Трековая мембрана: различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
м Орфография |
|||
(не показано 10 промежуточных версий 7 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{переписать}} |
{{переписать}} |
||
== Что такое трековые мембраны? == |
|||
[[Файл:Получение трековых мембран.JPG|thumb|Получение трековых мембран]] |
[[Файл:Получение трековых мембран.JPG|thumb|Получение трековых мембран]] |
||
Трековые (ядерные) мембраны изготавливаются из полимерных плёнок толщиной 12—23 микрона посредством бомбардировки их высоко-энергетичными [[ион]]ами криптона, пробивающими плёнку насквозь. В местах прохождения отдельных ионов образуются каналы деструктированного материала (треки), отличающегося по своим физико-химическим свойствам от |
'''Трековые (ядерные) мембраны''' — вид фильтров, производящих очистку с помощью мембранных процессов. Такие мембраны изготавливаются из полимерных плёнок толщиной 12—23 микрона посредством бомбардировки их высоко-энергетичными [[ион]]ами криптона, пробивающими плёнку насквозь. В местах прохождения отдельных ионов образуются каналы деструктированного материала (треки), отличающегося по своим физико-химическим свойствам от неповреждённого ионами материала. Избирательное растворение деструктированного ионизацией материала превращает исходную плёнку в микрофильтрационную мембрану со сквозными порами цилиндрической формы то есть при последующем травлении обработанной ионами плёнки в растворе щелочи на месте треков образуются строго одинаковые сквозные отверстия — поры. |
||
[[Файл:Скол трековой мембраны.jpg|thumb|Скол трековой мембраны]] |
[[Файл:Скол трековой мембраны.jpg|thumb|Скол трековой мембраны]] |
||
Диаметр этих пор можно |
Диаметр этих пор можно варьировать в диапазоне от 0,05 до 5 мкм в зависимости от условий травления. Для массового производства трековых мембран используется ускоритель ионов ИЦ-100, лаборатории ядерных реакций [[ОИЯИ|Объединённого института ядерных исследований]] (ОИЯИ, г. Дубна, Россия), производящий до 10<sup>12</sup> ионов в секунду, что позволяет производить трековые мембраны с плотностью пор в диапазоне 10<sup>5</sup> -- 3·10<sup>9</sup> пор/см². Пористость таких мембран составляет 10—15 %. Основное свойство трековых мембран, отличающее их от других типов мембран, — высокая селективность (все одиночные поры имеют одинаковый диаметр с отклонениями не более 5 %). Поэтому в зависимости от функционального назначения (фильтрация механических примесей, бактериальных или вирусных суспензий и т. п.) может быть выбран соответствующий номинал трековой мембраны, оптимальный для определённого процесса микрофильтрации. |
||
== Основные характеристики трековых мембран == |
== Основные характеристики трековых мембран == |
||
[[Файл:Крымская росинка колония бактерий.jpg|thumb|Колония бактерий на трековой мембране]] |
[[Файл:Крымская росинка колония бактерий.jpg|thumb|Колония бактерий на трековой мембране. Чрезмерный размер пор, делающий мембрану непригодной для фильтрации воды, приводит к засорению бактериологической пленкой, и проникновению бактерий через фильтр.]] |
||
Трековые мембраны на основе полиэтилентерефталатной плёнки характеризуются толщиной плёнки от 10 до 23 мкм, при ширине до 320 мм и диаметром пор от 0,05 до 5,0 мкм при плотности пор от 10<sup>5</sup> до 3·10<sup>9</sup> на см². Допускают стерилизацию в автоклавах и большой диапазон рабочих температур (до 120 °C). Заявлена более высокая прочность и устойчивость к кислотам и растворителям, чем мембраны других типов. Не радиоактивны. При применении мембран с разным диаметром пор есть возможность классификации частиц по размерам в процессе последовательной фильтрации и возможностью определения размеров и характера задержанных частиц — качественно, по весу, или количественно, после дополнительного анализа. |
|||
Трековые мембраны на основе полиэтилентерефталатной плёнки характеризуются: |
|||
* толщиной плёнки от 10 до 23 мкм, при ширине до 320 мм; |
|||
* диаметром пор от 0,05 до 5,0 мкм; |
|||
* плотностью пор от 10<sup>5</sup> до 3•10<sup>9</sup> на см²; |
|||
* рабочим диапазоном температур до 120° С, что допускает стерилизацию мембран в автоклавах; |
|||
* возможностью использования трековых мембран в процессах связанных с пищевыми технологиями и фильтрацией питьевой воды; |
|||
* не [[гигроскопичность]]ю: (набухание в воде менее 0,5 %); |
|||
* пассивностью в биологическом отношении; |
|||
* значительно большей прочностью, чем мембраны других типов, применяемые для, тонкой очистки; гибкостью, стойкостью к растрескиванию; |
|||
* низким содержанием компонентов, которые могут мигрировать в фильтрат (следовательно, не требуют выщелачивания перед использованием); |
|||
* возможностью регенерации путём отмывки мембран тангенциальным потоком или пульсирующим обратным потоком; |
|||
* стойкостью при температурах, характерных для криогенной техники; |
|||
* устойчивостью к большинству кислот, органических растворителей, разбавленным растворам [[щёлочи|щёлочей]]; |
|||
* гладкой поверхностью, что способствует их использованию в аналитических целях, в частности, при исследовании отфильтрованных продуктов методами оптической или электронной микроскопии; |
|||
* малым собственным весом и весьма незначительной [[абсорбция|абсорбцией]] влаги, что позволяет рекомендовать их для гравиметрического анализа; |
|||
* малой зольностью, что существенно при количественном элементном анализе с помощью нейтронной активации и оптической спектроскопии; |
|||
* высоким пропусканием светового потока, достаточным для микроскопических исследований; |
|||
* полным отсутствием радиоактивности в материале мембраны (полимер облучают ионами с энергией, не достаточной для протекания ядерных реакций); |
|||
* способностью полного задержания частиц, превосходящих размеры пор, а следовательно, возможностью определения размеров и характера задержанных частиц — качественно, по весу, или количественно, после дополнительного анализа; |
|||
* возможностью классификации частиц по размерам в процессе последовательной фильтрации через мембраны с различным (последовательно уменьшающимся) диаметром пор. |
|||
== Прикладные направления использования трековых мембран == |
== Прикладные направления использования трековых мембран == |
||
[[Файл:Мембрана изготовлена химическим путем.jpg|thumb|Мембрана |
[[Файл:Мембрана изготовлена химическим путем.jpg|thumb|Мембрана, изготовленная химическим путём]] |
||
Трековые мембраны испытаны в ряде научно-исследовательских организаций и предприятий СНГ и других стран владеющих высокими уровнями технологии. Подтверждена их высокая эффективность в различных отраслях промышленности. Определился ряд областей их применения: |
Трековые мембраны испытаны в ряде научно-исследовательских организаций и предприятий СНГ и других стран владеющих высокими уровнями технологии. Подтверждена их высокая эффективность в различных отраслях промышленности. Определился ряд областей их применения: |
||
* фильтрация различных [[жидкость|жидкостей]] и [[газ]]ов; |
* фильтрация различных [[жидкость|жидкостей]] и [[газ]]ов; |
||
Строка 44: | Строка 25: | ||
* в цитологических исследованиях, для разделения компонентов крови и для медицинской диагностики; трековые мембраны отвечают гигиеническим требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в производстве лекарственных препаратов; |
* в цитологических исследованиях, для разделения компонентов крови и для медицинской диагностики; трековые мембраны отвечают гигиеническим требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в производстве лекарственных препаратов; |
||
* в пищевой промышленности при производстве ферментных препаратов, кормового [[лизин]]а, молочного белка и молочного сахара из сывороток, стерилизации жидких пищевых продуктов и лекарственных препаратов путём очистки от микрофлоры без снижения качества исходного продукта. |
* в пищевой промышленности при производстве ферментных препаратов, кормового [[лизин]]а, молочного белка и молочного сахара из сывороток, стерилизации жидких пищевых продуктов и лекарственных препаратов путём очистки от микрофлоры без снижения качества исходного продукта. |
||
Все аспекты производства и прикладного использования трековых мембран ещё не изучены до конца. Эти вопросы находятся в стадии активного изучения и разработок. |
Все аспекты производства и прикладного использования трековых мембран ещё не изучены до конца. Эти вопросы находятся в стадии активного изучения и разработок. |
||
Строка 50: | Строка 32: | ||
== Очистка воды с помощью трековой мембраны == |
== Очистка воды с помощью трековой мембраны == |
||
[[Файл:Nerox02 3.jpg|thumb|Фильтр на основе трековой мембраны]] |
[[Файл:Nerox02 3.jpg|thumb|Фильтр на основе трековой мембраны]] |
||
<nowiki>Эта мембрана не пригодна для надежной очистки питьевой воды из-за крупных пор (0,2—0,4 мкм), для сравнения диаметр пор обычной мембраны 0,0001 мкм. При этих размерах отфильтровывается только грубые частицы, большинство вредных веществ и микроорганизмов беспрепятственно проникают сквозь{{</nowiki>[[Шаблон:Нет источника|нет источника]]<nowiki>}}. Мембрана не способна фильтровать радионуклиды.</nowiki> |
|||
Одним из прикладных применений трековой мембраны является её использование для очистки питьевой воды в быту и чрезвычайных ситуациях. Как показали исследования, оптимальным размером пор для этой цели являются поры диаметром 0,2—0,4 мкм. При этих размерах пор хорошо отфильтровываются наиболее распространённые вредные вещества, содержащиеся в воде и, с другой стороны, вода не обедняется необходимыми организму человека микроэлементами. |
|||
Фильтры для очистки воды работают за счёт естественного гравитационного перепада давления. Режим работы трековой мембраны с естественным давлением в 0,1 атм. позволяет использовать её в качестве многоразового фильтрующего элемента. Как оказалось, в таком режиме поры мембраны практически не засоряются, вся отфильтрованная масса (грязь) остается на поверхности мембраны и элементарно смывается обыкновенной водой. |
|||
При использовании мембранного фильтра очистки воды в питьевой воде значительно уменьшается концентрация тяжелых [[металлы|металлов]] и радио[[нуклид]]ов, количество [[пестициды|пестицидов]], болезнетворных [[бактерии|бактерий]] и других вредных химических примесей. При этом в питьевой воде сохраняются все важные для здоровья микроэлементы. Такой эффект достигается благодаря применению в бытовом фильтре очистки воды фильтрующего материала на основе трековой мембраны. |
|||
В отличие от обратноосмотических мембран бытовой фильтр на трековой мембране оставляет в воде необходимые минеральные соли и микроэлементы. При этом качество фильтрации в процессе работы не ухудшается до полной выработки ресурса бытового фильтра. |
|||
== См. также == |
== См. также == |
||
Строка 65: | Строка 42: | ||
== Литература == |
== Литература == |
||
* «Использование ускорительной техники для изготовления ядерных мембран» |
* «Использование ускорительной техники для изготовления ядерных мембран» Флёров Г. Н., Апель П. Ю., Дидык А. Ю., Кузнецов В. И., Оганесян Р. Ц. // [[Атомная энергия (журнал)|Атомная энергия]], т. 67, с. 274—280. 1989. |
||
* «Полиимидные трековые мембраны для ультра- и микрофильтрации» Виленский А. И., Олейников В. А., Маков Н. Г., Мчедливили Б. В., Донцова Э. П. // Высокомолек. Соед., т. 36, № 3, с. 475—485. 1994. |
* «Полиимидные трековые мембраны для ультра- и микрофильтрации» Виленский А. И., Олейников В. А., Маков Н. Г., Мчедливили Б. В., Донцова Э. П. // Высокомолек. Соед., т. 36, № 3, с. 475—485. 1994. |
||
* «Модификация трековых мембран и получение наноструктур на их основе» Белова Н. В |
* «Модификация трековых мембран и получение наноструктур на их основе» Белова Н. В. // Студенческая аудитория, № 12, c. 62—64. 2006 г. |
||
* «Мембраны и нанотехнологии», Мчедлишвили Б. В., Волков В. В. 2008. Т. 3, № 11—12. С. 67. |
* «Мембраны и нанотехнологии», Мчедлишвили Б. В., Волков В. В. 2008. Т. 3, № 11—12. С. 67. |
||
* «Вестник Харьковского университета» № 868, 2009 г. |
* «Вестник Харьковского университета» № 868, 2009 г. |
||
Строка 74: | Строка 51: | ||
* «Водоподготовка» — 2007 г. Автор: Беликов С. Е. Издательство: Аква-Терм. Страниц: 240 ISBN 5-902561-09-4 |
* «Водоподготовка» — 2007 г. Автор: Беликов С. Е. Издательство: Аква-Терм. Страниц: 240 ISBN 5-902561-09-4 |
||
* «Введение в нанотехнологию» — 2008 г. Автор: Кобаяси Н. Издат.: Бином. Лаборатория знаний. Страниц: 134 ISBN 978-5-94774-841-3 |
* «Введение в нанотехнологию» — 2008 г. Автор: Кобаяси Н. Издат.: Бином. Лаборатория знаний. Страниц: 134 ISBN 978-5-94774-841-3 |
||
* «Вода, которую мы |
* «Вода, которую мы пьём. Качество питьевой воды и её очистка с помощью бытовых фильтров» — 2002 г. Автор: Михаил Ахманов. Издательство: Невский проспект. Страниц: 192 ISBN 5-94371-183-X |
||
== Ссылки == |
== Ссылки == |
||
Строка 81: | Строка 58: | ||
* [http://nuclphys.sinp.msu.ru/mirrors/m031.htm «Маленькое чудо из Дубны». Опубликовано в еженедельнике ОИЯИ «Дубна» № 16 (2009)] |
* [http://nuclphys.sinp.msu.ru/mirrors/m031.htm «Маленькое чудо из Дубны». Опубликовано в еженедельнике ОИЯИ «Дубна» № 16 (2009)] |
||
* [http://www.chem.msu.su/rus/journals/membranes/15/html/mb_154.pdf «Свойства трековых мембран на основе полиэтиленнафталата»] |
* [http://www.chem.msu.su/rus/journals/membranes/15/html/mb_154.pdf «Свойства трековых мембран на основе полиэтиленнафталата»] |
||
* [http://www-nuclear.univer.kharkov.ua/russ/j09_3.htm#p73 «Установление размеров пор трековых мембран, полученных при облучении полимерной |
* [http://www-nuclear.univer.kharkov.ua/russ/j09_3.htm#p73 «Установление размеров пор трековых мембран, полученных при облучении полимерной плёнки тяжелыми ионами» А. Ф. Дьяченко] |
||
* [http://thesaurus.rusnano.com/wiki/article1149 Словарь нанотехнологических терминов] |
* [http://thesaurus.rusnano.com/wiki/article1149 Словарь нанотехнологических терминов] |
||
* [http://www.dissercat.com/content/formirovanie-por-trekovykh-membran-v-polimerakh-obluchennykh-vysokoenergetichnymi-chastitsam |
* [http://www.dissercat.com/content/formirovanie-por-trekovykh-membran-v-polimerakh-obluchennykh-vysokoenergetichnymi-chastitsam «Формирование пор трековых мембран в полимерах, облучённых высокоэнергетичными частицами» Доктор химических наук Виленский А. И.] |
||
* [http://www.tv-pomogisebesam.ru/?id=251 О трековых мембранах. Академик РАЕН и ЕАЕН Анатолий Алексеев] |
* [http://www.tv-pomogisebesam.ru/?id=251 О трековых мембранах. Академик РАЕН и ЕАЕН Анатолий Алексеев] |
||
* [http://info-mesystem.ru/about_membranes/5.shtml «Методы получения полимерных мембран»] |
* [https://web.archive.org/web/20110816080957/http://www.info-mesystem.ru/about_membranes/5.shtml «Методы получения полимерных мембран»] |
||
* [http://www.membrane.msk.ru/books/?id_b=12&id_bp=326 «Классификация. Методы получения мембран»] |
* [http://www.membrane.msk.ru/books/?id_b=12&id_bp=326 «Классификация. Методы получения мембран»] |
||
* [http://www.unicef.org/pakistan/reallives_1550.htm UNICEF осуществил поставку фильтров на трековой мембране для внутренних беженцев(оригинальная английская версия на сайте UNICEF)] |
* [http://www.unicef.org/pakistan/reallives_1550.htm UNICEF осуществил поставку фильтров на трековой мембране для внутренних беженцев(оригинальная английская версия на сайте UNICEF)] |
Текущая версия от 13:52, 14 февраля 2023
Эта статья должна быть полностью переписана. |
Трековые (ядерные) мембраны — вид фильтров, производящих очистку с помощью мембранных процессов. Такие мембраны изготавливаются из полимерных плёнок толщиной 12—23 микрона посредством бомбардировки их высоко-энергетичными ионами криптона, пробивающими плёнку насквозь. В местах прохождения отдельных ионов образуются каналы деструктированного материала (треки), отличающегося по своим физико-химическим свойствам от неповреждённого ионами материала. Избирательное растворение деструктированного ионизацией материала превращает исходную плёнку в микрофильтрационную мембрану со сквозными порами цилиндрической формы то есть при последующем травлении обработанной ионами плёнки в растворе щелочи на месте треков образуются строго одинаковые сквозные отверстия — поры.
Диаметр этих пор можно варьировать в диапазоне от 0,05 до 5 мкм в зависимости от условий травления. Для массового производства трековых мембран используется ускоритель ионов ИЦ-100, лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна, Россия), производящий до 1012 ионов в секунду, что позволяет производить трековые мембраны с плотностью пор в диапазоне 105 -- 3·109 пор/см². Пористость таких мембран составляет 10—15 %. Основное свойство трековых мембран, отличающее их от других типов мембран, — высокая селективность (все одиночные поры имеют одинаковый диаметр с отклонениями не более 5 %). Поэтому в зависимости от функционального назначения (фильтрация механических примесей, бактериальных или вирусных суспензий и т. п.) может быть выбран соответствующий номинал трековой мембраны, оптимальный для определённого процесса микрофильтрации.
Основные характеристики трековых мембран
[править | править код]Трековые мембраны на основе полиэтилентерефталатной плёнки характеризуются толщиной плёнки от 10 до 23 мкм, при ширине до 320 мм и диаметром пор от 0,05 до 5,0 мкм при плотности пор от 105 до 3·109 на см². Допускают стерилизацию в автоклавах и большой диапазон рабочих температур (до 120 °C). Заявлена более высокая прочность и устойчивость к кислотам и растворителям, чем мембраны других типов. Не радиоактивны. При применении мембран с разным диаметром пор есть возможность классификации частиц по размерам в процессе последовательной фильтрации и возможностью определения размеров и характера задержанных частиц — качественно, по весу, или количественно, после дополнительного анализа.
Прикладные направления использования трековых мембран
[править | править код]Трековые мембраны испытаны в ряде научно-исследовательских организаций и предприятий СНГ и других стран владеющих высокими уровнями технологии. Подтверждена их высокая эффективность в различных отраслях промышленности. Определился ряд областей их применения:
- фильтрация различных жидкостей и газов;
- фильтрация питьевой воды;
- фильтрация крови при плазмофорезе;
- использование мембраны в исследовательских и сертификационных работах при проведении химических и микробиологических исследований;
- в электронной промышленности в процессах тонкой очистки воздуха, газообразных и жидких технологических сред;
- в работах по мониторингу окружающей среды при определении дисперсного, элементного и микробиологического состава проб;
- в экстракционных процессах извлечения ценных компонентов из бедных растворов и отходов производства, где трековые мембраны используются в качестве основы для жидких ионообменных мембран;
- в криогенной технике при изготовлении экрановакуумной изоляции;
- в процессе микробиологического анализа питьевой воды лабораториями водопроводных станций;
- в цитологических исследованиях, для разделения компонентов крови и для медицинской диагностики; трековые мембраны отвечают гигиеническим требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в производстве лекарственных препаратов;
- в пищевой промышленности при производстве ферментных препаратов, кормового лизина, молочного белка и молочного сахара из сывороток, стерилизации жидких пищевых продуктов и лекарственных препаратов путём очистки от микрофлоры без снижения качества исходного продукта.
Все аспекты производства и прикладного использования трековых мембран ещё не изучены до конца. Эти вопросы находятся в стадии активного изучения и разработок.
Производство, дальнейшее совершенствование и разработка новых типов трековых мембран — это область высоких технологий и может быть реализована только при наличии высокопрофессиональных ученых ядерщиков, высококвалифицированных специалистов — химиков и физиков, а также наличия высочайшего уровня материальной базы. Процесс производства и разработки трековых мембран является чрезвычайно наукоемким, дорогостоящим и требует больших материальных затрат. В этих условиях наличие соответствующего неограниченного доступа к производству трековых мембран является самым глобальным достижением любой структуры или предприятия, которая хочет заниматься развитием данной технологии в прикладных направлениях.
Очистка воды с помощью трековой мембраны
[править | править код]Эта мембрана не пригодна для надежной очистки питьевой воды из-за крупных пор (0,2—0,4 мкм), для сравнения диаметр пор обычной мембраны 0,0001 мкм. При этих размерах отфильтровывается только грубые частицы, большинство вредных веществ и микроорганизмов беспрепятственно проникают сквозь{{нет источника}}. Мембрана не способна фильтровать радионуклиды.
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]Литература
[править | править код]- «Использование ускорительной техники для изготовления ядерных мембран» Флёров Г. Н., Апель П. Ю., Дидык А. Ю., Кузнецов В. И., Оганесян Р. Ц. // Атомная энергия, т. 67, с. 274—280. 1989.
- «Полиимидные трековые мембраны для ультра- и микрофильтрации» Виленский А. И., Олейников В. А., Маков Н. Г., Мчедливили Б. В., Донцова Э. П. // Высокомолек. Соед., т. 36, № 3, с. 475—485. 1994.
- «Модификация трековых мембран и получение наноструктур на их основе» Белова Н. В. // Студенческая аудитория, № 12, c. 62—64. 2006 г.
- «Мембраны и нанотехнологии», Мчедлишвили Б. В., Волков В. В. 2008. Т. 3, № 11—12. С. 67.
- «Вестник Харьковского университета» № 868, 2009 г.
- Журнал «Вода и водоочистные технологии № 1», Трековая мембрана — уникальный фильтрующий материал. 2007 г.
- «Крымская Правда» 10 июля 2010, Суббота № 122 (24945)
- «Водоподготовка» — 2007 г. Автор: Беликов С. Е. Издательство: Аква-Терм. Страниц: 240 ISBN 5-902561-09-4
- «Введение в нанотехнологию» — 2008 г. Автор: Кобаяси Н. Издат.: Бином. Лаборатория знаний. Страниц: 134 ISBN 978-5-94774-841-3
- «Вода, которую мы пьём. Качество питьевой воды и её очистка с помощью бытовых фильтров» — 2002 г. Автор: Михаил Ахманов. Издательство: Невский проспект. Страниц: 192 ISBN 5-94371-183-X
Ссылки
[править | править код]- Трековые мембраны, микро- и нано-пористые материалы
- Ионно-трековая нанотехнология
- «Маленькое чудо из Дубны». Опубликовано в еженедельнике ОИЯИ «Дубна» № 16 (2009)
- «Свойства трековых мембран на основе полиэтиленнафталата»
- «Установление размеров пор трековых мембран, полученных при облучении полимерной плёнки тяжелыми ионами» А. Ф. Дьяченко
- Словарь нанотехнологических терминов
- «Формирование пор трековых мембран в полимерах, облучённых высокоэнергетичными частицами» Доктор химических наук Виленский А. И.
- О трековых мембранах. Академик РАЕН и ЕАЕН Анатолий Алексеев
- «Методы получения полимерных мембран»
- «Классификация. Методы получения мембран»
- UNICEF осуществил поставку фильтров на трековой мембране для внутренних беженцев(оригинальная английская версия на сайте UNICEF)
- UNICEF осуществил поставку фильтров на трековой мембране для внутренних беженцев(перевод на русский язык)
- Трековые мембраны. Изготовление и применение
Для улучшения этой статьи желательно:
|