VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В последние годы широкое применение в медицинской, пищевой, электронной и других отраслях промышленности для стерилизующей, осветляющей и тонкой фильтрации жидких сред находят применение патронные фильтры, основным элементом которых является полимерная мембрана. Чаще других в качестве полимеров используют фторсодержащие полимеры, полиэтилентерефталат, полиамид, эфиры целлюлозы, политетрафторэтилен.

Микрофильтрация является одним из наиболее распространённых промышленных мембранных процессов, применяемых для выделения коллоидных или взвешенных микрочастиц из жидкостей и газов размером 0,1 — 10 мкм. Микрофильтрация занимает промежуточноеположение между ультрафильтрацией и обычной фильтрацией (макрофильтрацией) без резко выраженных границ. Вследствие того, что процессы микрофильтрации происходят под действием давления, этот метод относится к баромембранным.

Осветление и стерилизация фармацевтических и биологических жидкостей, лекарственных препаратов, получение стерильного воздуха, тонкая очистка газовых сред, микробиологи­ческая стабилизация вин, осветление различных алкогольных и пивобезалкогольных напитков, фильтрация воды, сервисных сред — вот лишь некоторые задачи, решаемые при помощи микрофильтрационного оборудования.

В промышленности мембраны изготавливают из различных полимеров, в том числе из эфиров целлюлозы, полиакрилонитрила, полиэтилентерефталата, поливинилхлорида, полисульфона, политетрафторэтилена и т.д. Но одну из лидирующих позиций в производстве микрофильтрационных мембран занимают полиамиды, что обусловлено комплексом свойств: прочность, эластичность, гидрофильность стойкость к действию многих растворителей, смачиваемость и устойчивость к щелочному гидролизу. При этом знание свойств полимерных растворов и умение их изменять, позволяет целенаправленно регулировать их структуры и тем самым изменять свойства получаемых мембран, так как многие характеристики полимерных изделий закладываются в растворе, из которого они формуются .

В настоящее время одной из актуальных задач технологии фильтрации является разработка технологии получения фильтровальных материалов частично или полностью инактивирующих рост микроорганизмов на их поверхности и в объеме. Микроорганизмы в результате накопления на поверхности и в порах фильтрующих материалов образуют колонии, которые разрастаясь, превращаются в биопленки. Это касается, в первую очередь, мембранных систем водоподготовки различного назначения и процессов получения. Поэтому, создание фильтроэлементов, обеспечивающих стерильность фильтрата и гарантирующих отсутствие пророста через мембрану, является важной задачей. Моя работа, являющаяся частью исследовательской деятельности кафедры полимерных материалов, имеет цель определения содержания экстрагируемых веществ микрофильтрующих мембран на основе полиамида.

1. ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И МОДИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН

(Литературный обзор)

1.  

   1. Мембранные процессы разделения

Мембранные процессы разделения основаны на преимущественной проницаемости одного или нескольких компонентов жидкой либо газовой смеси, а также коллоидной системы через разделительную перегородку – мембрану. Фаза, прошедшая через мембрану, называется пермеатом (фильтратом), задержанная – концентратом. Движущими силами мембранных процессов разделения являются разность химических или электрохимических потенциалов (электромембранные процессы), давлений (баромембранные процессы), концентраций (диффузионно-мембранные процессы) или комбинации нескольких факторов.

Разделение с помощью мембран – результат конкурирующих взаимодействий компонентов смеси с поверхностью перегородки. Эффективность разделения оценивают следующими показателями: селективностью, коэффициентом разделения и проницаемостью.

Селективность мембран

j = 1 — С₂/С₂, (1.1)

где С₁ и С₂ – концентрации компонентов исходной смеси и пермеата;

Коэффициент разделения мембран

Kp= (С_А1/С_А2)/(С_В1/С_В2), (1.2)

где С_А1, С_В1 и С_А2, С_В2– концентрации компонентов А и В в начальной смеси и пермеате;

Проницаемость (удельная производительность) мембран

G = V/Ft, (1.3)

где V – количество смеси, прошедшей за время t через мембрану, F – площадь поверхности перегородки.

В зависимости от размера задерживаемых частиц выделяют 4 типа баромембранных процессов разделения: макрофильтрация, микрофильтрация, ультрафильтрация и нанофильтрация – обратный осмос. В табл.1 приведена классификация баромембранных методов фильтрации[1].

Таблица 1

Классификация баромембранных методов