робці (наприклад, гидрофилизации), якщо це потрібно.
Крім полімерів для отримання напівпроникних мембран можуть використовуватися і неорганічні матеріали, такі як скло, метали, кераміка, графіт, а також комбінації цих матеріалів (металокераміка).
Рисунок 12 - Виробництво полімерної мембрани спіканням порошку.
У порівнянні з полімерними, неорганічні мембрани мають як достоїнствами, так і недоліками. До перших можна віднести наступні:
· висока термостійкість (можливість стерилізації паром);
· висока хімічна стійкість (можливість поділу агресивних середовищ);
· висока механічна стійкість;
· мікробіологічна несприйнятливість;
· тривалий термін служби (до 10 років і більше);
· різноманітність геометричних форм;
Можливо також виділити такі недоліки:
· обмеження по пористості (або великопористі, або непористі);
· висока вартість;
· крихкість (низька ударостійкість);
· низька продуктивність (через більшої товщини);
· неможливість використання в традиційних апаратах.
. 4 Типи мембран
1.4.1 Мембрани зі скла
скло називаються аморфні тіла, одержувані переохолодженням розплавів сумішей неорганічних речовин. Серед цих речовин обов'язково присутній кремнезем (SiO 2), а також різні добавки Na 2 O, Al 2 O 3, CaO, MgO, BaO, ZnO, PbO, B 2 O 3, K 2 O, Fe 2 O 3 та ін.
Напівпроникні мембрани зазвичай виготовляють з натрійборосілікатного скла марки «Вікор» (SiO 2 - 70%, B 2 O 3 - 23%, Na 2 O - 7%), яке складається з двох фаз - одна збагачена нерозчинним в мінеральних кіслотахSiO 2, а інша майже повністю складається з оксидів натрію і бору, і після занурення в кислоту ця частина вилуговується з утворенням складної системи пор розміром від 5 до 50 нм.
Скляні мембрани випускаються в основному у вигляді капілярів, трубок і плоских пластин і використовуються в основному в мембранному поділі газів.
1.4.2 Металеві мембрани
Всі металеві мембрани слідрозділити на дві групи:
· непористі, які використовуються в дифузійних мембранних процесах;
· пористі, використовувані для ультра- і мікрофільтрації.
Крім того, необхідно згадати композиційні мембрани з селективним шаром з металу (часто паладію), отриманого плазмовим напиленням.
Непористі металеві мембрани зазвичай виготовляю у вигляді плоских пластин і капілярів литтям, прокаткою і витяжкою і використовують в основному в мембранному поділі газів. Такі мембрани виробляють з паладію і паладієвих сплавів (Pd-Ag-Ni-Nb).
Пористі металеві мембрани отримують спіканням металевих порошків (сталь, титан та титанові сплави), а також вилуговуванням якої-небудь частини сплаву (наприклад, нержавіючої сталі). На такі пористі підкладки часто виробляють напилення Ni, Zn, Cu, Co та інших металів для формування селективних шарів.
1.4.3 Керамічні мембрани
До кераміки відносяться вироби з неорганічних неметалічних матеріалів, як природних (глина, каолін, тальк, шпінель, карбонати, карбіди), так і техногенних (оксиди Al 2 O 3, TiO 2, MgO, CeO 2 , ZrO 2 та їх комбінації, а також карбіди, Ba 2 Ti та ін.)
Часто для виробництва керамічних мембран використовується глинозем (Al 2 O 3), особливо міцною і хімічно стійкою модифікацією якого є a-Al 2 O 3 (корунд), в який b- і g-форми переходять при 1480 о С.
У процесі виробництва керамічних мембран слід виділити три стадії:
1. формование мембрани;
2. сушка;
. випал.
Формование здійснюють сухим пресуванням (вплив тиском 200-700 ат на порошок, змочений невеликою кількістю масла або води), шлікерного литтям (шликер - суспензія кераміки, що містить до 35% твердої фази) і екструзією (керамічна маса продавлюється через фільєру з утворенням трубок). Керамічні мембрани взагалі найчастіше формуються у вигляді трубок.
Сушка зазвичай здійснюється або на стелажах у повітряній атмосфері при кімнатній температурі, або в інфрачервоних або СВЧ-сушарках.
Випал (спікання), в ході якого утворюються фізико-хімічні зв'язки між частинками керамічних порошків, здійснюється в різних печах при температурі 1100-1500 о С.
Керамічні мембрани зазвичай склада...
