Формование - мембрана
Cтраница 4
Этот метод заключается в следующем. Раствор, приготовленный из ацетата целлюлозы, летучего растворителя ( например, ацетона) и порообразо-вателя ( формамида), поливается тонким слоем на стеклянную пластину, подсушивается в течение нескольких минут и затем погружается в холодную воду, где выдерживается до отделения пленки от подложки. За это время происходит практически полное формование мембраны. В начальной стадии формования ацетон быстро испаряется с поверхности отлитой пленки и на ней образуется геле-образный слой, препятствующий испарению растворителя с более глубоких слоев раствора полимера. Таким образом, в момент погружения в воду, являющуюся коагулянтом для данного раствора, система представляет собой желированную оболочку, внутри которой находится раствор. В момент соприкосновения с водой гель затвердевает, сохраняя очень тонкую структуру пор поверхностного слоя. Раствор полимера, находящийся внутри оболочки, коагулирует медленнее, так как диффузия воды сквозь поверхностный слой затруднена. При этом водой вымывается как растворитель, так и порообразователь. [46]
Он имеет ГС230 С; другие свойства подобны свойствам ПС. Ни один из этих полимеров не отличается хорошей стойкостью к действию растворителей. Они также растворимы в полярных растворителях ( 612): диметилформамиде ( ДМФА), диметилацет-амиде ( ДМА) и диметилсульфоксиде ( ДМСО), которые используют в отливочных растворах при мокром способе формования мембран. [47]
Установлено, что оптимальным режимом ацетилироваяля при получения ацетатов целлюлозы для полупроницаемых мембран является ацетилярованяе с применением бинарного катализатора HgSO - НС. Мембраны с хо-рошлии исходными характеристиками можно получать из ацетатов как на основе древесной, так и хлопковой целлюлозы отечественного производства, Мзмбранц, полученные яз ацетатов на основе хлопковой целлюлозы имеют более высокую механическую прочность, но рабочие растворы хуже фильтруются и процесс формования мембран менее устойчив, чем для мембран из ацетатов на основе древесной целлюлозы. С целью выяснения причин более зисокой прочности ацетилцеллюлозных мембран на оснозе хлопковой целлюлозы была проведаны рентгенографические исследования структуры ацетатов целлюлозы для мембран на основе раздачних целлюлоз. По данным рентгенографического метода все образцы ацетатов целлюлоза в исходном состоянии имеют аморфную структуру, а после термообработки приобретаеют кристаллическую структуру с кристаллической решеткой, аналогичной триацетату целлюлозы. [48]
При этом он высказал ряд соображений относительно механизма разделения. Процессы мембранного разделения детально исследовал Бехгольд [6, 7] в начале двадцатого столетия. Заслуга Бехгольда заключается в том, что он впервые осуществил формование мембран с регулированием их характеристик. Поскольку теоретические основы переработки полимеров в то время еще не были разработаны, подходы к получению мембран носили в основном эмпирический характер. [49]
 |
Схема аппарата с подаяей разделяемого раствора. [50] |
Элементы второго типа представляют собой трубки или стержни с нанесенными на наружной поверхности мембранами. Из элементов получают цыновку, которую свертывают в рулон; концы рулона заливают герметизирующим компаундом. Схема аппарата на Фснове таких элементов представлена на рис. 5.8. i Элементы с мембраной, расположенной на наружной поверхности каркаса, имеют большую плотность укладки, чем элементы первого типа, так как могут иметь малый диаметр. В этом случае не требуется высокая точность диаметра опорной поверхности каркаса и возможен визуальный контроль процесса формования мембраны на поверхности трубки. В остальном эта конструкция уступает элементам с мембраной, расположенной внутри каркаса. [51]
 |
Зависимость скорости распада на фазы 8 раствора ацетата целлюлозы от концентрации полимера с при получении мембран методом спонтанного студнеобразова-ния. [52] |
Причины этого нетрудно понять, исходя из рассмотренных выше общих закономерностей распада на фазы растворов полимеров. Детальное изучение процесса получения мембран методом спонтанного студнеобразования было проведено Эльфордом, Манеголдом, Ферри, Грабаром и другими исследователями. Ссылки на соответствующую литературу проведены во введении. Довольно подробно изучено получение пористых полимерных структур методом температурного студнеобразования [84, 85], хотя этот метод и не нашел широкого распространения при формовании мембран. Сущность процесса заключается в том, что раствор полимера в малолетучем растворителе, полученный при температуре выше критической, охлаждают. При этом температура системы опускается ниже критической, система оказывается в области, ограниченной спинодалью, в результате чего распадается на фазы. В зависимости от концентрации полимера в исходном растворе характер, образующихся конденсационных структур может быть различным. При низких концентрациях полимера образуются сетчатые, а при высоких - ячеистые конденсационные структуры, причем процесс их образования является многостадийным. На первой стадии образования сетчатых структур из метастабильного раствора выделяются коацерватные капли, характеризующиеся повышенным содержанием полимера. [53]
Были разработаны способы, дающие возможность частично улучшить свойства АЦ. Так, поддержание рН в интервале между 4 и 6 и температуры г 25 С дает возможность эксплуатировать мембраны из АЦ в течение 3 - 4 лет. При работе с давлениями 3 0 ЛШа проницаемость снижается в приемлемых пределах вследствие уплотнения мембраны. Была продемонстрирована возможность [56] увеличения объемного модуля АЦ ( а следовательно, сопротивления его мембран уплотнению) при введении непредельных мономеров и образовании поперечных связей этими молекулами in situ после формования мембран. [54]
Проблема повышения эффективности мембран как конструкций из полимерных материалов и как элементов конструкций в аппарате, конечно, не исчерпывается рассмотренными выше подходами. Эта комплексная проблема включает задачу создания полимерных материалов заданной структуры и свойств с использованием, например, приемов химической и структурной модификации полимеров и задачу формования мембран с оптимальными свойствами, например, с оптимальными диализными характеристиками, ультрафильтрационными свойствами, физико-механическими характеристиками и желаемой геометрической формы. Решение таких сложных задач методом проб и ошибок затруднено. В последнее время для экспериментального решения таких задач разработаны подходы, основанные на методах планирования эксперимента и получившие название методов оптимизации. Оптимизация осуществляется как поиск наилучшего сочетания свойств мембраны при варьировании нескольких параметров, таких как молекулярный вес полимера, содержание различных добавок и режима формования мембраны. [55]
Эти мембраны использовали в основном для исследовательских целей в биологии, медицине, физике и химии. Было издано несколько монографий, посвященных ультрафильтрации и ультрафильтрам. В СССР вышла книга Товарницкого и Глухарева [27], в которой приведены основные сведения по этому вопросу. В это время складываются современные представления о физико-химических основах переработки полимеров. В результате становится возможным переход от эмпирического метода получения мембран к формованию мембран с прогнозируемыми свойствами, расширяется круг полимеров, используемых для переработки в мембраны. [56]
 |
Типы сополимеров. [57] |
Макромолекула характеризуется не только М и ММР, но и строением, которое не тождественно химической структуре на уровне молекулярных групп. Если степень сшивки полимера невысока, он сохраняет свою растворимость. При высокой плотности поперечно-сшивающих связей образуется нерастворимая трехмерная сетчатая структура. Когда такие сильносшитые материалы получают в результате термообработки, они называются термоот-вержденными. Полимеры, которые сохраняют свою растворимость и способность к плавлению, называются термопластичными. Известны такие смешанные типы полимеров, например в случае растворимых термопластичных смол, содержащих ненасыщенные группы, которые могут образовывать поперечные связи и после формования мембраны - на стадии последующей обработки. [58]
Страницы: 1 2 3 4