Получение композиционных половолоконных мембран из полисульфона



ВВЕДЕНИЕ 2

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1 Типы мембран 7

1.2 Транспорт через пористые мембраны 11

1.3 Транспорт через сплошные (непористые) мембраны 12

1.4 Модель сопротивления. Транспорт в композиционных мембранах 16

1.5 Выбор мембранных материалов 17

1.5.1 Выбор материала селективного слоя 17

1.5.2 Выбор материала подложки 24

1.6 Методы получения композиционных мембран 25

1.7 Способы модификации мембран 28

2 ЦЕЛЬ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ 34

3 МЕТОДИКО – ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 35

3.1 Объекты исследования 35

3.2 Методика получения композиционных мембран 36

3.2.1 Предподготовка половолоконных мембран из полисульфона, используемых в качестве подложки 36

3.2.2 Импрегнация пор подложки 36

3.2.3 Подготовка формовочного раствора ПТМСП в н-гексане 37

3.2.4 Получение композиционных мембран 38

3.2.5 Постобработка композиционных мембран 38

3.3 Методика модификации полисульфоновых мембран 39

3.4 Методики характеризации мембраны 39

3.4.1 Измерение газопроницаемости мембран 39

3.4.2 Изучение морфологии мембран 41

3.4.2.1 Предподготовка образцов 41

3.4.2.2 Съемка изображений 41

3.5 Характеризация поверхностных свойств мембран 42

4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 46

4.1 Характеристика подложек 46

4.2 Характеристика композиционных мембран 47

4.3. Характеристика модифицированных мембран 49

ВЫВОДЫ 51

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует необходимость в развитии различных промышленных процессов с помощью новых технологий, которые помогут значительно снизить затраты энергии, обеспечить безопасность окружающей среды и в целом продвинуть науку вперед. Одним из таких примеров является мембранная технология, применяемая в различных областях деятельности человека: пищевой, химической, нефтехимической промышленности, микробиологии, медицине и многих других [1]. Интерес к ним объясняется экономичностью мембранных процессов, их энерго- и ресурсосберегающими свойствами, экологической чистотой и простотой в использовании и дальнейшем развитии. В связи с этим, мембранные процессы являются перспективными для многих сфер деятельности, в которых присутствуют процессы разделения, очистки и концентрирования различных веществ.

Одним из примеров мембранной технологии являются мембранные контакторы, которые характеризуются как высокой селективностью разделения, так и своей компактностью и гибкостью в использовании. В отличие от абсорбционных/десорбционных колонн они обладают следующими преимуществами:

• компактность за счет плотной упаковки мембран в модуле контактора ( 800 м2/м3);

• регулирование фазовых потоков независимо друг от друга;

• возможность произвольного расположения аппарата, что снимает ограничения в размере, в отличие от вертикальных абсорбционных колонн.

В самом термине «мембранный контактор» обозначен принцип его действия, основанный на контакте двух фаз (газ-жидкость, жидкость-жидкость). Здесь мембрана обеспечивает роль перегородки между фазами, предотвращающей их смешение и взаимное диспергирование [2 – 6].

Мембранные контакторы газ – жидкость позволяют осуществлять процессы удаления растворенных газов из жидкостей и, наоборот, растворение газов в конкретных