложку, — названные полимерные материалы.
Полупроницаемыми мембранами могут служить ядерные фильтры, имеющие регулируемую пористую структуру. Ядерные фильтры изготавливают из полиэтилентерефталатной (лавсановой) пленки толщиной до 10 мкм и диаметром пор от 0,01 до 2,5 мкм путем облучения этой пленки потоком ускоренных тяжелых ионов и последующего травления растворами щелочей. Фильтры могут выдерживать воздействие температур до 200 °С и стабильны в диапазоне pH от 1 до 14.