Мембранные аппараты

     Современные мембранные процессы отличаются высокой  селективностью, низкими энергозатратами, простотой аппаратурного оформления, служат основой создания безотходных  технологий. В настоящее время  их используют в химической, нефтехимической, газовой, фармацевтической, микробиологической, атомной, электронной, пищевой промышленности, медицине, водоподготовке с различными целевыми назначениями, в аналитическом  приборостроении, в устройствах  для преобразования и хранения информации и в других областях.

     Наиболее  важной и крупномасштабной задачей, решаемой с помощью обратного  осмоса, электродиализа, частично мембранной дистилляции является деминерализация, то есть снижение в воде общего солесодержания или удаление из нее ионов, неприемлемых в тех или иных конкретных условиях. Деминерализацию, направленную на получение  питьевой воды, называют опреснением. В получении чистой воды заинтересованы многие отрасли промышленности. Огромное количество воды, освобожденной от солей жесткости, потребляет энергетика. В производствах электронной и радиотехнической промышленности используют высокочистые вещества и поэтому вынуждены использовать воду, содержание солей в которой должно быть ниже, чем в дистиллированной. Деминерализацию, направленную на получение такой воды, называют обессоливанием. Кроме того, очистка сточных вод различных производств включает как составную часть процесс деминерализации. При выборе метода и решения конкретной задачи деминерализации очень важны начальное содержание и предварительная очистка воды, обеспечивающие стабильную работу мембран. По оценкам мировое производство деминерализованной воды, полученной мембранными методами, достигает более 10 млн. м3/сут.

     В химической и нефтехимической промышленности диффузионное газоразделение, ультрафильтрацию, первапорацию и др. применяют для  выделения водорода и гелия из природных и продувочных газов, кислорода и азота из воздуха, разделения высоко- и низкомолекулярных соединений и т.д.

     Существует  много практически важных задач, для решения которых необходим  простой и дешевый способ обогащения воздуха кислородом. Это – интенсификация окислительных процессов в металлургии, сжигание низкосортного топлива  и мусора, аэрация водоемов при  выращивании ценных пород рыб, создание кабинетов окситерапии в медицине и т.д.

     С помощью газоразделительных мембран  на основе ПВТМС, поли-4-метилпентена-1 и других полимеров разработаны  промышленные процессы получения воздуха, обогащенного кислородом до 40% в одной  ступени. Обогатив пермеат кислородом, получают концентрат с высоким содержанием  азота. Газовая среда с низким содержанием кислорода (2-5%), повышенным – углекислого газа (3-5%) и высоким – азота (90-95%) является оптимальной при длительном хранении плодов и овощей. Для этой цели разработаны и внедрены мембранные установки, которые создают азотную среду в многотонных холодильных камерах и автоматически поддерживают требуемую концентрацию кислорода и углекислого газа.

     Микрофильтрация – основной метод, применяемый в  пищевой промышленности для концентрирования соков, получения молочных продуктов, стабилизации вин, а также в фармацевтической промышленности и медицине для очистки  и фракционирования биологически активных веществ, лекарственных средств, ферментов, стерилизации растворов и т.п. Ясно, что в этих случаях мембрана должна иметь не только необходимую проницаемость и селективность, но и отвечать определенным санитарно-гигиеническим нормам и допускать последующую стерилизацию. Таким требованиям в полной мере отвечают трековые мембраны из полиэтилентерефталата (лавсана) и поликарбоната. Трековые мембраны получают облучением сплошных пленок ионами тяжелых элементов и последующим травлением их следов (треков) до образования сквозных однородных пор. Они устойчивы при контакте с микроорганизмами, геометрия их пористой структуры остается постоянной при изменении ионной силы фильтруемой среды, а термическая и химическая стабильность позволяет подвергать мембраны принятым методам стерилизации.

     Нельзя  не упомянуть применение диализа  в аппаратах “искусственная почка”, наличие мембранных оксигенаторов  крови, а также регулируемое введение в организм лекарственных веществ. Обычный способ применения лекарств – инъекции или в виде таблеток – резко увеличивает их концентрацию в организме, что может вызвать  нежелательные побочные эффекты. Так, лекарства, содержащие гормоны, при  традиционном “импульсном” вводе  могут вызвать эндокринные нарушения. Поэтому применяют лекарства, покрытые мембранным слоем (как правило, из силиконовой  резины). Через короткое время после  приема скорость поступления лекарства  в организм остается постоянной и  может быть задана толщиной мембраны.

     Приведенный далеко не полный перечень примеров показывает, что на современном этапе практически  все области человеческой деятельности не мыслимы без использования  мембранных процессов. 
 
 
 
 

     Список  используемой литературы

1. Агеев Е.П. Автоколебательный массоперенос через полимерные мембраны // Рос. хим. ж. 1996. Т. 60, № 2, с. 62–76.
2. Грязнов В.М. Система мембрана–катализатор // Крит. технол. Мембраны. 1999. № 3, с. 3–9.
3. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия. 1978. С. 352.
4. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука. 1996. С. 392.
5. Мулдер М. Введение в мембранную технологию. М.: Мир. 1999. С. 573.
6. Нечаев Н.Н., Березкин В.В., Виленский А.И. и др. Асимметричные трековые мембраны // Крит. технол. Мембраны. 2000. № 6, с. 17–25.
7. Николаев Н.И. Диффузия в мембранах. М.: Химия. 1980. С. 232.
8. Тимашев С.Ф. Физикохимия мембранных процессов. М.: Химия. 1988. С. 240.
9. Успехи химии. 1988. Т. 57, № 6.
10. Хванг С.-Т., Камермайер К. Мембранные процессы разделения. М.: Химия. 1981. С. 464.
11. http://old.sibai.ru/content/view/997/1135/
12. Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия. Т. 3. МЕД-ПОЛ. Большая российская энциклопедия. 1992. С. 641.