Фильтры. Мембраны

- закладки заготовок в пресс-форму;

- прессования и выдержки в течение 5-12 минут, при температуре 140+/-5 градусов Цельсия;

- разборки пресс-формы и выемки детали;

- контроля качества детали.

Обычно внутренние поверхности пресс-формы, соприкасающиеся  с прорезиненной тканью, хромируют, однако допускаются применение и  нехромированных пресс-форм. В этом случае её внутренние поверхности необходимо смазывать слоем кремнеорганической жидкости.

      Технология изготовления мембран, не обладающих жёсткостью в окружном направлении.

Применение мембранного  полотна, не обладающего жёсткостью в окружном направлении, является перспективным  для приборов с повышенным классом  точности. Наиболее полно требованиям  идеального мембранного полотна  удовлетворяет тонка резиновая  плёнка, армированная радиально расположенными нитями.

      Для изготовления опытных образцов данного типа мембран может быть использована следующая технология:

На тонкое жёсткое  металлическое кольцо наматывается нить до тех пор, пока всё оно не покроется сетью радиальных нитей. Затем нити смазывают резиновым  клеем, и на них накладывается  круглая заготовка из тонкой резиновой  плёнки с предварительно обработанной и намазанной клеем поверхностью. Процесс сушки полученного изделия  рекомендуется производить на горячей  плите с температурой около 140 градусов Цельсия, предварительно слегка зажав  его между двумя плоскими дисками. Затем нити обрезают по контуру резиновой  плёнки, и получают эластичную плёнку, армированную радиальными нитями, которая  является заготовкой для мембраны.

     Технология изготовления мембран из резин:

В некоторых  случаях оказывается целесообразным применение мембран из резин, не армированных тканью. Это возможно в тех случаях, когда к мембране не предъявляются  жёсткие требования в отношении  точности и стабильности эффективной  площади, а собственная жесткость  мембраны не сказывается существенным образом на характеристике приборов. Применение подобных мембран позволяет  в некоторой степени упростить  конструкцию и уменьшить габаритные размеры пневматических приборов. Широкое  распространение получила резиновая  разделительная мембрана.

      Изготовление резиновых мембран производят в следующей последовательности:

- очищают пресс-форму и смазывают её внутреннюю полость тонким слоем кремнеорганической жидкости;

- помещают верхнюю и нижнюю половины пресс-формы на нагревательную плиту вулканизатора и прогревают их в течение 1-2 мин;

- подготовляют навеску из сырой резины, предварительно разрезав её на полосы шириной 5-10 мм;

- размещают навеску резиновой смеси в пресс-форме согласно форме детали;

- собирают пресс-форму и выдерживают её в собранном виде 0,5-2 мин для прогрева резины;

- зажимают пресс-форму на вулканизаторе до полного её смыкания и выдерживают в течение времени, необходимого для окончания процесса вулканизации резины. Время вулканизации зависит от толщины прессуемой детали;

- разбирают пресс-форму, вынимают деталь, и с помощью ножа очищают её от облоя.

Полученная таким  образом деталь должна иметь ровную гладкую поверхность без спаев  и трещин и обладать твёрдостью вулканизированной  резины.  
 

                                2.3. Баромембранные процессы.

      Фильтрование как метод разделения твердых частиц и раствора известен с древних времен. Несмотря на то что фильтрование по сути является мембранным методом, его исследовали раньше, чем сформировался круг вопросов, составляющих науку о мембранах (мембранологию или мембранику), и обычно в монографиях по мембранным методам разделения простое фильтрование не описывается. Обычная фильтрация позволяет отделить от жидкости или газа частицы с размером более 10 мкм. Для процесса используют давление до 2 атм (~ 200 000 Па). Фильтрация позволяет отделять от растворов и газов водные грибы, эритроциты, цветочную пыльцу, пепел, угольную пыль, простейшие организмы.

Для отделения  от жидкости или газа частиц с размером 0,1 - 10 мкм Зигмонди в 1922 году предложил  метод микрофильтрации . Микрофильтры имеют меньшие размеры пор, чем  обычные, и поэтому требуется  избыточное давление до 5 атм. Функциональная связь диаметра пор и необходимого давления следует из капиллярной  модели Хагена-Пуазейля, представляющей поры в виде цилиндров, проходящих через  мембрану перпендикулярно ее поверхностям

      Главными областями применения микрофильтрации являются получение стерильной воды, осветление и стабилизация вин. Мембранные методы не только экологически и экономически эффективны, но и позволяют сохранить первоначальный аромат продукта. В пивоварении замена пастеризации микрофильтрацией позволяет сохранить вкус и аромат свежего пива.

      Наиболее эффективным способом приготовления мембран для микрофильтрации является бомбардировка поликарбонатных пленок ионами 129Xe, полученными на циклотроне, с последующим травлением треков на поверхности мембраны щелочью и отмывкой. Изготовленные таким образом мембраны называют ядерными, или трековыми. Они в значительно большей степени, чем другие мембраны, обладают равенством радиусов пор (изопористостью).  
 

               2.4. Мембранное разделение газов и испарение через мембрану           (первапорация)

       Исследование мембранных методов разделения газов было начато Т. Грэмом в 1833 году. Однако эта проблема как крупномасштабная техническая задача была реализована позже в связи с потребностью ядерной промышленности разделять изотопы урана. Успех этой работы стимулировал дальнейшие исследования и их реализацию при разделении компонентов воздуха. Фракции, обогащенные кислородом до 60%, нашли применение в сталелитейной промышленности (кислородное дутье), медицине (оксигенация), а обогащенные азотом - при синтезе аммиака. Оксигенаторы применяют при временном отключении сердца и легких человека при сложных хирургических операциях. Полезным применением фракций, обогащенных азотом, стало хранение овощей и фруктов в атмосфере, содержащей до 90-95% азота, 2-5% кислорода и столько же диоксида углерода, что обеспечивает их сохранность в течение зимнего сезона, позволяет сохранить вкусовые и питательные качества.

Методы разделения газовых смесей используются при  синтезе аммиака, разделении изотопов водорода, выделении гелия из природных  и нефтяных газов. Получает распространение  мембранный метод выделения диоксида серы (сернистого газа) из выбросов тепловых электростанций, которые являются причиной кислотных дождей, подкисляющих почвы  и разрушающих архитектурные  строения.

        Мембраны, применяемые для разделения газов, могут быть разделены на две группы: с пористой матрицей и сплошной матрицей. Если мембрана имеет крупные поры, то разделение происходит преимущественно за счет различия молекулярных масс разделяемых компонентов. В мембранах меньшего размера пор действуют также и другие механизмы разделения, в том числе важную роль приобретает взаимодействие компонентов со стенками пор в мембране (ситовый эффект, адсорбция). Механизм разделения газов мембранами второй группы преимущественно основан на сорбции компонентов матрицей и влиянии поверхностных явлений на процесс разделения.

       Мембраны для разделения газов изготавливают как из полимерных органических, так и из неорганических материалов. Изотопы урана впервые были разделены с помощью мембраны из железа, водород избирательно пропускает палладиевая мембрана, гелий - плавленый кварц. Для разделения газов применяют мембраны из силиконов, тетрафторэтилена, полиэфиримидов, ацетилцеллюлозы, керамики, стекла.

        Метод первапорации основан на испарении жидкости через мембрану. Впервые в 1906 году Каленберг применил каучуковую мембрану для разделения смеси углеводородов и спиртов. Первапорация нашла применение для концентрирования молока, кофейного экстракта, латекса, разделения углеводородов в процессах нефтепереработки для выделения фракций с разными октановыми числами, а также для дегидратации этанола.       В будущем первапорация может заменить процесс ректификации, однако в настоящее время она ее дополняет в тех случаях, когда образуются азеотропные смеси, кипящие при одной температуре, и разделение ректификацией становится невозможным. Мембранные методы разделения газов и первапорация протекают как необратимые процессы при совместном действии нескольких сил, вызывающих массоперенос - разности давлений, концентраций и температур по обе стороны мембраны.

      Анализ возможностей мембранных методов был бы неполным без их экологической оценки. Следует обратить внимание на то, что мембранная технология является безреагентной, поэтому в сточных водах могут оказаться только те же вещества, которые извлечены из природных материалов. Мембранные методы в отличие от других не могут быть экологическими бумерангами. Помимо высокой экологической целесообразности мембранные методы наиболее экономичны в сравнении с конкурирующими методами разделения веществ.  
 
 
 
 
 
 

                                     Заключение.

      Значение процессов фильтрования возрастает с увеличением масштабов производства химической и родственных ей отраслей промышленности.

В данной области  знаний известно много научно-технических  достижений, которые используются на ограниченном количестве фильтровальных станций и очень медленно распространяются в подотрасли. Одной из причин этого  является недостаточное теоретическая  и специальная подготовка инженеров  технологов водоочистных станций, не имеющих  высшего образования.

       Поэтому основными тенденциями развития фильтровального оборудования в современную жизнь общества являются повышение квалификации персонала и специальная подготовка инженеров. Внедрение перспективных конструкций фильтров в практику позволит резко повысить технический уровень фильтровальных станций, обеспечить высокое качество питьевой воды, подаваемой населению.

       В основном течение процессов фильтрования происходит согласно закономерностям, но в результате искажающих влияний конструктивных особенностей фильтра иногда происходит отклонение от закономерного течения.

        Быстрый же рост популярности мембран объясняется из великолепными технологическими и пользовательскими качествами: полимерные мембраны исключительно долговечны, просты в эксплуатации, нетребовательны к погодным и температурным условиям, что позволяет работать с ними круглый год. Мембраны могут найти применение в микроэлектронике, биотехнологии, медицине, фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности, экологии.

        Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что фильтры и мембранные технологии занимают достойное место в науке и повседневной жизни, что только усиливает интерес к изучению и более глубокому исследованию данный процессов.

                   Список используемой литературы.

1)”Большая химическая  энциклопедия”, т.2, М., Советская  энциклопедия,1998

2)“Справочник  школьника по химии”,М., Слово, 1999

3)“Химия 11”,М.,Просвещение,1998

4)“Органическая  химия”.,Просвещение,1999

5)“Общая Химия”,Минск,Университетское,1999

6) Алексеев Л.В.Автоматизация  проектирования фильтров.-М.:1998г. 

7) Рудольф З.  Справочник по расчёту фильтров.

8) Русанов Е.С.  Мембраны в химический процессах. - М.:1997г. 

9) Чижов А.П.  Мембранные металлические конструкции.-С.-Пб.:1999г.