Трековая мембрана

Трековая мембрана

Введение

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 водоподготовкой и водоиспользованием, с утилизацией и переработкой газовых выбросов и жидких отходов, с глубокой переработкой минерального и органического сырья, с рекреацией зараженных радиоактивных территорий, с решением ряда острых проблем здравоохранения (диализ крови, плазмаферез и др.)

Что такое трековые мембраны?

Трековые (ядерные) мембраны изготавливаются из полимерных пленок толщиной 12-23 микрона посредством бомбардировки их высоко-энергетичными 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. 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 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 Объединенного 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 определенного процесса микрофильтрации.

Основные характеристики трековых мембран

Трековые мембраны на основе полиэтилентерефтальной пленки характеризуются:

• толщиной пленки от 10 до 23 мкм, при ширине до 320 мм;
• диаметром пор от 0,05 до 5,0 мкм;
• плотностью пор от 10⁵ до 3•10⁹ на см²;
• рабочим диапазоном темпе�ратур до 120° С, что допускает стерилизацию мембран в ав�токлавах;
• возможностью использования трековых мембран в процес�сах связанных с пищевыми технологиями и фильтрацией питьевой воды;
• не гигроскопичностью: (набу�хание в воде менее 0,5%);
• пассивностью в биологичес�ком отношении;
• значительно большей проч�ностью, чем мембраны других типов, применяемые для, тон�кой очистки; гибкостью, стой�костью к растрескиванию;
• низким содержанием компо�нентов, которые могут мигри�ровать в фильтрат (следова�тельно, не требуют выщелачи�вания перед использовани�ем);
• возможностью регенерации путем отмывки мембран тан�генциальным потоком или пульсирующим обратным по�током;
• стойкостью при температу�рах, характерных для крио�генной техники;
• устойчивостью к большинству кислот, органических раство�рителей, разбавленным рас�творам щелочей;
• гладкой поверхностью, что способствует их использова�нию в аналитических целях, в частности, при исследовании отфильтрованных продуктов методами оптической или электронной микроскопии;
• малым собственным весом и весьма незначительной аб�сорбцией влаги, что позволяет рекомендовать их для грави�метрического анализа;
• малой зольностью, что сущес�твенно при количественном элементном анализе с помо�щью нейтронной активации и оптической спектроскопии;
• высоким пропусканием свето�вого потока, достаточным для микроскопических исследо�ваний;
• полным отсутствием радиоак�тивности в материале мем�браны (полимер облучают ио�нами с энергией, не достаточ�ной для протекания ядерных реакций);
• способностью полного за�держания частиц, превосхо�дящих размеры пор, а следо�вательно, возможностью оп�ределения размеров и харак�тера задержанных частиц – качественно, по весу, или ко�личественно, после дополни�тельного анализа;
• возможностью классифика�ции частиц по размерам в процессе последовательной фильтрации через мембраны с различным (последователь�но уменьшающимся) диамет�ром пор.

Ссылки

[[:Категория:]]

en: