Рефераты Создание асимметричных мембран в виде полых волокон из полиэфирсульфона методом двойной коагуляционной ванны

Вернуться в Промышленные технологии

Создание асимметричных мембран в виде полых волокон из полиэфирсульфона методом двойной коагуляционной ванны
Создание асимметричных мембран в виде полых волокон из полиэфирсульфона методом двойной коагуляционной ванны.Эффективность использования мембранной технологии в процессах разделения жидких и газовых смесей связана не только с характеристиками используемых мембран, но и с конструкцией мембранного модуля, которая, в частности определяется геометрическими характеристиками мембраны. На сегодняшний день можно говорить о четырех типичных геометрических модификациях: плоской, рулонной, трубчатой и в виде полых волокон [1]. Данные о плотности упаковки мембранных модулей различного типа приведены в таблице 1. Коэффициент упаковки 50 % [2]. По данным на 1987 г., полые волокна стали основным средством для коммерческого разделения газовых смесей во многих ведущих компаниях - производителях газов [3]. Асимметричные полые волокна могут быть использованы и для разделения жидких смесей: так, компанией "Монсанто" (США) разрабатывается метод обезвоживания органических жидкостей [4].Пористая мембрана не позволяет получить высокой селективности для большинства промышленных процессов производства газов и жидкостей. Проницаемость газов через пористую мембрану в зависимости от размера пор представляет собой поток Кнудсена или Пуазеля. В первом случае селективность процесса определяется квадратным корнем от отношения молекулярных масс, а во втором случае - размерами молекул проникающих компонентов. Диаметры некоторых наиболее важных промышленных газов приведены в таблице 2. Как видно из таблицы, различия в размерах очень малы. Таким образом, можно сделать вывод о непригодности пористых мембран для промышленного разделения газов. Следовательно, для разделения газовых и жидких смесей необходимы мембраны с плотным непористым слоем (гомогенные плотные мембраны или асимметричные волокна с непористым наружным слоем). Существует два основных способа формования полых волокон, с плотной структурой: из расплава и из раствора.В первом случае [7] термопластичный полимер подвергается нагреванию до 470 - 670 К в инертной среде, затем следует экструзия через фильеру, в результате чего достигается желаемая форма волокна. Структура мембраны определяется условиями охлаждения и отверждения. С целью уменьшения толщины стенки такие мембраны подвергают растягиванию, что позволяет получать полые волокна с диаметром до 50 мкм и толщиной стенки 5 - 10 мкм. Недостатком данного способа является то, что производительность такой мембраны относительно низка, так как определяется толщиной всей стенки. При попытках дальнейшего уменьшения толщины стенки возникают проблемы с механической прочностью мембран и, вообще, возможностью их изготовления. Методы изготовления полых волокон из растворов полимеров можно разделить на вида в зависимости от способа создания плотной структуры. Первый способ основан на создании композитной мембраны, когда на пористую подложку наносят тонкий слой другого полимера, который и обеспечивает разделение смеси, а пористый слой (подложка) ответственен только за транспорт вещества и механическую прочность мембраны [8]. Недостатком данного метода является многостадийность процесса: фактически операция изготовления осуществляется в два этапа - изготовление пористой мембраны, а затем композитной. Кроме того, процесс нанесения покрытия представляет собой сложную техническую задачу, что приводит к невозможности гарантии качества готовой мембраны.Второй способ заключается в создании асимметричной мембраны, то есть мембраны, состоящей из тонкого плотного слоя, который обеспечит селективность (толщина 1 и менее мкм) и пористой подложки (толщина порядка 200 мкм), обеспечивающей механическую стабильность мембраны, в одностадийном процессе. Полимерный раствор выдавливается через фильеру в осадительную ванну (ОВ), где в результате протекания фазоинверсионного процесса затвердевает [2]. Существует две поверхности (границы фаз полимерный раствор - осадитель), на которых осадитель проникает в глубину раствора (рис.1). В общем случае состав внешней и внутренней ОВ может различаться
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100