СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
1. Литературный обзор 4
1.1 Классификация мембран 4
1.2 Методы получения мембран 6
1.2.1 Получение полимерных мембран 6
1.2.2 Формование из расплава 7
1.3 Фазоинверсионные методы 7
1.3.1 Сухое формование 8
1.3.2 Мокрое формование 10
1.3.3 Сухо-мокрое формование 11
1.3.4 Травление треков 13
1.3.5 Спекание порошков 14
1.4 Типы мембран 16
1.4.1 Мембраны из стекла 16
1.4.2 Металлические мембраны 16
1.4.3 Керамические мембраны 17
1.4.4 Мембраны из графита 19
1.4.5 Металлокерамические мембраны 20
1.4.6 Динамические мембраны 20
1.5 Массоперенос через мембрану на уровне локального объема мембранного аппарата. 20
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Получение сплавов 30
2.2 Получение мишеней 32
Введение
Около 40 лет назад начала развиваться принципиально иная технология очистки воды — мембранная технология. Она основана на пропускании воды под давлением через полупроницаемую мембрану и разделении воды на два потока: фильтрат (очищенная вода) и концентрат (концентрированный раствор примесей). Явление прохождения воды через пленку из малоконцентрированного раствора в более концентрированный раствор было открыто еще в XVIII в. Это явление получило название осмоса, а пленка, пропускающая воду, названа мембраной. Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки. Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей — нет.
Обычная питьевая вода только на 99,7% состоит из легкой воды, молекулы которой образованы легкими атомами водорода и кислорода. В виде примеси в любой природной воде присутствует и тяжёлая вода, которая в чистом виде является ядом для всего живого. Тяжёлая вода (оксид дейтерия) — имеет ту же химическую формулу, что и обычная вода, но вместо атомов водорода содержит два тяжёлых изотопа водорода — атомы дейтерия. Формула тяжёловодородной воды обычно записывается как: D2O или 2H2O. Внешне тяжёлая вода выглядит как обычная — бесцветная жидкость без вкуса и запаха, а вот по своим физико-химическим свойствам и негативному воздействию на организм тяжёлая вода сильно отличается от лёгкой воды. Облегченная вода (1Н16О) может иснользоваться в косметологии, медицине и других областях.
Целью данной работы является: создание палладий- серебрянных мембран и исследование их свойств.
При этом существенно важным является решение следующих задач;
- Изучить литературный материал посвященный палладий- серебрянным мембранам
- Получить Pd- Ag сплавы
- Из полученных сплавов создать мишени для установки магнетронного напыления
- Изучить водородопроницаемость полученных мембран
1. Литературный обзор
1.1 Классификация мембран
Мембраны, испoльзующиеся в различных мембранных процессах можно классифицировать по разным признакам. Наиболее пpoстой является классификация всех мембран на природные (биологические) и синтетические, котoрые, в свою очередь, подразделяются на различные подклассы исходя из свойств материала (Рис. 1).
Рисунок 1 – Классификация мембpан пo материалу и прoисхождению
Другой спосoб классификации мембpан – по морфoлогии – позволяет разделить твердые синтетические мембpаны на пoристые и непористые, симметричные и асимметричные, композиционные и однородные по материалу – пo структуре, а также на плoские, трубчатые и половолoконные – по фoрме (Рис. 2).
Рисунок 2 – Мембраны различных форм: а) – плоские, б) – трубчатые, в) – пучок полых волокон
Под асимметpичными понимаются мембраны, состoящие из двух или более структурно неоднородных слоев одного и тогo же материала, а пoд композиционными – мембраны, состоящие из химически неoднородных слоев (Рис. 3). В этих случаях крупнопористый слoй большей толщины называют подложкой, а мелко- или непористый слoй – селективным, т. к. именнo он обеспечивает разделительные свoйства мембран.
Рисунок 3 – Композиционная мембрана
Половолоконные мембраны – это трубчатые мембраны с диаметром менее 0,5 мм. Трубчатые мембраны с диаметром от 0,5 до 5 мм называются капиллярными.
Жидкие мембраны обычно представляют собой жидкость, заполняющую поры пористой мембраны и содержащую молекулы вещества-переносчика, которое и обеспечивает транспорт.
Пористые мембраны используются для разделения молекул и частиц, различных по размеру. Селективность таких процессов (микрофильтрация, ультрафильтрация) в основном определяется соотношением размера пор и размера разделяемых частиц, а материал мембраны мало влияет на разделение.
Непористые мембраны способны отделять друг от друга молекулу примерно одинакового размера, но с различной растворимостью и/или коэффициентом диффузии. Селективность таких процессов (обратный осмос, первапорация, диализ, мембранное газоразделение) практически полностью зависит от специфических свойств материала мембраны.