Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУВПО «Марийский государственный университет»
Физико-математический факультет
Кафедра общей физики
Специальность 150701.65 Физико-химия процессов и материалов
РЕФЕРАТ
на тему:
«Нанофильтры»
Выполнил:
Студент ФМФ группы ФХ-54
К. Н. Пуртов
Проверил:
профессор, доктор техн. наук
___________ Скулкин Н.М.
Йошкар-Ола
2014 Г. Содержание
Примечание 19
Введение
Нанотехнологии имеют отношение к широкому спектру инструментов, приложений, методов, которые связаны с применением частиц размером от единиц до сотен нанометров. Частицы подобного размера обладают уникальными физико-химическими и поверхностными свойствами, они открывают новые возможности для применения
Открытие новых материалов, обладающих уникальными свойствами, может оказать сильное воздействие на существующие технологии, а также позволит разработать совершенно новые продукты и процессы. Эти возможности вызывают необходимость глубже исследовать органические композиты с неорганическими добавками (органическо-неорганические (ОН)). Некоторые исследователи путем создания гибридных материалов надеются получить информацию о необходимых свойствах органических и неорганических компонентов композиционного материала (а в идеале и открыть новые синергетические свойства). В большинстве случаев оптимальное улучшение свойств достигается тогда, когда неорганические и органические компоненты обладают достаточно малыми размерами для того, чтобы смешиваться на молекулярном уровне. Такие нанокомпозиты зачастую принимают форму неорганических наночастиц, распыленных в органической матрице. Например, добавление наночастиц к полимерам привело к появлению нанокомпозитов с повышенной проводимостью, механической прочностью и каталитической активностью.
Одной из наиболее перспективных областей применения нанокомпозитов является их использование в молекулярном разделении при очистке биомолекул, борьбе с загрязнениями окружающей среды, опреснении морской воды, нефтехимических процессах и производстве топлива. Процессы молекулярного разделения в этих областях применения в большинстве случаев выполняются с использованием таких энерго- и трудоемких технологий, как дистилляция, абсорбция и адсорбция.
С этой точки зрения технология разделения мембраны является наиболее перспективной. Получение мембран не требует больших энергетических затрат и экологически безопасно. Долгое время широкое использование мембран в разделении было ограничено невозможностью достичь приемлемого сочетания высокого уровня селективности (который влияет на чистоту конечного продукта и стоимость выполнения операций) и высокого уровня проходимости (который сокращает площадь мембраны и основные затраты на ее производство). К сожалению, с увеличением селективности материалов с обычной полимерной мембраной уменьшается проходимость. Чтобы обойти это ограничение, в органические полимеры предлагается вводить добавки малых неорганических частиц. Органическая полимерная составляющая обеспечивает композиционному материалу механическую эластичность и пригодность к обработке, а неорганические частицы обеспечивают просеивание молекул (например, используя хорошо изученные поры цеолита) и управление упаковыванием полимерных цепочек (что позволяет управлять характеристиками транспорта).
Сторонники нанотехнологий предлагают использовать эту область исследования для решения некоторых проблем, с которыми человечество сталкивается в глобальных масштабах, таких как обеспечение снабжения растущего населения безопасной питьевой водой.
Нано очистка воды в настоящий момент продолжает развиваться, и поэтому существует несколько различных способов. Одни из этих способов находятся в разработке, а другие широко используются.
В системах нано водоочистки используются некоторые наноматериалы, такие как волокна глинозема и углеродные нанотрубки. Также нано очистка воды использует существование наноскопических пор в мембране цеолита, и кроме того, нанокатолизаторов и магнитных наночастиц. Наносенсоры на основе наночастиц палладия или нанопроводов оксида титана применяются для аналитического обнаружения в пробах воды вредных веществ.