Способ получения формованных композитных мембран

Название разработки

Способ получения формованных композитных мембран.

Назначение

Изготовление формованных керамических мембран, обладающих обеззараживающим действием.

Описание, характеристики

Эффективность использования в современных технологиях керамических мембран неуклонно возрастает в связи с их высокими технологическими показателями, такими как, термостойкость, вариабельность состава, механическая и химическая устойчивость.

В предлагаемом способе для получения формованных керамических мембран в качестве исходных компонентов используют природный цеолит, раствор хитозана в уксусной кислоте, оксид кремния, выделенный из рисовой шелухи, водный раствор силиката натрия, концентрированный водный раствор оксихлорида циркония и водный раствор нитрата серебра. Состав исходных веществ для получения композитных керамических мембран позволяет получить мембраны с различной механической прочностью и пористостью, которые зависят от технологических параметров способа, таких как соотношение исходных компонентов и давление.

Изобретение, лежащее в основе разработки, позволило разработать энергосберегающий способ изготовления формованных керамических мембран с повышенной механической прочностью, обладающих обеззараживающим действием при очистке зараженных стоков.

Способ получения формованных керамических мембран включает измельчение смеси исходных компонентов, приготовление суспензии, её высушивание и последующий обжиг. Высушенную суспензию размалывают, затем просеивают и отбирают фракцию с размером частиц не более 0.1 мм, которую подвергают формованию прессованием при давлении 1.0 – 3.0 т/см²; обжиг осуществляют при температуре 500-600ºС. Существенный отличительный признак изобретения заключается в том, что разработан способ изготовления формованных керамических мембран, при котором происходит только спекание исходных компонентов смеси, а не их расплавление. При этом мембраны получаются более прочными и более пористыми, имеют меньший размер пор; удерживающая способность таких мембран по отношению к веществам, имеющим большую молекулярную массу, существенно возрастает. Кроме того, наличие в составе мембраны оксида кремния и оксихлорида циркония придаёт мембране большую химическую и термическую устойчивость, а присутствие наночастиц серебра обуславливает обеззараживающие действие зараженных стоков. Способ не является энергоемким, поскольку обжиг осуществляют при температуре 500-600⁰С.

Данные электронной микроскопии и производительности по воде позволяют сделать вывод о том, что мембраны обладают плотной структурой и могут быть использованы в качестве нанофильтрационных мембран при очистке водных молекулярных растворов от веществ с достаточно большой молекулярной массой, а также для очистки сточных вод с одновременным их обеззараживанием за счет присутствия ионов серебра. Важным преимуществом данных мембран является их высокая устойчивость к кислотам и высоким температурам, а также возможность регенерации мембран (после их обеззараживания, просушивания и прокаливания при температуре 400-500⁰С).

Преимущества перед известными аналогами

Создание энергосберегающего способа изготовления формованных керамических мембран с повышенной механической прочностью, обладающих обеззараживающим действием при очистке зараженных стоков.

Область(и) применения

химическая, пищевая, фармацевтическая промышленность.

Правовая защита

Патент на изобретение №2592529 от 29.06.2016

Стадия готовности к практическому использованию

Стадия НИОКР; методика освоена.

Авторы

Шапкин Н.П., Шкуратов А.Л., Хальченко И.Г., Разов В.И., Скурихина Ю.Е., Туркутюков В.Б.