Техника - молодёжи 1986-08, страница 6

ЭРА МЕМБРАННЫХ ТЕХНОЛОГИИ

Среди перспективных, бурно развивающихся ресурсо- и энергосберегающих технологий мембранной принадлежит особое место. С помощью мембранных процессов можно разделять смеси газов, жидкостей и даже твердых тел, в частности белков и лекарственных препаратов. Мембраны служат для обезвреживания сточных вод и технологических растворов, для переработки молочных продуктов, для очистки питьевой воды, а также для получения хлора и каустика (едкого натра) из поваренной соли... Трудно перечислить все, что может мембрана. Важная роль мембранных технологий в развитии народного хозяйства была особо подчеркнута на XXVII съезде КПСС Разработка новых мембранных методов, материалов; технологий является частью программы СЭВ.

О мембранных методах, материалах, технологиях, а также об областях их применения сегодня рассказывают: заместитель министра химической промышленности СССР Зорислав Николаевич ПОЛЯКОВ, генеральный директор НПО «Пластполимер» Иосиф Владимирович КОНОВАЛ, инженер-химик Владимир Витальевич СТАНИЦЫН.

НАЙТИ МЕСТО МЕМБРАНЕ

Зорислав ПОЛЯКОВ,

заместитель министра химической промышленности

СССР

Как опреснить воду? Существует несколько способов. Можно, скажем, ее испарить, а образовавшиеся пары сконденсировать. Можно поступить иначе — заморозить. А можно, и этот метод становится наиболее популярным, пропустить через полимерную мембрану. Сколько же энергии будет затрачено на каждый из перечисленных процессов?

На опреснение каждого кубометра воды первым способом требуется 230,4 МДж, вторым — 28,4 МДж, а если использовать третий — всего 13,3 МДж.

Этот пример, а их можно привести десятки, говорит об основном преимуществе мембранных процессов перед рядом других — их высокой энергоэкономичности. Вот

почему они сегодня — в центре внимания специалистов самых разных отраслей народного хозяйства.

Перспективы широкого внедрения мембранных технологий для решения важнейших народнохозяйственных задач в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и многих других отраслях промышленности связаны прежде всего с успехами в создании мембран, чаще всего полимерных, обладающих рядом уникальных свойств.

Ассортимент их чрезвычайно разнообразен. Это и жидкие вещества, и составы на основе металлов, стекла, керамики, а также полимерные пленки, трубки, волокна.

Основа всех мембранных процессов разделения — преимущественный перенос через мембрану одного или нескольких компонентов разделяемой системы, для остальных проход закрыт.

Количественно это явление характеризуется таким понятием, как селективность: чем она выше по отношению к тем или иным соединениям, тем эффективнее процессы разделения. Селективность зависит

ВЫПОЛНЯЕМ РЕШЕНИЯ ПАРТИИ

от целого ряда факторов: от характера взаимодействия разделяемых веществ с материалом мембран, размеров мембранных пор, способов проведения процесса и т. д.

Например, известно, что водород в больших количествах растворяется в палладии и сплавах на его основе. Это уникальное свойство было использовано для создания мембран, обеспечивающих селективное выделение водорода из различных газовых смесей. Такие разделительные элементы уже применяются в промышленном масштабе Или другой пример. Пористые полимерные мембраны (с заданным размером пор) позволяют проводить эффективное разделение белков и ферментов, отличающихся молекулярными массами. В данном случае селективность определяется размером пор и органических молекул.

Одними из наиболее перспективных считаются сейчас полимерные ионообменные мембраны, обеспечивающие разделение заряженных частиц-ионов. Обычно они изготавливаются в виде тонких пленок на основе высокомолекулярных соединений, содержащих отрицательно и положительно заряженные группы. Последние химически связаны с полимерной молекулой и называются фиксированными ионами. А первые в определенных условиях, например, в электрическом поле, могут быть подвижными. Способность подвижного иона замещаться на другие типы ионов и обеспечивает их ионную проницаемость. Примером использования ионообменных мембран являются электрохимические ячейки, в которых движущей силой избирательного переноса ионов служит электрическое поле. На этом принципе основана мембранная технология получения хлора и каустика.

Нет и не может быть универсальной мембраны на все случаи жизни, пригодной для многих процессов. Каждому необходима «своя», обладающая определенными свойствами. Например, главное свойство мембран, применяемых в пищевой промышленности,— способность выдерживать многократную санитарно-гигиеническую обработку, необходимую для уничтожения «застрявших» в ней вредных микроорганизмов. А вот газоразделительные прежде всего должны быть эластичными и прочными. Основной критерий при подборе мембран для электролиза поварен-

4