ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы метода отливки мембран из "Мембранная фильтрация" Ацетилцеллюлоза и эфиры целлюлозы на основе других органических кислот получают в результате реакции целлюлозы с подходящим ангидридом кислоты или хлорангидридом. Хотя таких эфиров можно получить достаточно много, промышленностью выпускаются главным образом ацетат целлюлозы (см. рис. 3.1), бутират целлюлозы и смешанные эфиры (ацетат и бутират). Хотя многие мембранные фильтры делаются из ацетилцеллюлозы, мы для простоты в настоящей главе будем рассматривать лишь мембраны из нитроцеллюлозы, поскольку принцип действия этих мембран такой же, как и у мембран из ацетилцеллюлозы. [c.49] Пористые мембраны для фильтрации обычно получают методом отливки в процессе, который Кестинг [125] назвал фазоинверсным. Этот процесс начинают с того, что полимер (например, нитрат целлюлозы) диспергируют в подходящем растворителе и получают таким образом коллоидную систему, называемую золем. Затем добавляют в смесь другое вещество, известное как порообразователь Оно должно обладать высокой температурой кипения и не должно растворять полимер. Раствор вытягивают в тонкую пленку на стеклянной поверх-н ооти и дают растворителю испаряться при тщательно контролируемых условиях. В начальный период испарения растворителя концентрация порообразователя растет до тех пор, пока он не начнет оказывать влияние на растворимость полимера. В этой точке первоначально гомогенный золь превращается в гель (рис. 3.2), и в соответствующий момент времени полученную пленку переносят в закалочный раствор (обычно в воду) для того, чтобы извлечь оставшиеся порообразователь и растворитель при этом гель, теперь уже — мембрана, стабилизируется. В другом методе растворителю и порообразователю дают возможность испариться из геля полностью в так называемом процессе сухого формования. Образовавшаяся при этом мембрана имеет коллоидную структуру с высокой степенью открытости. Поскольку как состав отливочного раствора, так и условия образования мембраны могут изменяться в широких пределах и мы можем управлять структурой геля, фазоинверсный процесс оказывается чрезвычайно гибким для производства полупроницаемых мембран. [c.50] Для каждого из этих полимеров следует подбирать соответствующие растворители и порообразователи. Выбор растворителя и порообразователя зависит от полярности полимера. Слабополярные полимеры, такие, как эфиры целлюлозы, требуют слабополярных растворителей типа ацетона или диок-сана в то же время для некоторых более полярных полимеров требуются более полярные растворители, например метанол или этанол. Для неполярных полимеров требуются неполярные растворители типа эфиров. В любом случае используемый растворитель должен иметь низкую точку кипения, чтобы его можно было легко испарить в процессе отливки. Порообразователь же, с одной стороны, должен быть более полярным, чем растворитель, чтобы препятствовать растворимости полимера, а с другой стороны, его полярность не должна быть слишком высокой, иначе он может вызвать немедленное выпадение полимера в осадок. Как концентрация, так и полярность используемого порообразователя оказывают воздействие на окончательный результат операции отливки мембраны. [c.51] С началом образования геля пустоты, которые в будущей мембране станут порами, по мере испарения растворителя приводя к зарождению капель вокруг порообразователя. Глобулоподобные полости, образующиеся при желатинировании полимера, будучи вначале цельными и несоединенными друг с другом, при последующей сушке и сжатии могут войти в контакт между собой и изменить форму, превращаясь в полиэдры, стенки которых будут разрываться, что приведет к возникновению соединенных между собой пор с открытыми ячейками. Резкое торможение процесса образования мембраны, имеющее место, как правило, при перенесении зарождающейся мембраны в воду, не только приостанавливает процесс геле-образования, но и способствует выделению из мембраны растворимых в воде компонентов. [c.52] Важный момент, на который следует обратить внимание относительно пористых мембран, изготавливаемых обычным фазоинверсным методом, о котором говорилось выше, заключается в том, что эти мембраны находятся в метастабильном состоянии в условиях, отличных от термодинамического равновесия. Если такую пористую мембрану подвергнуть воздействию высокого давления, термообработке или обработать растворителем, то она вернется в исходное состояние плотной пластичной пленки. Некоторые операции, часто проводимые при использовании мембранных фильтров, такие, как автоклави-рование, фильтрация под давлением или фильтрация неводных жидкостей, при неаккуратном их выполнении могут приводить к разрушению коллоидной структуры мембраны с непредвиденными и нежелательными последствия.ми. Впечатляющую картину разрушения структуры мембраны можно наблюдать, поместив на предметный столик микроскопа обычную нитро-целлюлозную мембрану в атмосфере паров ацетона белый непрозрачный материал внезапно превращается в плотную прозрачную пластичную пленку. [c.53] Хотя изготовление мембран методом отливки в небольших масштабах можно осуществлять с применением элементарного оборудования (см. следующий раздел), для получения воспроизводимых мембран в лабораторных условиях, и в особенности для исследования процесса их образования, необходимо специальное отливочное устройство. Пример такого устройства приведен на рис. 3.3. Отливочный раствор, медленно вытекая из бака, разравнивается плоским выравнивающим ножом с тщательно выполненным лезвием. Скорость движения бака над отливаемой поверхностью можно очень точно регулировать при помощи двигателя кондиционирование сформированной мембраны происходит в климатических камерах. Преимуществом отливки мембран в таком устройстве явля-, ется то, что условия процесса (скорость движения, высота подъема выравнивающего ножа, климатическая обработка) легко воспроизвести в промышленном масштабе. [c.53] Вернуться к основной статье