Розділення бар за допомогою мембран.

В даний час в хіміко-фармацевтичній і мікробіологічній промисловості все більш широко одержують складні термічно і хімічно лабільні органічні сполуки. Потрібні «м'які» умови виробництва, яким в значній мірі відповідають мембранні процеси. Впровадження мембранних процесів дозволяє інтенсифікувати технологію концентрації біологічно активних речовин, скорочуючи при цьому втрати їх активності. Мембранні методи розділення сумішей, що містять біополімери, значно підвищують якість продукції.

Основою розробки сучасних економічних мембранних процесів є отримання і подальше удосконалення високоселективних ацетатцелюлозних і синтетичних мембран. Так, за останні 20 років, що пройшли з часу отримання мембран з ацетату целюлози, їх проникність вдалося збільшити приблизно в 100 разів.

У країнах СНД набули поширення ацетатцелюлозні мембрани «Владипор», «Міфил» і синтетичні напівпроникні мембрани — з сополімеру вінілпіролідону з метилметакрилатом.

За кордоном широко застосовують мембрани фірм «Абкор», «Мілліпор» (США), «Шляйхер Шуель», «Сарторіус» (Німеччина), «Амікон» (Голландія), «Нуклеопор» (Великобританія), комплексні системи ДДС-РО (Данія) для ультрафільтрації і концентрації (зворотній осмос), виготовлені на основі нейлону, полівінілхлориду, тефлону, ацетату нітроцелюлози. Вони мають високу пористість (84%), хімічно стійкі і біологічно нейтральні.

В даний час розробляються установки періодичної і неперервної дії з використанням апаратів плоскорамного, рулонного, трубчастого типів, а також із застосуванням волокон. Також розширюється промислове виробництво мембранних фільтрів з можливістю виділення досить малих частинок: 10—0,2 мкм — при мікрофільтрації; 0,02—0,001 мкм — при ультрафільтрації; до 0,0001 мкм — при гіперфільтрації (зворотній осмос).

Всі мембранні фільтри повинні працювати в умовах широкого інтервалу температур (0—60 °С), рН (3,0—11,0). При проведенні мембранної фільтрації необхідно враховувати градієнт електричного потенціалу, концентрацію або тиск.

Серед рідинно фазових мембранних процесів розрізняють діаліз, електродіаліз, ультрафільтрацію, зворотній осмос.

Діаліз і електродіаліз.

Явища діалізу і електродіалізу знаходять застосування при очищенні рослинних витяжок. Діаліз заснований на властивостях молекул біополімерів, що мають великі розміри, не проходити через напівпроникні мембрани, тоді як речовини з меншими розмірами молекул проходять через них досить вільно. Для діалізу використовують плівки желатину, целофану, колодія, нітроцелюлози. Процес діалізу протікає звичайно досить повільно, він прискорюється при підвищенні температури, збільшенні площі діалізу і прикладанні електричного струму. У останньому випадку спостерігається явище електродіалізу, якому підпорядковані в основному речовини, що розпадаються на іони.

Проста установка для електродіалізу складається з ванни, розділеної двома напівпроникними перегородками на три відсіки. У крайні відсіки опущені катод і анод, в середній відсік наливається діалізуєма витяжка. Катіони під дією електричного струму рухаються через напівпроникні перегородки до анода, аніони — до катода. У середньому відсіку залишаються речовини, які не проходять через напівпроникні перегородки. В процесі роботи періодично або безперервно виробляється відведення витяжки, розчинів продіалізованої речовини.

Електродіаліз з іонообмінними мембранами до теперішнього часу не знайшов широкого застосування. Є лише дослідження, які доказують можливість очищення технічних напівпродуктів, що містять алкалоїди гіосциамін і сальсолин від високомолекулярних неіонізованих речовин методом електродіалізу з гетерогенними мембранами МК-40 і гомогенними мембранами МК-1СС.

Дослідження також показали, що перетворення катіонітових мембран, що відбувається в процесі електродіалізу, у форму органічного іона супроводжується стисненням іонообмінних частинок гетерогенних мембран, порушенням їх зв'язку з не набряклою основою мембран і рівномірним стисненням всієї гомогенної мембрани. У першому випадку це приводить до мікродеструкції мембрани і до значного збільшення перенесення розчинника разом з недосоциїрованими з'єднаннями, що обмежує можливості очистки. У разі застосування гомогенних мембран мікродеструкції при переході у форму органічного іона не відбувається, тому гомогенні мембрани більш перспективні для застосування в процесі розділення природних полярних і неполярних органічних речовин.