Cтраница 2
Как видно из рисунка, качество ядерного фильтра намного выше химического. Применение ядерных фильтров исключительно многообразно. Очистка газов, воды, сортировка микропримесей по размерам, изучение размеров и формы типов клеток крови, стерилизация биологических сред, фильтрация и разделение различных типов вирусов и молекул, очистка пива и вина - вот далеко не полный перечень. [16]
Отличие ядерных фильтров от Нуклепоров заключается в том, что треки в исходных материалах образуются с помощью пучка однородных многозарядных тяжелых ионов ( как правило, ионов ксенона), энергия которых подбирается таким образом, чтобы они заведомо проходили сквозь толщу полимерной пленки, не оставаясь в ней, в то время как Нуклепоры получают при использовании осколков деления урана, вследствие чего они могут быть загрязнены радиоактивными продуктами деления, а это, в свою очередь, сужает область их применения. По той же причине ядерные фильтры имеют более узкое распределение пор по размерам, чем Нуклепоры. [17]
В некоторых случаях и радиационным повреждениям, наносимым веществу тяжелыми ионами, удается найти полезное практическое применение. Примерами могут служить изготовление ядерных фильтров и датировка событий по трекам продуктов деления урана. При прохождении тяжелых ионов через непроводящие кристаллы и аморфные тела вдоль трека иона из-за большой плотности ионизации ( плотность ионизации пропорциональна г2, где г - заряд иона, см. (8.24)) образуется канал сильного радиационного повреждения. Вещество в пределах канала более чувствительно к химическому воздействию и может быть удалено, например, посредством окисления и последующего травления и промывания. В результате на месте канала получаются пустоты. [18]
В некоторых случаях и радиационным повреждениям, наносимым веществу тяжелыми ионами, удается найти полезное практическое применение. Примерами могут служить изготовление ядерных фильтров и датировка событий по трекам продуктов деления урана. При прохождении тяжелых ионов через непроводящие кристаллы и аморфные тела вдоль трека иона из-за большой плотности ионизации ( плотность ионизации пропорциональна z2, где z - заряд иона, см. (8.24)) образуется канал сильного радиационного повреждения. Вещество в пределах канала более чувствительно к химическому воздействию и может быть удалено, например, посредством окисления и последующего травления и промывания. В результате на месте канала получаются пустоты. [19]
Микрофильтрация ( мембранная фильтрация) - разделение коллоидных систем и осветление р-ров отделением от них взвешенных микрочастиц. Наряду с полимерными мембранами для микрофильтрации перспективны также ядерные фильтры. [20]
Первые два материала являются пленочными, материал фирмы Нуклепор относится к ядерным фильтрам. Из рисунка видно, что при одинаковой начальной проницаемости по отношению к фильтрату в дальнейшем наблюдается резкое падение проницаемости ядерных фильтров. [21]
Пленочные, волоконные и порошковые микрофильтры, как уже отмечалось выше, отличаются лабиринтной взаимосвязанной сеткой каналов неправильной формы и переменного сечения. Таким образом, если рассматривать только собственно форму и длину одного капилляра, то наибольшей проницаемостью по фильтрату должны обладать ядерные фильтры. Однако, если говорить о материале в целом, то из исследований микроструктуры материалов следует, что число каналов на единицу поверхности в ядерных фильтрах меньше на 2 - 4 десятичных порядка по сравнению, например, с пленочными микрофильтрами. [22]
Следовательно, в реальном процессе разделения смесей закупорка каждого канала при использовании ядерных фильтров приводит к значительно большей удельной потери проницаемости, чем при применении пленочных материалов. По-видимому, этим объясняется тот экспериментальный факт, что характеристика производительности пленочных микрофильтров во времени более пологая по сравнению с аналогичным показателем для ядерных фильтров. [23]
Свойства мембран Нуклепор и методы их получения рассмотрены в данной монографии, поэтому следует более подробно описать свойства отечественных ядерных фильтров. Наиболее полный обзор приведен в работе [6], в которой рассмотрены многие аспекты получения, физико-химические свойства, структура пор, модификации и другие свойства ядерных фильтров в процессах разделения. [24]
Микрофильтры выпускают в виде плоских дисков, прямоугольных листов, рукавов или рулонов заданной длины и ширины. Иногда материал поставляют уже в виде снаряженного фильтровального элемента, например фильтровального патрона. Толщина материала составляет: для ядерных фильтров - 5 - 10 мкм; для пленочных фильтров - 50 - 200 мкм; для волоконных и порошковых микрофильтров - от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Масса 1 м2 определяется толщиной и структурой материала и колеблется в зависимости от вида материала от нескольких десятков до сотен граммов. [25]
Пленочные, волоконные и порошковые микрофильтры, как уже отмечалось выше, отличаются лабиринтной взаимосвязанной сеткой каналов неправильной формы и переменного сечения. Таким образом, если рассматривать только собственно форму и длину одного капилляра, то наибольшей проницаемостью по фильтрату должны обладать ядерные фильтры. Однако, если говорить о материале в целом, то из исследований микроструктуры материалов следует, что число каналов на единицу поверхности в ядерных фильтрах меньше на 2 - 4 десятичных порядка по сравнению, например, с пленочными микрофильтрами. [26]
На первый взгляд термин мебранный фильтр кажется тавтологией, поскольку и мембрана, и фильтр являются полупроницаемыми перегородками, пропускающими одни и задерживающими другие компоненты разделяемой системы. Необходимо уточнить, в чем отличие пористых мембран от фильтров и процесса мембранного разделения от процесса фильтрования. Следует, однако, упомянуть о светофильтрах, которые не являются волокнистыми материалами, или о ядерных фильтрах, представляющих собой пленку, что должно привести к выводу, что точная классификация по структуре невозможна. [27]
Для получения мембран могут быть использованы почти все известные методы переработки полимеров. Чаще всего мембраны формуют из растворов и расплавов. Широко используются методы получения пористых мембран путем вымывания наполнителя, выщелачивания или растворения части полимера из монолитной пленки. Иногда для ускорения этого процесса или для обеспечения его направленного проведения пленки предварительно подвергают различного рода физическими или физико: химическим воздействиям. Типичным примером этого является получение ядерных фильтров, при изготовлении которых пористость материалу придается путем выщелачивания полимера, предварительно локально деструктиро-ванного воздействием ядерного и ультрафиолетового излучений. [28]
Что касается механизма разделения, то согласно одной из точек зрения, к мембранам относят материалы, которые разделяют поверхностно ( а не глубинно, как фильтры) и обеспечивают 100 % - ную эффективность разделения по заданному размеру частиц. Часто это не соответствует действительности. Большинство полимерных мембран представляет собой материал, в котором средний размер пор является величиной статистической. Это означает, что возможно как поверхностное, так и глубинное разделение поликомпонентных систем. Перфорированная на микроуровне пленка, работающая по механизму поверхностного разделения, тем не менее называется ядерным фильтром. [29]