Введение. Мембранная технология – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности

Мембранная технология – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности. Рынок мембран ежегодно увеличивается на 15-20%. С помощью мембранных процессов удается охватить практически весь диапазон возникающих разделительных задач: от самых тонких (концентрирование изотопов урана методом газовой эффузии) – до относительно грубых (микрофильтрационная очистка жидкостей высокой степени чистоты от взвешенных частиц субмикронных размеров). Современные мембранные процессы отличаются высокой селективностью, низкими энергозатратами, простотой аппаратурного оформления, служат основой создания безотходных технологий.

Исследование мембранных методов разделения газов было начато Т. Грэмом в 1833 году. Однако эта проблема как крупномасштабная техническая задача была реализована позже в связи потребностью ядерной промышленности разделять изотопы урана. Для получения изотопа урана-235 природный уран обрабатывался фтористым водородом. Полученные при этой реакции газообразные гексафториды ²³⁵UF₆ и ²³⁸UF₆ подвергались многоступенчатому разделению в установке, содержащей несколько тысяч трубчатых мембранных элементов. Успех этой работы стимулировал дальнейшие исследования и их реализацию при разделению компонентов воздуха. Фракции, обогащенные кислородом до 60%, нашли применение в сталелитейной промышленности (кислородное дутье), медицине (оксигенация), а обогащенные азотом – при синтезе аммиака. Оксигенаторы применяют при временном отключении сердца и легких человека при сложных хирургических операциях. Полезным применением фракций, обогащенных азотом, стало хранение овощей и фруктов в атмосфере, содержащей до 90-95% азота, 2-5% кислорода и столько же СО₂, что обеспечивает их сохранность в течение зимнего сезона, позволяет сохранить вкусовые и питательные качества. Методы разделения газовых смесей используются при синтезе аммиака, разделении изотопов водорода, выделении гелия из природных и нефтяных газов. Получает распространение мембранный метод выделения SO₂ (сернистого газа) из выбросов тепловых электростанций, которые являются причиной кислотных дождей, подкисляющих почвы и разрушающих архитектурные строения.