Презентация на тему "Мембранное материаловедение"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Мембранное материаловедениепроф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю.ИНХС РАН

• 
  Слайд 2
  

  1.Введение в мембранные процессы разделения. Классификация мембран и мембранных процессов.

• 
  Слайд 3

  МЕМБРАНА:ОПРЕДЕЛЕНИЕ

  Мембрана – перегородка, разделяющая различные по составу жидкие или газообразные фазы, способные под действием приложенной движущей силы к селективному переносу компонентов разделяемых фаз.

• 
  Слайд 4

  Более строгое

  Мембрана – это фаза или группа фаз, которые разделяют две различные фазы, отличающиеся физически или химически от фаз мембраны; под действием приложенного силового поля свойства мембраны позволяют ей управлять процессами массопереноса между разделяемыми фазами.

• 
  Слайд 5

  Двухфазная система, разделяемая мембраной

  Сырье Мембрана Пермеат Фаза 1 Фаза 2 Движущая сила ΔC, ΔP, ΔT, ΔE

• 
  Слайд 6

  Главные свойства всех мембран

  Проницаемость Селективность Стабильность

• 
  Слайд 7

  ТОПОЛОГИЯ МЕМБРАН

  Плоские Цилиндрические: полые волокна или капилляры Оболочки: биологические (клеточные) мембраны, везикулы, эмульсионные мембраны

• 
  Слайд 8

  Плоские мембраны

• 
  Слайд 9

  ТОПОЛОГИЯ МЕМБРАН

  Плоские Цилиндрические: полые волокна или капилляры Оболочки: биологические (клеточные) мембраны, везикулы, эмульсионные мембраны

• 
  Слайд 10

  Полые волокна

• 
  Слайд 11

  ТОПОЛОГИЯ МЕМБРАН

  Плоские Цилиндрические: полые волокна или капилляры Оболочки: биологические (клеточные) мембраны, везикулы, эмульсионные мембраны

• 
  Слайд 12

  ОБОЛОЧКИ

• 
  Слайд 13

  Эмульсионные мембраны

  Фаза 1 Фаза 2 Фаза 1 Фаза 2

• 
  Слайд 14

  ТИПЫ МЕМБРАН

  Биологические: Клеточные – транспорт ионов, выведение продуктов метаболизма, подача кислорода, передача сигналов и т.д. Макроскопические мембраны – почка (диализ), легкое (пертракция). Синтетические (технологические)

• 
  Слайд 15
  

  Ионные каналы в клеточных мембранах Roderick Mac KinnonНобелевская премия по химии, 2003 Ионный канал для K (бактерияStreptomyces lividans)

• 
  Слайд 16

  СИНТЕТИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

  Полимерные Неорганические: Керамические Углеродные Цеолитные Стеклянные Металлические

• 
  Слайд 17

  Механизм транспорта в пористых и непористых мембранах

• 
  Слайд 18

  Полимерная мембрана - предшественник

• 
  Слайд 19

  Углеродная мембрана

• 
  Слайд 20

  Размеры окон цеолитов

• 
  Слайд 21

  Получение композиционных цеолитных мембран

• 
  Слайд 22

  Микрофотография цеолитной мембраны

• 
  Слайд 23

  Агрегатное состояние мембран

  Твердые: полимерные, неорганические. Жидкие: импрегнированные жидкие, эмульсионные, истинно жидкие.

• 
  Слайд 24

  Схема двух типов жидких мембран

  Фаза 2 Фаза 1 Фаза 1 Фаза 2 Жидкая мембрана Пористая подложка Жидкость

• 
  Слайд 25

  Механизм транспорта

  Пассивный Активный

• 
  Слайд 26

  Принцип активного транспорта

• 
  Слайд 27

  Активный транспорт с подвижными и фиксированными носителями

• 
  Слайд 28
  
• 
  Слайд 29

  Механизмы транспорта с носителем

  А А А А C АC А C АC А B АC BC Облегченный транспорт Транспорт против градиента Пассивный транспорт Сопряженный транспорт

• 
  Слайд 30

  Различные морфологии мембран

  Асимметричные мембраны Симметричные мембраны Пористые мембраны Непористые мембраны

• 
  Слайд 31
  

  l=0,2μ Плотный поверхностный слой “Skin” Пористая подложка Мембрана ПВТМС (ИНХС РАН)

• 
  Слайд 32
  

  Различные типы композиционных мембран

• 
  Слайд 33

  Мембранные процессы

  Ж Ж Г Г Ж Г Ж Г Движущая сила Движущая сила Ж Г

• 
  Слайд 34

  Обратный осмос, ультрафильтрация, микрофильтрация, диализ

  Ж Ж

• 
  Слайд 35

  Баромембранные процессы

• 
  Слайд 36

  Размеры разделяемых молекул

• 
  Слайд 37
  

  Расход воды на душу населения : 1000 м3/год Бытовые нужды: 9% Промышленность: 23% Сельское хозяйство: 68% ПОТРЕБНОСТЬ В ВОДЕ

• 
  Слайд 38
  

  МЕМБРАННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

• 
  Слайд 39

  Микрофильтрация

• 
  Слайд 40

  Ультрафильтрация

• 
  Слайд 41

  Композиционная ультрафильтрационная мембрана

• 
  Слайд 42
  

  АСИММЕРИЧНАЯ МЕМБРАНА Осмос Обратный осмос

• 
  Слайд 43

  Обратный осмос

• 
  Слайд 44

  Диализ

• 
  Слайд 45

  Получение трековых мембран

• 
  Слайд 46

  Микрофотография трековой мембраны

• 
  Слайд 47

  Газо-и пароразделение

  Г Г

• 
  Слайд 48

  Газоразделение

• 
  Слайд 49

  Первапорация, мембранная дистилляция

  Ж Г

• 
  Слайд 50

  Первапорация

• 
  Слайд 51

  Мембранная дистилляция

• 
  Слайд 52
  
• 
  Слайд 53

  Пертракция

  Ж Г

• 
  Слайд 54
  
• 
  Слайд 55

  Электродиализ

• 
  Слайд 56
  
• 
  Слайд 57

  Получение хлора и щелочи

• 
  Слайд 58
  

  ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

• 
  Слайд 59
  

  Nafion Nafion/PTFE Протонпроводящие мембраны

• 
  Слайд 60

  Принцип мембранного разделения

  Сырье Ретентат Пермеат CA=CB CA> CB CA

• 
  Слайд 61

  Плоскорамный модуль

• 
  Слайд 62

  Потоки в плоскорамном модуле

• 
  Слайд 63

  Спиральный модуль

• 
  Слайд 64
  

  Половолоконный модуль Retentate Permeate Feed Hollow fibers

• 
  Слайд 65

  Половолоконный модуль

• 
  Слайд 66
  

  Конфигурация модуля

• 
  Слайд 67

  Преимущества мембранных процессов

  Низкие энергозатраты Непрерывность процесса разделения Легкость масштабирования Мягкие условия разделения Простота сочетания с другими процессами Свойства мембран можно регулировать!

• 
  Слайд 68
  

  ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ Внешний контроль Масштабирование Гибкость Цена продукции Расход энергии Отходы Громоздкое оборудование