46. Основы мембранной технологии

Мембранная технология —разделения веществ через полупроницаемую перегородку, отличающийся отсутствием поглощения разделяемых компонентов и низкими энергетическими затратами на процесс разделения.

Мембранная технология выгодно отличается от фильтра - не фиксирует в себе ни один из компонентов разделяемой жидкой или газовой смеси, а только делит первоначальный поток на два, один из которых обогащен по сравнению с исходным компонентом. ее срок службы практически неограничен, без заметного изменения в эффективности разделения смесей. мембраны делят на полимерные, металлические, стеклянные, керамические или композиционные.

По механизму мембранного действия - диффузионные, адсорбционные и ионообменные мембраны.

мембранные процессы:

•диффузионное разделение газов (крупномасштабным и экономичным методом, используется для получения урана-235, являющегося ядерным топливом; создания аппаратов «искусственное легкое»; при производстве водорода, выделении гелия из состава природных и нефтяных газов, пленки, которые помогают длительное время сохранять качество завернутых в них овощей, фруктов, цветов);

•разделение жидкостей методом испарения через мембрану (основано на различной диффузионной проницаемости мембран для паров веществ). Движущей силой процесса является разность концентраций или давлений. метод применяется при разделении азеотропных смесей, а также смесей веществ, имеющих невысокую термическую стабильность );

•баромембранные процессы разделения жидких смесей (осуществляются под избыточным давлением). Установки для обессоливания морской и соленой воды, очистки сточных вод, извлечения ценных компонентов из разбавленных растворов, применяются для концентрирования сахарных сиропов, фруктовых и овощных соков; в электронной промышленности, медицине и фармацевтике — для получения ультрачистой воды.

•электродиализ (можно определить как перенос ионов через мембрану под действием электрического тока). Можно решать задачи выделения ценных компонентов из растворов, обессоливания воды и снижения ее жесткости, очистки сточных вод и др.)

В зависимости от способа укладки мембран аппараты могут быть следующих типов:

•с плоскими мембранными элементами;

•с трубчатыми мембранными элементами;

•с мембранными элементами рулонного типа;

•с мембранными элементами в виде полых волокон.

Перспективность мембранных методов — прежде всего в их универсальности. Скоро нельзя будет представить ни одной технологической линии в пищевой, медицинской, фармацевтической и ряде других отраслей промышленности, в которой не было бы установок для мембранного синтеза, разделения, концентрирования и очистки продуктов.

47. Основы радиационно-химической технологии (рхт)

Целью РХТ является разработка методов и устройств, для наиболее экономичного осуществления с помощью ионизирующего излучения физических, химических и биологических процессов, позволяющих получать новые материалы или придавать им улучшенные свойства, а также для решения экологических проблем. Выделение в отдельную область -особенностью действия ионизирующего излучения на вещество.

Радиационно-химические процессы обуславливаются энергией возбужденных атомов, ионов, молекул. Энергия ионизирующего излучения превышает в сотни тысяч раз энергию химических связей. Механизм радиационно-химических процессов объясняется особенностями взаимодействия излучений с реагирующими веществами.

В качестве источников ионизирующего излучения используются потоки заряженных частиц большой энергии (электроны, а, р, частицы, нейтроны, у-излучение).

Сегодня наблюдается явное смещение приоритетов использования ионизирующих излучений: от получения продуктов с уникальными и улучшенными свойствами к экономии сырья и энергии. Радиационная стерилизация медицинских инструментов и оборудования в 4,5 раза экономичнее других видов стерилизации, а радиационное консервирование продуктов питания экономичнее других способов почти в 100 раз.

В настоящее время разработаны и находятся на различных стадиях опытно-промышленной реализации более пятидесяти радиационно-химических технологических процессов, например:

•радиационная полимеризация и сополимеризация, включающая получение древесно-полимерных и бетонно-полимер-ных материалов; •радиационное отверждение покрытий;•радиационные сшивание полимеров и вулканизация эластомеров;•радиационно-химический синтез (радиационное хлорирование, сульфохлорирование углеводородов);•радиационное модифицирование неорганических материалов (улучшение адсорбционных и каталитических характеристик, радиационное легирование);•радиационная очистка сточных вод.

Основные преимущества РХТ можно сформулировать следующим образом:•возможность получения уникальных материалов, производство которых другими способами невозможно;•высокая чистота получаемых продуктов;•смягчение условий проведения процесса (температуры, давления);•возможность регулирования скорости процесса за счет изменения интенсивности излучения, а следовательно, — легкость автоматизации процесса;•возможность замены в некоторых случаях многостадийных процессов синтеза одностадийными.