ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Мембрани, що ущільнюються (полімерні)

До тих, що ущільнюються, відносяться мембрани, які під дією тиску або яких-небудь інших чинників ущільнюються. Ці мембрани відрізняються еластичністю, що спрощує їх герметизацію в апаратах. Найбільше застосування отримали полімерні мембрани з ліофільних матеріалів, що володіють високою питомою продуктивністю.

Мембрани з анізотропною структурою.Їх отримують зазвичай з розчинів полімерів з різними добавками шляхом видалення розчинників або заздалегідь введених в них добавок в умовах, що перешкоджають ущільненню полімеру унаслідок дії капілярних сил.

Для отримання листових (плівкових) напівпроникних мембран застосовують сухий (спонтанний), мокрий (коагуляційний) і термальний методи. При сухому методі полімер, наприклад ефір целюлози або суміш ефірів, розчиняють в розчинниках типу ацетону і до цього розчину додають відповідні пороутворюючі агенти (етанол, бутанол, воду, гліцерин та ін.). Перевага мембран, отриманих цим методом – можливість їх зберігання і транспортування в сухому вигляді.

Пористість мембран можна регулювати, змінюючи концентрацію і умови випаровування розчинів (наприклад, температуру), а також вводячи солі та інші речовини, розчинні у воді.

Мокрий (коагуляційний) метод формування мембран застосовуючи, наприклад, до мембран з ацетатів целюлози зводиться до наступного. Розчин, що складається з ацетату целюлози, розчинника (ацетону і води) і пороутворювача (перхлората магнію, іноді формаміду) наносять тонким шаром на горизонтальну поверхню, підсушують декілька хвилин і потім плівку, що утворюється, занурюють в холодну воду (близько 0 ˚С), в якій витримують протягом зразкової 1 години до відшарування плівки. У початковій стадії формування ацетон швидко випаровується з поверхні розчину полімеру і на ній утворюється гелевидний шар, що перешкоджає видаленню розчинника з глибших шарів розчину полімеру. Надалі цей шар перетвориться в активний. Товщина цього шару тим менше, чим більше тривалість випаровування розчинника (рисунок 1). При подальшій обробці нагрітою водою з поверхневого шару плівки вимивається як розчинник, так і пороутворювач.

 

Рисунок 1. Залежність товщини активного шару (дА) і підшару (дВ) від тривалості випаровування розчинника.

 

Термальний метод формування мембран полягає в термічній желатинізації суміші полімеру і відповідних пластифікаторів, наприклад полигліколів. Компоненти змішують, розплавляють і охолоджують, отримуючи так звані термальні гелі. При цьому розчинювальна здатність пластифікаторів, а отже, і ступінь розчинення полімеру змінюються зі зміною температури. У міру зниження температури розплаву макромолекули полімеру взаємодіють і утворюють гелевидну структуру. При цьому в результаті розділення фаз утворюються пори.

Крім трьох основних методів отримання плівкових мембран можна використовувати також модифікування промислових полімерних плівок, наприклад щеплення речовин, що містять гідрофільні групи. В результаті збільшення ліофільності полімеру сорбція ним води зростає, і полімер може набухати до стану гелю.

Для отримання мембран у вигляді порожнистих волокон застосовують наступні методи: сухий, сухо-мокрий, мокрий і метод формування з розплаву. Сухий метод застосовують для отримання порожнистого волокна з розчину пропусканням його через фільєри з подальшим видаленням розчинника на повітрі або в струмені інертного газу. Для утворення наскрізного каналу у волокні використовують фільєри з голкою, яка закріплена в центрі отвору фільєри (рисунок 2, а). Замість голки іноді використовують капіляр (див. рисунок 2, б), через який під тиском подають газ.

Сухо-мокрий метод отримання порожнистих волокон відрізняється від сухого тим, що після видалення на повітрі розчинника з розчину полімер осаджуючого у воді або в якому-небудь іншому осаджувачі з подальшим видаленням розчинника і утворенням активного шару.

 

Рисунок 2. Схеми фільєр для формування порожнистих волокон з напівпроникними стінками:

а – фільєри 1 з голкою 2; б – фільєри 1 з порожнистою голкою 2 для подачі газу; в – фільєри 1 з порожнистою голкою 2 для подачі осаждаючого розчину.

 

При мокрому методі порожнисте волокно формують в осаджувальну ванну, оминувши стадію видалення розчинника на повітрі. При цьому всередину порожнистого волокна по голці або капіляру подають осаджувач (див. рисунок 2, в), зазвичай воду.

При формуванні (волокон) з розплаву використовують розплав полімеру з різними добавками. Після закінчення формування через фільєру порожнисте волокно обробляють так само, як при сухому або сухо-мокрому методах. Слід зазначити, що фільєри для формування волокон з розплаву найбільш прості за конструкцією.

Мембрани з ізотропною структурою. Ці мембрани отримують опромінюванням тонких полімерних плівок зарядженими частинками або електромагнітним випромінюванням з тим, щоб в подальшому труїть хімічними реагентами, тому їх називають ядерними мембранами, або «нуклеопорами».

Унаслідок деструкції молекулярна маса полімеру уздовж трека зарядженої частинки стає значно меншою, ніж в радіаційно-непошкоджених місцях. Тому підвищується чутливість деякої області полімеру до хімічної дії. Щоб в результаті того, що хімічно витравлюэться лугом або кислотою утворилися крізні, практично однакового діаметру пори, слід застосовувати випромінювання з високою щільністю іонізації, зокрема β-часточками і протонами.

Для більшості полімерів вірогідним механізмом утворення треків є розрив хімічних зв'язків. Заряджені частинки іонізують і порушують макромолекули полімеру розривом ланцюгів, кінці яких володіють високою хімічною активністю. Тому надалі при зануренні опроміненої плівки в кислоту або луг на місці треків утворюються пори.

В даний час можна отримувати ядерні мембрани з порами діаметром від декількох нанометрів до декількох десятків мікрометрів. Товщина цих мембран змінюється від одного до декількох мікрометрів (зазвичай близько 10 мкм).

Переваги ядерних мембран:

- відхилення діаметрів пор від номінального значення не перевищує 10%;

- правильна, практично кругла форма поперечного перетину пор;

- можливість отримання мембран із заздалегідь заданим числом і діаметром пор;

- можливість використання для виготовлення мембран матеріалів, стійких до агресивних середовищ;

- пасивність в біологічному відношенні;

- стійкість до дії бактерій (вони не володіють бактерицидними властивостями);

- стійкість в умовах термічної і хімічної обробки і ін.

Тому ядерні мембрани дуже перспективні для мікроаналітичних досліджень (наприклад, в цитології і елементному аналізі), для фракціонування розчинів високомолекулярних з'єднань і їх очищення. Ядерні мембрани з успіхом використовують для отримання очищеної від бактерій води в польових умовах, для вивчення розмірів і будови клітин крові різних типів (зокрема, для виділення ракових клітин з крові) і для інших цілей.


© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти