Разработка, изучение и применение новых «умных» мембран, полученных методом формирования селективного слоя в динамическом режиме: 2019 г. этап 1

Project

Project Details

Description

Ультрафильтрация является баромембранным методом разделения и широко используется для подготовки воды для питьевых и технических нужд, очистки сточных вод, разделения жидких сред в биотехнологии, химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. К преимуществам мембранных технологий относятся отсутствие фазовых переходов, низкие энергозатраты, относительная простота аппаратурного оформления, практически безреагентное функционирование, возможность сочетания с другими процессами разделения, легкость масштабирования и высокая степень автоматизации. Загрязнение мембран при эксплуатации является одной из основных нерешенных проблем при использовании мембранных технологий. Ежегодные расходы на химическую мойку мембран (при условии необходимости 1 мойки в день) могут составлять 5-15% от капитальных затрат производства в пищевой промышленности и биотехнологии. Проект направлен на разработку нового класса "умных" мембранных материалов, реагирующих на изменение параметров разделяемой среды (pH и температуры), и за счет этого обладающих высокой устойчивостью к засорению в процессе фильтрации и способных к самоочищению. В структуре "smart" мембран присутствуют высокомолекулярные соединения, которые способны обратимо изменять свою конформацию, фазовое состояние или физико-химические свойства в ответ на внешние сигналы (pH, температура, ионная сила, магнитное поле, свет, ультразвук, электрическое поле). В результате изменяются физико-химические свойства и размер пор мембран, что позволяет регулировать проницаемость, селективность, заряд и гидрофильно-гидрофобный баланс поверхности мембран. Разработка мембран с переключаемыми гидрофобно-гидрофильными свойствами поверхности при изменении параметров фильтруемой среды позволяет снизить взаимодействие между мембранной поверхностью и органическими веществами и микроорганизмами, что позволит уменьшить загрязнение мембран в процессе фильтрации или избежать его. Новизна проекта заключается в разработке новых методов получения композиционных "smart" мембран, состоящих в формировании тонкого селективного слоя в динамическом режиме (ультрафильтрация, межфазная поликонденсация) и инкорпорирование в него частиц сшитых полимерных микрогелей, обладающих pH- и термочувствительностью. Преимущества динамического метода формирования тонкого селективного слоя заключаются в возможности эффективно регулировать его толщину и структуру за счет варьирования режима и условий условий нанесения (давление, концентрация раствора полимера, скорость потока). Еще одним преимуществом динамичеcкого метода формирования селективного слоя является возможность модификации коммерческих мембранных модулей. Преимуществами получения "smart" мембран методом инкорпорирования pH- и термо-чувствительных сополимеров в тонком селективном слое на поверхности пористых мембран является возможность обеспечения сильного изменения транспортных свойств мембран при использовании малых количеств дорогостоящих сополимеров, обладающих чувствительностью к pH и температуре; расположение pH- и термо-чувствительных сополимеров на поверхности селективного слоя, непосредственный контакт pH- и термо-чувствительных сополимеров с разделяемой средой, что обеспечивает их быстрое реагирование на небольшое изменение параметров разделяемой среды; прочная фиксация pH- и термо-чувствительных сополимеров в тонком селективном слое посредством сшивания. Данный подход позволит создать устойчивые к засорению высокоэффективные, не дорогие "smart" мембраны, селективность и проницаемость которых можно регулировать при небольшом изменении параметров разделяемой среды. Разработанные мембраны найдут применение в водоочистке, водоподготовке, пищевой промышленности и биотехнологии.
AcronymRSF_MOL_2019 - 1
StatusFinished
Effective start/end date31/07/1930/06/20