Введення
Розробка в області мембранних технологій - це воістину інноваційна технологія - вона відкриває нові горизонти, даючи все більші і більші можливості людині в процесі його життєдіяльності. Саме завдяки цим технологіям став можливим і був помітно спрощений процес опріснення морських вод, реальністю стала можливість отримання каустичної солі і хлору. Завдяки їм все це можливо вже сьогодні. Складно уявити, наскільки прогрес просунеться в цьому напрямку вже завтра. Сучасні темпи розвитку дозволяють застосовувати дану технологію в різних умовах, часом близьких до екстремальних. Широкий простір для думки і творчості відкривають інженерам подібні технології, дозволяючи створювати принципово нові пристрої і значно удосконалювати вже наявні, але всі інноваційні технології вимагають точного, методичного і копіткого підходу. Незважаючи на астрономічні швидкості розвитку, йдуть роки досліджень. На те, щоб проект від приблизних обрисів і креслень придбав конкретну форму, володів би конкретними властивостями, часом можуть йти десятиліття. Також одним з головних гальмуючих чинників є підвищена фінансова вимогливість, простіше кажучи, подібні розробки вимагають величезних фінансових вкладень. І, незважаючи на всю перспективність кошти, знаходяться не завжди. Але дана технологія процвітає, і неодмінно розвиток буде продовжуватися, а самі технології неодмінно знайдуть застосування і в інших галузях науки.
Актуальність теми підкреслюється тим, що мембранна технологія зараховується до технологій майбутнього - енерго- і ресурсозберігаючих, екологічно чистим. Вже сьогодні на її основі вирішуються багато великомасштабні проблеми, такі як опріснення солонуватих і морських вод, отримання каустичної соди і хлору. Однак перш ніж досягти сьогоднішніх рубежів по ефективності застосування мембранної технології багато закордонні фірми вели тривалі наукові дослідження відповідних процесів.
Метою даної роботи є розгляд сутності мембран, мембранних технологій та їх застосування.
Основні завдання роботи:
Визначити сутність, фізико-хімічні властивості мембран
Визначити сутність мембранних технологій, основні області застосування мембран.
1. Сутність мембран і мембранних технологій
Мембрана (у вузькому сенсі цього слова) - це плівка, здатна тим чи іншим способом (у вигляді водяної пари через пори або за допомогою дифузії окремих молекул через сам матеріал мембрани) транспортувати вологу через себе по градієнту вологості повітря (тобто в бік, де водяної пари в повітрі менше). При цьому сама по собі плівка практично не пропускає воду в рідкому вигляді проти градієнта концентрації водяної пари.
Мембрана (у широкому сенсі) - це технологічна перегородка, що забезпечує шляхом селективної проникності поділ речовин без хімічних перетворень, а в деяких випадках і при наявності цілеспрямованих хімічних перетворень за допомогою введених в мембрану каталізаторів і ферментів.
Мембранна технологія належить до новітнього вельми перспективному напрямку хімічної технології. Всі мембранні методи розділення відрізняє простота установок, можливість здійснювати процес при звичайних температурах, економічність, простота варіювання масштабів виробництва. Застосування напівпроникних мембран дає значний економічний ефект в традиційних виробництвах, відкриває широкі можливості для створення принципово нових, простих і мало енергоємних технологічних схем, покращує якість продукції і дозволяє використовувати вторинні сировинні ресурси і відходи, забезпечує ефективну очистку стічних вод і газів [1].
Широкий розвиток мембранної технології обумовлено, насамперед, успіхами науки щодо створення матеріалів, що володіють рядом унікальних властивостей.
Мембранний процес має позірна зовнішню схожість з процесом фільтрації. У ході фільтрації хоча б один з компонентів суміші затримується і фіксується всередині або поблизу поверхні фільтра, тому фільтр з часом відпрацьовується, забивається, знижується його продуктивність. Мембрана ж забезпечує поділ вихідного потоку суміші на два, один з яких проходить через мембрану, а інший забирає частину компонентів суміші на наступний щабель поділу або в скидання. Селективні властивості мембрани забезпечують зміни складу суміші в кожному з цих потоків. Теоретично мембрана повинна працювати невизначено довгий час, і на практиці вдається забезпечити досить тривалу експлуатацію мембрани. Мембрана працює не тільки як самоочищається фільтр, але і дозволяє використовувати для здійснення процесу розділення, окрім градієнта тиску, градієнти хімічного потенціалу, температури та електричного потенціалу (малюнок 1).
...
