Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Мулдер М. -> "Введение в мембранную технологию" -> 43

Введение в мембранную технологию - Мулдер М.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999. — 513 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievmembramnuutehnologiu1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 37 38 39 40 41 42 < 43 > 44 45 46 47 48 49 .. 182 >> Следующая

Когда происходит гелеобразование, разбавленный или более вязкий раствор полимера переходит в систему бесконечной вязкости, т. е. в гель. Гель может рассматриваться как высокоэластическое, каучукоподобное твердое тело. Раствор, образующий гель, не течет при переворачивании пробирки с ним. Гелеобразование фактически не является процессом фазового разделения и может иметь место и в гомогенных системах, содержащих полимер и растворитель. Многие полимеры, используемые как мембранные материалы, проявляют гелеобразующие свойства, например, ацетат целлюлозы, полифениле-ноксид, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, поливинилхлорид и поливиниловый спирт. Физическое гелеобразование может протекать по различным механизмам в зависимости от типа полимера и используемого растворителя или смеси растворитель/нерастворитель. Особенно в случае частично-кристаллических полимеров гелеобразование часто инициируется образованием микрокристаллитов. Эти микрокристаллиты, являющиеся малыми упорядоченными областями, фактически становятся зародышами процесса кристаллизации, но они не способны к дальнейшему росту. Однако если эти микрокристаллы могут связать вместе различные цепи полимера, то будет образовываться трехмерная сетка. Благодаря их кристаллической природе эти гели являются термотропными, т. е. при нагревании кристаллы плавятся и раствор может течь. При охлаждении раствор снова превращается в гель. В процессе гелеобразования часто формируются надмолекулярные структуры (например, спирали). Гелеобразование может также происходить по другому механизму, например при добавлении комплексообразующих ионов (Сг3+) или с помощью водородных связей.
Гелеобразование также возможно и у полностью аморфных полимеров (например, атактический полистирол [33]). В ряде систем роль гелеобразования в процессе формования мембран указывает на наличие золь-гель-перехода. Это схематично показано на рис. 111-27. Как можно видеть из этого рисунка, золь-гель-переход происходит, когда в растворе наблюдается гелеобразование. Добавление нерастворителя вызывает образование связей полимер-полимер и гелеобразование происходит при более низкой концентрации полимера. Эти золь-гель-переходы наблюдаются в ряде систем, например ацетат целлюлозы —
Рис. 111-27. Изотермическое сечение тройной системы, содержащей однофазную область (I), двухфазную область (II) и область геля (III).
ацетон — вода [34], ацетат целлюлозы — диоксан — вода [34], поли-фениленоксид — трихлорэтилен — октанол [34, 35] и полифениле-ноксид — трихлорэтилен — метанол [34, 35].
III.6.5. Термическое осаждение
Прежде чем детально описать осаждение путем погружения, дадим краткое описание термического осаждения. Этот процесс позволяет приготовить пористые мембраны из бинарной системы, содержащей полимер и растворитель. В общем случае растворитель имеет высокую точку кипения, например сульфолан (тетраметиленсульфон, имеющий температуру кипения 287°С) или какое-либо масло (например, нуйол). Исходным является гомогенный раствор (например, состав А при температуре Т\; см. рис. 111-21). Этот раствор охлаждается медленно до температуры 7V Когда достигается бинодаль, происходит фазовое разделение жидкость/жидкость и раствор разделяется на две фазы, одна — богатая полимером и другая — бедная полимером. Когда температура опускается далее до Т2, состав двух фаз следует по бинодали и в конечном счете достигает составов ф1 и ф11. При некоторой температуре фаза, обогащенная полимером, отверждается посредством кристаллизации (полиэтилен), гелеобразования (ацетат целлюлозы) или в результате прохождения температуры стеклова-
Таблица 111-4. Некоторые примеры систем с термически индуцированным фазовым разделением
Полимер Растворитель Литература
Полипропилен Минеральное масло (нуйол) 7
Полиэтилен Минеральное масло (нуйол) 7
Полиэтилен Жирный дигидроксиамин 36
Полиметилметакрилат Сульфолан 37
Ацетат целлюлозы/ПЭГ Сульфолан 38
Ацетат целлюлозы/ПЭГ Диокти лфтал ат 39
Найлон-6 Т риэтиленгликоль 40
Найлон-12 Т риэтиленгликоль 40
По ли (4- мети л пентен) Минеральное масло (нуйол) 40
ния (атактический полиметилметакрилат). В табл. III-4 представлены некоторые примеры термически индуцированного фазового разделения.
III.6.6. Осаждение путем погружения
Вышеприведенное теоретическое рассмотрение не отвечает, однако, на существенный вопрос: какие факторы важно принять во внимание, чтобы получить желаемую (асимметричную) морфологию после погружения смеси полимер/растворитель в коагуляционную ванну с нерастворителем? Не менее интересны такие вопросы: почему в некоторых случаях образуется более открытый (пористый) поверхностный слой, в то время как в других случаях получается очень плотный (непористый) поверхностный слой на подложке (открытой) губчатой структуры? Чтобы ответить на эти вопросы и понять основные принципы, приводящие к формированию мембраны с помощью осаждения путем погружения, ниже будет дано некоторое качественное описание. Для простоты будем считать, что закономерности формирования мембраны определяются присутстием трех компонентов: нерастворитель (1), растворитель (2) и полимер (3). Влияние добавок, таких, как второй полимер или низкомолекулярное вещество, исключим из рассмотрения, иначе число возможных вариантов будет слишком велико, а каждая четырехкомпонентная или мультикомпонентная система слишком сложна для термодинамического или кинетического описания.
Предыдущая << 1 .. 37 38 39 40 41 42 < 43 > 44 45 46 47 48 49 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed