Сухое формование

Рисунок 9 – Разрезы фильер для формования (прядения) полого волокна а) – для прядения из расплава и сухого прядения, б) – для мокрого и сухо-мокрого прядения

Простейшая геометрия пор в мембране – ансамбль параллельных цилиндрических пор одинакового размера (Рис. 10). Такая структура может быть получена с помощью травления треков.

Рисунок 10 – Трековая мембрана

По этому методу полимерная пленка (поликарбонатная, полиэтилентерефталатовая, лавсановая, ацетатцеллюлозная и др.) подвергается облучению тяжелыми ионами высоких энергий (Xe, U235, U238, Am241, Cf252 и др.) в результате чего в толще полимерного материала образуются дефекты структуры одинаковых размеров и плотности – треки. После чего пленка погружается в ванну с щелочью или кислотой (в зависимости от материала мембраны) и после травления образуются цилиндрические поры с узким распределением по размерам. Размер пор трековых мембран (ядерных фильтров) от 0,02 до 10 мкм, пористость – около 10%. Схематически процесс поучения трековых мембран показан на Рис. 11.

Рисунок 11 – Получение трековых мембран

В случае, когда полимер малорастворим в большинстве растворителей (например политетрафторэтилен ПТФЭ), и мембраны из него невозможно получить фазоинверсионными методами, то формование мембраны производится спеканием порошка (гранул) данного полимера, так что размер пор зависит в основном от размеров гранул.

Для получения достаточно узкого распределения пор по размерам частицы классифицируют на ситах так, чтобы размер частиц в слое, из которого формуется мембрана, был максимально одинаков, стремятся также к шарообразности частиц. После формирования слоя порошка заданной толщины с помощью специального устройства типа ножа (см. Рис. 12) происходит спекание в тоннельной печи, после чего полученная мембрана подвергается дальнейшей обработке (например, гидрофилизации), если это требуется.

Помимо полимеров для получения полупроницаемых мембран могут использоваться и неорганические материалы, такие как стекло, металлы, керамика, графит, а также комбинации этих материалов (металлокерамика).

Рисунок 12 – Производство полимерной мембраны спеканием порошка.

По сравнению с полимерными, неорганические мембраны обладают как достоинствами, так и недостатками. К первым можно отнести следующие:

· высокая термостойкость (возможность стерилизации паром);

· высокая химическая стойкость (возможность разделения агрессивных сред);

· высокая механическая стойкость;

· микробиологическая невосприимчивость;

· длительный срок службы (до 10 лет и более);

· разнообразие геометрических форм;

Возможно также выделить следующие недостатки:

· ограничение по пористости (либо крупнопористые, либо непористые);

· высокая стоимость;

· хрупкость (низкая ударопрочность);

· низкая производительность (из-за большей толщины);

· невозможность использования в традиционных аппаратах.