Новая химия » Создание палладий-серебряных мембран и исследование их свойств » Типы мембран

Типы мембран

Страница 1

Стеклами называются аморфные тела, получаемые переохлаждением расплавов смесей неорганических веществ. Среди этих веществ обязательно присутствует кремнезем (SiO2), а также различные добавки Na2O, Al2O3, CaO,MgO, BaO, ZnO, PbO, B2O3, K2O, Fe2O3 и др.

Полупроницаемые мембраны обычно изготавливают из натрийборосиликатного стекла марки «Викор» (SiO2 – 70%,B2O3 – 23%, Na2O – 7%), которое состоит из двух фаз – одна обогащена нерастворимым в минеральных кислотахSiO2, а другая почти полностью состоит из оксидов натрия и бора, и после погружения в кислоту эта часть выщелачивается с образованием сложной системы пор размером от 5 до 50 нм.

Стеклянные мембраны выпускаются в основном в виде капилляров, трубок и плоских пластин и используются в основном в мембранном разделении газов.

Все металлические мембраны следует разделить на две группы:

· непористые, которые используются в диффузионных мембранных процессах;

· пористые, используемые для ультра- и микрофильтрации.

Кроме того, необходимо упомянуть композиционные мембраны с селективным слоем из металла (часто палладия), полученного плазменным напылением.

Непористые металлические мембраны обычно изготавливаю в виде плоских пластин и капилляров литьем, прокаткой и вытяжкой и используют в основном в мембранном разделении газов. Такие мембраны производят из палладия и палладиевых сплавов (Pd–Ag–Ni–Nb).

Пористые металлические мембраны получают спеканием металлических порошков (сталь, титан и титановые сплавы), а также выщелачиванием какой-либо части сплава (например, нержавеющей стали). На такие пористые подложки часто производят напыления Ni, Zn, Cu, Co и других металлов для формирования селективных слоев.

К керамике относятся изделия из неорганических неметаллических материалов, как природных (глина, каолин, тальк, шпинель, карбонаты, карбиды), так и техногенных (оксиды Al2O3, TiO2, MgO, CeO2, ZrO2 и их комбинации, а также карбиды, Ba2Ti и др.)

Часто для производства керамических мембран используется глинозем (Al2O3), особенно прочной и химически стойкой модификацией которого является a-Al2O3 (корунд), в который b- и g-формы переходят при 1480 оС.

В процессе производства керамических мембран следует выделить три стадии:

1. формование мембраны;

2. сушка;

3. обжиг.

Формование осуществляют сухим прессованием (воздействие давлением 200–700 ат на порошок, смоченный небольшим количеством масла или воды), шликерным литьем (шликер – суспензия керамики, содержащая до 35 % твердой фазы) и экструзией (керамическая масса продавливается через фильеру с образованием трубок). Керамические мембраны вообще чаще всего формируются в виде трубок.

Сушка обычно осуществляется либо на стеллажах в воздушной атмосфере при комнатной температуре, либо в инфракрасных или СВЧ-сушилках.

Обжиг (спекание), в ходе которого образуются физико-химические связи между частицами керамических порошков, осуществляется в различных печах при температуре 1100–1500оС.

Керамические мембраны обычно состоят из нескольких слоев различной пористости (см. Рис. 13), которые последовательно наносятся на пористую подложку шликерным литьем или с помощью золь–гель технологии, после чего каждый слой подвергается сушке и обжигу.

Рисунок 13 – Многослойная керамическая мембрана

Формуются как одноканальные, так и многоканальные трубчатые керамические мембраны (см. Рис. 14).

Рисунок 14 – Керамические мембраны в обжиговой печи

Существуют два метода получения графитовых мембран:

карбонизация (обугливание) полимерных мембран;

спекание порошка кокса.

В первом случае готовую мембрану из неплавкого полимера нагревают до 800–1000оС, полимер обугливается и получается пористая высокоселективная графитовая мембрана низкой механической стойкости (хрупкая).

При втором методе получения графитовых мембран используется смесь порошка кокса и термореактивной смолы, наносящейся на пористую подложку и подвергающейся осаждению в воде и обжигу, в результате чего образуется трехслойная мембрана, состоящая из крупнопористого слоя подложки, среднепористого коксового слоя и мелкопористого селективного слоя из коксосмолы.

Пористая подложка может быть как графитовой, так и керамической и в этом случае мембрана композиционная.

Металлокерамические мембраны представляют собой плоские или трубчатые мембраны состоящие из пористой металлической подложки (нержавеющая сталь, титан, различные сплавы) и селективного керамического слоя (SiO2;TiO2; Al2O3; ZrO2).

Страницы: 1 2

Еще по теме:

Производство диацетон - L -сорбозы из L-сорбозы
Диацетон-L-сорбоза (ДАС) — кристаллическое вещество с Tпл=78°С, хорошо растворима в воде, бензине, эфире, бензоле и других органических растворителях. Получают ДАС в виде раствора светло-коричневого цвета с содержанием сухих веществ не менее 14—17%. Процесс ацетонирования является одной из основных ...

Ферментоподобные полимеры
Новая область науки — инженерная энзимология — получила интенсивное развитие. Эта область разделилась на несколько направлений, поскольку выявились многообразные возможности, которые могут дать биоорганические катализаторы, ферменты, для проведения химических превращений вне обычной сферы их деятел ...

Метод численного статистического моделирования
Метод Монте-Карло – это численный метод решения математических задач на основе моделирования случайной величины. В области химических наук его используют для симуляции опытных данных, что позволяет удобно и продуктивно решать задачи исследования на материале компьютерного эксперимента. Структура вы ...

Идеи алхимии


Идеи алхимии

Алхимия - своеобразное явление культуры, особенно широко распространённое в Западной Европе в эпоху позднего средневековья. Слово «алхимия» производят от арабского алькимия, которое восходит к греческому chemeia, от cheo — лью, отливаю.

Категории

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru
Copyright © 2020 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru