Трековая мембрана: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
[непроверенная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
 
(не показано 38 промежуточных версий 18 участников)
Строка 1: Строка 1:
{{переписать}}
{{К удалению|2013-01-01}}


[[Файл:Получение трековых мембран.JPG|thumb|Получение трековых мембран]]
== Введение ==
'''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.
Разнообразие практических проблем, способных быть разрешенными с использованием мембранной технологии, позволяет рассматривать эту технологию как базовую для решения природоохранных задач, в том числе, связанных с [[водоподготовка|водоподготовкой]] и водоиспользованием, с утилизацией и переработкой газовых выбросов и жидких отходов, с глубокой переработкой минерального и органического сырья, с [[рекреация|рекреацией]] зараженных радиоактивных территорий, с решением ряда острых проблем здравоохранения (диализ крови, [[плазмаферез]] и др.)


[[Файл:Скол трековой мембраны.jpg|thumb|Скол трековой мембраны]]
== Что такое трековые мембраны? ==
[[Файл:Получение трековых мембран.JPG|thumb|Получение трековых мембран]]Трековые (ядерные) мембраны изготавливаются из полимерных пленок толщиной 12-23 микрона посредством бомбардировки их высоко-энергетичными [[ион|ионами]] криптона, пробивающими пленку насквозь. В местах прохождения отдельных ионов образуются каналы деструктированного материала (треки), отличающегося по своим физико-химическим свойствам от неповрежденного ионами материала. Избирательное растворение деструктированного ионизацией материала превращает исходную пленку в микрофильтрационную мембрану со сквозными порами цилиндрической формы то есть при последующем травлении обработанной ионами пленки в растворе щелочи на месте треков образуются строго одинаковые сквозные отверстия — поры. [[Файл:Скол трековой мембраны.jpg|thumb|Скол трековой мембраны]]Диаметр этих пор можно варьироваться в диапазоне от 0,05 до 5 мкм в зависимости от условий травления. Размеры пор и их пространственное распределение в трековых мембранах можно регулировать путем выбора режима химической обработки и атомного номера бомбардирующих частиц, а также вариацией их энергии и изменением углов падения ионов на поверхность пленки. Главные отличительные свойства структуры трековых мембран — малая толщина и высокая однородность пор по размерам. Подобная структура определяет основные преимущества трековых мембран — низкое сопротивление течению фильтруемой среды, высокую селективность фильтрации, низкую [[адсорбция|адсорбцию]] растворенных веществ, удерживание отделяемых частиц на поверхности мембраны и легкость регенерации, прозрачность и малый собственный вес, прочность и эластичность. Для массового производства трековых мембран используется ускоритель ионов У-400 лаборатории ядерных реакций [[ОИЯИ|Объединенного института ядерных исследований]] (ОИЯИ, г. Дубна, Россия), производящий до 1012 ионов в секунду, что позволяет производить трековые мембраны с плотностью пор в диапазоне 10<sup>5</sup> −3•10<sup>9</sup> пор/см<sup>2</sup>. 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 определенного процесса микрофильтрации.
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]]Трековые мембраны на основе полиэтилентерефтальной пленки характеризуются:
[[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.
* толщиной пленки 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 см<sup>2</sup>;
* 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 путем отмывки мембран тангенциальным потоком или пульсирующим обратным потоком;
* стойкостью при температурах, характерных для криогенной техники;
* устойчивостью к большинству кислот, органических растворителей, разбавленным растворам щелочей;
* 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 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 изготовлена химическим путем]]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:
[[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:
* фильтрация различных жидкостей и газов;
* фильтрация различных [[жидкость|жидкостей]] и [[газ]]ов;
* фильтрация питьевой воды;
* фильтрация питьевой воды;
* фильтрация крови при плазмофорезе;
* фильтрация [[кровь|крови]] при плазмофорезе;
* использование мембраны в исследовательских и сертификационных работах при проведении химических и микробиологических исследований;
* 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 электронной промышленности в процессах тонкой очистки [[воздух]]а, газообразных и жидких технологических сред;
* в работах по мониторингу окружающей среды при определении дисперсного, элементного и микробиологического состава проб;
* 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 экстракционных процессах извлечения ценных компонентов из бедных растворов и отходов производства, где трековые мембраны используются в качестве основы для жидких ионообменных мембран;
Строка 41: Строка 24:
* в процессе микробиологического анализа питьевой воды лабораториями водопроводных станций;
* 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 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 путем 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.

* 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.


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,
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.
которая хочет заниматься развитием данной технологии в прикладных направлениях.

Академик Н. Ф. Платэ на одном из семинаров в лаборатории ядерных реакций ОИЯИ сказал: «Несмотря на то, что трековые мембраны существуют много лет, практическое применение находят лишь несколько процентов от возможного потенциала, и фундаментальные знания о происходящих микропроцессах далеки от совершенства. Главная задача — немедленный поиск для применения». Далее Николай Федорович заметил, что плазмофорез крови, в котором используются мембраны, — это для науки «плюсквамперфект», надо извлекать из этого прибыль, снабжать медиков этой продукцией, но, тем не менее, двигаться дальше. Практически не изучены биотехнологическая и медицинская области применения, не используются свойства мембран как сорбентов и барьерных фильтров, катализаторов, много неизученного в химической модификации пор, большие возможности открываются для очистки воды. Перспективы применения мембран огромны, к ученым обращаются медики, работники пищевой промышленности, пивовары.

== Трековая мембрана в медицине ==
В содружестве с учеными Дубнинского международного объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) был спроектирован и построен на территории России и стран СНГ частный промышленный циклотрон для производства трековых мембран. Его запуск осуществлен компанией в 2002 г., что стало основой для создания техники и аппаратуры для медицины, биотехнологии, фармакологии, микроэлектроники, пищевой промышленности и многих других областей применения трековых мембран.
В наукограде Дубна на площади 5 тыс.  м² размещен уникальный научно-производственный комплекс «Альфа» (далее — НПК «Альфа»), осуществляющий серийный выпуск трековых мембран (диаметр пор 400 нанометров), а также медицинских изделий для плазмафереза: мембранного плазмофильтра (торговое наименование «РОСА») и аппарата для мембранного лечебного плазмафереза (торговое наименование «ГЕМОФЕНИКС»). Научно-производственный комплекс основан на достижениях фундаментальной науки, передовой технологии «чистых» помещений в соответствии с требованиями стандартов GMP и ISO 9001:2000. В «чистых» производственных помещениях проводятся все технологические операции по сборке плазмофильтров на основе трековой мембраны — «Роса» и осуществляется их 100-процентный многоступенчатый контроль. Компания производит 130 000 плазмофильтров Роса" и 500 аппаратов «Гемофеникс» в год, осуществляет поставку в медицинские учреждения и техническое обслуживание изделий для плазмафереза, а также создает «под ключ» центры эфферентной терапии.
Президент РФ Дмитрий Анатольевич Медведев лично посетил НПК «Альфа» и дал высокую оценку предприятию, используемым технологиям, а также качеству выпускаемой продукции — аппаратам «ГЕМОФЕНИКС» и плазмофильтрам «РОСА».


== 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]]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 распространенные вредные вещества, содержащиеся в воде и, с другой стороны, вода не обедняется необходимыми организму человека микроэлементами. С этой целью Симферопольским Научно-производственным предприятием «Симпэкс» были разработаны водоочистные устройства «Крымская росинка» и «NEROX».
<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>
Фильтры для очистки воды работают за счет 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 «Nerox» в питьевой воде значительно уменьшается концентрация тяжелых металлов и радионуклидов, количество пестицидов, болезнетворных 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.
Таким образом, очищенная с помощью трековой мембраны вода не содержит вредных для организма элементов и в то же время является живой водой, то есть насыщенной растворенными полезными для организма микроэлементами. В отличие от обратноосмотических мембран бытовой фильтр «Нерокс» оставляет в воде необходимые минеральные соли и микроэлементы. Впервые в мире эта технология очистки воды применена именно в мембранном бытовом фильтре для воды «Нерокс». При этом качество фильтрации в процессе работы не ухудшается до полной выработки ресурса бытового фильтра.


== См. также ==
== См. также ==
* [[Нанотехнология]]
* [[Нанотехнология]]
* [[Плазмаферез]]
* [[Плазмаферез]]
* [[Объединённый_институт_ядерных_исследований |ОБЪЕДИНЁННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (г. Дубна)]]


== Примечания ==
== Примечания ==
Строка 70: Строка 42:


== Литература ==
== Литература ==
* «Использование ускорительной техники для изготовления ядерных мембран» Флеров Г. Н., Апель П. Ю., Дидык А. Ю., Кузнецов В. И., Оганесян Р. Ц. т. 67, с. 274—280. 1989.
* «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. 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. 2006 г.
* «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.
* Журнал «Вода и водоочистные технологии № 1», Трековая мембрана — уникальный фильтрующий материал. 2007 г.
* Журнал «Вода и водоочистные технологии № 1», Трековая мембрана — уникальный фильтрующий материал. 2007 г.
Строка 79: 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 пьем. 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
* «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 ==
* [http://flerovlab.jinr.ru/flnr/cap_track_rus.html Трековые мембраны, микро- и нано-пористые материалы]
* [http://www.jinr.ru/ Сайт ОБЪЕДИНЕННОГО ИНСТИТУТА ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ]
* [http://www.chem.msu.su/rus/jvho/2002-5/74.pdf Ионно-трековая нанотехнология]
* [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.youtube.com/watch?v=L3ENz6A498Y Президент России Дмитрий Медведев в ОБЪЕДИНЕННОМ ИНСТИТУТЕ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ]
* [http://www.youtube.com/watch?v=cugtA9A4RxE Первый вице премьер России Сергей Иванов на производстве фильтров «NEROX», г. Дубна.]
* [http://www.youtube.com/watch?v=v2ssURUqexg Ролик ОРТ о нанотехнологиях]
* [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 ПЛЕНКИ ТЯЖЕЛЫМИ ИОНАМИ» А. Ф. Дьяченко]
* [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?_openstat=cmVmZXJ1bi5jb207bm9kZTthZDE7 «Формирование пор трековых мембран в полимерах, облученных высокоэнергетичными частицами» Доктор химических наук Виленский А. И.]
* [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.filter-systems.com/ru/trekovaya-membrana-v-vodyanom-filtre.html#cb/ Трековая мембрана. Официальный сайт предприятия Симпэкс]
* [https://web.archive.org/web/20110816080957/http://www.info-mesystem.ru/about_membranes/5.shtml «Методы получения полимерных мембран»]
* [http://www.filter-systems.com/en/ Официальный сайт предприятия Симпэкс на английском языке]
* [http://www.tv-pomogisebesam.ru/?id=251 О трековых мембранах. Академие РАЕН и ЕАЕН Анатолий Алексеев]
* [http://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)]
[http://www.filter-systems.com/ru/postavka-unicef.html UNICEF осуществил поставку фильтров на трековой мембране для внутренних беженцев(перевод на русский язык)]
* [http://www.filter-systems.com/ru/postavka-unicef.html UNICEF осуществил поставку фильтров на трековой мембране для внутренних беженцев(перевод на русский язык)]
* [http://www.c-o-k.ru/articles/trekovye-membrany-izgotovlenie-i-primenenie/ Трековые мембраны. Изготовление и применение]
* [http://www.c-o-k.ru/articles/trekovye-membrany-izgotovlenie-i-primenenie/ Трековые мембраны. Изготовление и применение]


{{rq|refless|wikify|check|notability}}
{{rq|refless}}


[[Категория:Искусственные мембраны]]
[[Категория:Искусственные мембраны]]
[[Категория:Мембраны по типу]]
[[Категория:Мембраны по типу]]

Текущая версия от 13:52, 14 февраля 2023

Получение трековых мембран

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.

Скол трековой мембраны

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]
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 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]
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:

  • 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]
Фильтр на основе трековой мембраны

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.

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