Membránové materiály

Membrány jsou nepostradatelnou součástí membránových procesů a jsou často označovány za rozhodující prvek při  optimalizaci jejich kvality a výkonnosti. Membrána je v zásadě komplexní vysoce výkonná multifunkční bariéra, která odděluje dvě média a usnadňuje, resp. brzdí či zabraňuje transportu různých látek, a to vysoce selektivním způsobem. Membrány pracují v řadě aplikací – produkce pitné vody, přeměna energie, regenerace tkání, balící technika, separace nutné v potravinářství, ve výrobě chemického, automobilového a elektronického průmyslu, atd. Vedle tradiční separační funkce se objevují další požadavky pro specifická užití membrán při katalyzovaných reakcích v membránových reaktorech, při fázovém kontaktu (membránové stykače) aj.

                                                                                                   Obrázek 1. Ionexové membrány

V různých oblastech jsou požadovány membrány se specifickými vlastnostmi (hydrofobicita, oleofobicita, hemokompatibilita), funkcionalizované membrány se specifickými ligandy včetně iontovýměnných, membrány se zvýšenou odolností vůči rozpouštědlům a různým čistícím činidlům, s odolností vůči vysokým teplotám nebo extrémním pH, se zvýšenou selektivitou bez poklesu výkonu a  použitelné ve standardních základních modulech apod. Odpovědi na všechny tyto rozdílné požadavky je nutné hledat v materiálovém zajištění přípravy a výroby membrán (polymery, kovy, keramika či jejich hybridní struktury) i v technologických metodách přípravy tenkých vrstev.

Obrázek 2.

Struktura heterogenní ionexové membrány.

Největší podíl používaných membrán byl a je dosud vyráběn z organických polymerních sloučenin. Jejich předností je variabilita způsobu přípravy umožňující vytvářet potřebné fyzikální struktury membrán, jak v pevné fázi, tak z roztoku. Prvními materiály tohoto typu byly deriváty celulózy, které jsou ve většině aplikací dnes nahrazeny syntetickými polymery. Membrány z vhodných termoplastických materiálů jsou využívány v tlakových membránových operacích mikrofiltraci a ultrafiltraci, náročnější na kvalitu materiálu jsou membrány pro reverzní osmózu. Cílené struktury funkcionalizovaných polymerů a jejich kompozitní směsi jsou materiály připravované pro elektrochemické procesy a zároveň i perspektivní materiály pro nově vyvíjené membránové technologie. Druhým typem materiálů, které nacházejí stále širší využití, jsou anorganické slinuté keramiky vhodné především pro tlakové filtrační operace. S výjimkou paladia nacházejí dosud velmi malé použití membrány z kovů.

Syntetické membrány jsou z hlediska své funkce často srovnávány s membránami biologickými, jejichž jsou jen velmi hrubou kopií. Aby byly syntetické membrány stále více efektivní, „inteligentní“, multifunkční, biokompatibilní, chemicky a tepelně rezistentní, odolné vůči tzv. bio-foulingu, zpracovatelné do modulů, svařitelné dostupnými technikami, tj. aby se blížily svému ideálnímu stavu ve zpracování i použití, je nutné řešit vlastnosti membránových materiálů jak na nano, tak i na molekulární úrovni a významně zdokonalit globální přístup k membránovému inženýrství.

Obrázek 3. Mikrofiltrační vlákenné membrány.

 .

Poster Membránové materiály