Описание и принципы мембранных процессов

Мембрана -- открытая неравновесная система, на границах которой поддерживаются различные составы разделяемой смеси под действием извне сил различной природы. Это материал, который создает избирательный барьер между двумя растворами и остается непроницаемым для определенных частиц, молекул или веществ и в то же время не создает помех основному потоку. Некоторым компонентам мембрана позволяет проникнуть с потоком, но другие не проникают и концентрируются в приграничной зоне. Мембраны могут иметь однородную или неоднородную структуру. Мембраны также могут быть классифицированы относительно их диаметра их пор. Согласно Союзу Теоретической и Прикладной Химии они делятся на 3 категории по размеру пор: микропористые (d < 2нм), мезопористые (2нм < d < 50 нм) и макропористые (d > 50 нм). Мембраны бывают нейтральными или заряженными, перенос частиц активным или пассивным. Последний может быть инициирован давлением, разницей концентрации, химически или электрически обусловленным градиентом мембранным процессом.

Как правило мембраны делят на 3 группы: неорганические, полимерные и биологические. Эти 3 типа мембран значительно различаются по своей структуре и функциям. Синтетические мембраны производят из множества различных материалов. Они могут изготавливаться из органических и неорганических материалов, включая твердые как металл и керамика, однородных пленок (полимерных), смешанных твердых (полимерных смесей, стекла с примесями) и жидких. Керамические мембраны изготавливают из неорганических материалов, таких как оксид алюминия, карбид кремния и оксид циркония. Керамические мембраны устойчивы к воздействию агрессивных сред (кислот, сильных растворителей). Они устойчивы химически, термически, механически и биологически инертны. Даже если керамические мембраны имеют высокий удельный вес и солидную стоимость, они все таки экологически безвредны и имеют длительный срок эксплуатации. Керамические мембраны в основном имеют цельную форму, состоящую из цилиндрических капилляров.