Szulfonok és alkalmazásuk membrán technológiákhoz
Membrán technológia - korszerű módszer elválasztására keverékek és oldatok felhasználásával vékonyrétegek - membránok. Ezek a technológiák egyik prioritása kémiai technológia, mint amelyeket az elválasztására és tisztítására felhasznált keverékek a vegyiparban, petrolkémiai ipar, a biotechnológia. Megtalálták alkalmazása az építőiparban gyártására tetőfedő és burkolatok az orvostudományban, hogy hozzon létre egy „mesterséges bőr”, gyógyszertan, mint egy módja annak, sterilen injektálható oldat, a víz és a vízelvezetés, nagy tisztaságú víz és az élelmiszeriparban (szűrés sör, bor, vodka, fényesítő gyümölcslevek) [8].
Ma membrán technológiák vannak osztva „régi” technológia és az „új” generáció. A technológia "régi" generációs közé mikroszűrés (MF), ultraszűrés (UF), fordított ozmózis (RO), és elektrodialízis (ED). Így UV, MF és RO van egy közös neve - baromembrane folyamatok, azaz a zajló folyamatok nyomás alatt. Under technológia "új" generációs megérteni gázszétválasztó (GR), pervaporációs (PV), membrándesztillációs (MD) és elválasztás folyékony membrán (LM) [5,10].
Minden elválasztási folyamatot igényelnek a különböző membrán. Jellemzően, ezek osztva jelenlétében pórusok (pórusos / nem porózus), és a szubsztrátum jelenlétében (szimmetrikus - Nem támogatott / aszimmetrikus - a nemszövött textil hordozó). Továbbá, ha a porózus membrán, minden elválasztási folyamat során egy adott pórusméretű csapdába anyagok különböző struktúrák és méretek (lásd. 1. táblázat).
Főbb jellemzők feldolgozza baromembrane
Folyamatok UV és MOF széles körben használják a tisztítására és sótalanító természetes vizek (r. H. Marine) vízkezelő és tisztítására ipari szennyvíz, és folyamat megoldások, amikor a víz rendelkezésére, amelyek nagyrészt megoldja a problémát a szennyezés megelőzésére. És mivel a környezet védelme a szennyezés - az egyik elsődleges feladata az emberiség, fontos, hogy a kutatási és fejlesztési folyamatok és UV MF. Ezért úgy véljük, ez a folyamat részletesebben.
Folyamatok UV és MOF amelyek leginkább hasonlítanak a hagyományos szűrés és alatt tartott közötti nyomáskülönbség az oldatot szűrjük és a szűrletet különböző oldalain egy féligáteresztő membrán partíció. UV és MF fontos pórusok mérete és eloszlása pórusok egész membrán vastagsága.
A kidolgozásának alapját az a membránok polimerek. Ebben az esetben a membránok bizonyos egyértelmű követelményeket:
- Nagy elválasztási képesség (szelektivitás);
- A nagy specifikus termelékenység (permeabilitás);
- Kémiai ellenállás környezet közös rendszer;
- Változatlanság jellemzői működés közben;
- Kellő mechanikai szilárdság;
- Olcsó.
Ennek alapján ezek a követelmények, a polimerek, amelyből a membránokat kialakítjuk kell olyan jellemzőkkel, mint nagy kémiai és termikus ellenállás, rugalmasság, az elektromos vezetőképesség és elektropronitsaemost, a reakciót vízzel és az egyéb oldószerek, az ártalmatlanság [5,9,10].
A tudományos és szabadalmi irodalomban előállítását ismerteti, membránok a különböző polimerek: cellulóz-észterek (cellulóz-acetát, nitro-cellulóz, és ezek keverékei), poliészterek, alifás és aromás poliamidok, poliszulfonok, poliimidek, aromás polyamidoimides, polipropilén, fluorozott polimerek, polivinil-alkohol és kopolimerjei, akrilnitril kopolimerek, poliészter-karbonát, poliuretán és mások.
Az ipari méretű, mint polimerek előállítására mikro- és ultraszűrő membránok széles körben használják a cellulóz-éterek, poliszulfonok, poliéter, poliamid, akrilnitril kopolimer, polivinilidén-klorid, fluorozott polimerek. Ezek a polimerek elegendően magas kémiai ellenállóság agresszív környezetben, elegendő termikus stabilitással, és nem változtatják tulajdonságait működés közben.
Meg kell jegyezni, hogy a polimerek, például poliszulfon és poliéterszulfon használják nem is olyan régen, de már sikerült létrehozni magát a pozitív módon a membrán technológia piaci [3,4,9].
Poiiéter - második generációs poliszulfonok, ezek lehetővé teszik, hogy kapjunk, hőre lágyuló műanyagok üzemi hőmérséklet huzamosabb működést 200 ° C felett. Ezeket úgy állítjuk elő, 4,4-dioksidifenil szulfon például alkalikus só 4,4'-dihlordifenilsulfonom. Ennek eredményeként ez a reakció, a kapott polimer egy aromás gyűrűt, és annyi szilárd kapcsolatok szulfo-csoport, amely pozitív hatással van az üveg átmeneti hőmérséklete a polimer (lásd. 1. ábra).
1. ábra Szerkezeti képlet poliéterszulfon
Poliéterszulfon (PES) - egy nem erősített amorf polimer, amelynek fő jellemzői a nagy termikus, elektromos és mechanikai tulajdonságok, amelyek jellemzőek a kristályos polimer. Poiiéter van egy nagy ellenállás a magas hőmérsékletű hidrolízis, a vegyi anyagok és a gőz.
By poliéter mechanikai tulajdonságai közé tartozik a magas szakítószilárdság, hajlítási szilárdság és a rugalmassági együtthatója. Ezek a polimerek ellenálló termikus és termo-oxidatív lebomlását, a sugárzás. Folyáshatár van 20-30% -kal több, mint a polikarbonátok és poliamid. Poiiéter-ellenálló ásványi savak, bázisok, só-oldatok, alkoholok, alifás szénhidrogének, olajok, észterek, kenőanyagok, azonban, a klórozott szénhidrogének, amid oldószerek és oldott. Ketonok, észterek, xilol és okozva repedés a polimer.
Molding hőmérséklet feletti hőmérsékletét képződése a legtöbb egyéb hőre lágyuló termékek, így PES is használhatók magas hőmérsékleten deformáció nélkül.
Poliéter nagyon alacsony zsugorodás, ami egyenletes öntés során. A hőtágulási együttható kétszer kevesebb, mint a legtöbb hőre lágyuló, amely lehetővé teszi a termelés ezen részeinek komplex konfiguráció, kis mérettűrésük. Ahogyan ez átlátszó és jól sterilizáljuk, azt használják a gyógyászatban [7,8].
Éppen ezek a tulajdonságok, és lehetővé teszi, hogy a PES membrán, amely megfelel a legtöbb a fent felsorolt követelményeknek. Azonban, mivel a víz ellenállása a polimer membrán azokból hidrofób, azaz nem képesek nedvesíti a víz és ezért nem képes a vizes oldatainak tisztítására. Ezzel kapcsolatban alkalmazási területe a PES membrán csökken. Ezt a problémát meg lehet oldani három módja van:
- bejuttatását szálképző oldatot a hidrofil polimer membránok a polivinil-pirrolidon (PVP);
- szulfonálásával kiindulási polimer;
- kezelés a membrán a plazmában.
Ezek az eljárások lehetővé teszik, hogy növeljük a hidrofilitást a membrán többször, ami viszont pozitívan befolyásolja adszorpciós kapacitása. A harmadik módszer ritkán használják, mivel a fenntartó a mértékű hidrofil Az egész terület a membrán meglehetősen nehéz.
A bevezetése PVP használják egész részletesen Oroszországban és külföldön, valamint PVP kompatibilis PES és több hidrofil. Ebben a formázási eljárás fázisszétválás a membrán ad jobb eredményt, mint alkotó öntözési oldat, amelyben a legtöbb polivinilpirrolidon eltávolítjuk vizes mosással. A változás a szerkezet a PES membrán bevezetésével bele PVP ábrán látható. 2.
A szulfonálást, viszont lehetővé teszi, belépés a szerkezet a polimer önmagában hidrofil csoportok, elkerülve bármelyikének hozzáadásával adalékanyagok gidrofilizuyuschih. Aktivált membrán nem változik a tulajdonságait, de a gyártási technológia meglehetősen bonyolult: a PES kénsavban feloldjuk, majd kicsapjuk a szulfonált polimer oldatból, szálak alakjában. A szálat ezután vetjük alá alapos mosás a sav és szárítjuk, hogy teljesen eltávolítsa a nedvességet. Így a szulfonálási fok lehet olyan magas, mint 3%.
2. ábra a) Szerkezet poliéterszulfon membranydo hidrofilizálása. b) Szerkezet poliéterszulfon membranyposle hidrofilizálás bevezetésével PVP.
Mellett a porozitás és természetét a pórusok az alapvető jellemzők MF membránok és UV tartalmaznak érintkezési szög, és a buborék pont áttörést.
Kapcsolat szög a membrán egy jelzést ad a hidrofób vagy hidrofil, a film. Ebben az esetben a kisebb a peremszög, annál nagyobb a hidrofilitása a membrán [1,2,4].
Áttörés buborékponton - ez a minimum gáznyomás kinyomásához szükséges a folyadékot a pórusok maximális átmérője a membrán. Ez a mutató jelzi a integritását (hiánya hibák a membrán szerkezete, ami hátrányosan befolyásolhatja a másik enantiomerből) a membrán és megoszlása a pórusméret.
Amint azt a kísérleti adatok, a bevezetés után a szerkezetét PES PVP áttörési pont a buborék növekszik majdnem kétszer, és a szulfonálás növekszik 4,2-4,8 bar, ami arra utal, hogy a módosított membrán erősebb lesz, és tovább tart .
PES membránt képezheti különböző módon. Ez lehetővé teszi, hogy változik a pórusméret 1 nm és 0,2 mikron, 80-130 mikron vastagságú membrán. A membrán lesz poristostost 70-80% [2,3,6].
Így, a felfedezés és a termelés a poliéter-szulfon membrán ezen polimer, egy áttörés a területén a membrán technológia miatt számos előnye van:
- szűk a pórusméretek eloszlása, ami nagy szelektivitással membránok és egy nagy képessége, hogy megtartja a kolloid részecskék különböző jellegű és baktériumok, ami különösen fontos a farmakológia;
- Használata poliéterszulfon membrán szűrésére egy széles folyadékok normál és magas hőmérsékleten miatt a magas mechanikai szilárdság, és széles működési hőmérsékleten (legfeljebb 125 ° C);
- jó kémiai ellenállás egy nagy pH-tartományban (1-13), amely lehetővé teszi a regenerációs és kémiai szűrés és maró folyadék a különböző iparágakban;
- ellenállás oxidánsok, például a klór (a koncentráció 50-200 mg / l) [6,8,9].
Ezekből az adatokból az következik, hogy a poliéter - az új generációs polimer. Ez megfelel a szükséges követelményeknek, a felhasznált anyagok is széles körben használják. Ahogyan ez jól ki vannak téve a módosítást. Ezt ösztönzést ad a további kutatás és fejlesztés.