ChemNet
 

ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ РАБОТ
ПО МЕМБРАННЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

Среди приоритетных направлений развития науки и техники, обеспечивающих устойчивое и динамичное развитие общества, особая роль принадлежит химическим продуктам и процессам, которые, кроме прямого воздействия на решение проблем в различных сферах человеческой деятельности, выполняют многочисленные межотраслевые функции, обеспечивая поддержание необходимого технического уровня в машиностроении, нефтепереработке, сельском хозяйстве, пищевой индустрии, медицине и здравоохранении, средствах связи и информационных технологиях и т.д.

В каждом из приоритетных направлений можно выделить критические технологии, которые являются основой для развития многих технологических областей или направлений исследований и разработок. К таким технологиям безусловно относится мембранная технология, поскольку она служит инструментом реализации десятков критических технологий федерального уровня в рамках приоритетных направлений науки и техники, утвержденных Правительством РФ.

 

Назначение и основные функциональные показатели

 

Мембраны и мембранная технология играют существенную роль при решении глобальных проблем, стоящих перед человечеством: обеспечение населения продовольствием, водой и топливно-энергетическими ресурсами, охрана окружающей природной среды, использование вторичных сырьевых и пищевых ресурсов и др. Назначение, основные функциональные показатели мембранной технологии базируются на механизме, отшлифованном многовековой эволюцией природы. Она позволяет осуществлять процессы разделения, концентрирования и очистки жидких и газообразных смесей на молекулярном и надмолекулярном уровне с одновременной утилизацией ценных продуктов. Безреагентность, исключение фазовых переходов и применения растворителей, энергосбережение, экологическая чистота, сравнительная простота технологического оформления и относительно низкие температуры обуславливают высокую конкурентоспособность и широкое применение мембранных процессов практически во всех сферах деятельности человека.

Мембранная техника и технология обеспечили скачок в развитии таких новейших направлений науки и техники как биотехнология и генная инженерия, микроэлектроника и др. Так, широко известный прорыв электронной промышленности Японии достигнут во многом за счет широкого применения мембранных процессов для получения особо чистой воды, сверхтонкой очистки технологических сред и создания производственных гермозон со сверхжесткими требованиями к чистоте воздуха.

В мировой практике мембранные процессы нашли наиболее широкое применение в следующих областях:

обработка и очистка воды: обессоливание, получение сверхчистой воды для электронной промышленности, медицины и здравоохранения, водоподготовка в энергетике, бытовые водоочистители, очистка бытовых стоков;

газоразделение: выделение углекислого газа при добыче природного и нефтяного газов, обогащение кислородом воздуха для медицинских и производственных целей, создание нейтральных сред за счет обогащенного азотом воздуха, извлечение водорода из технологических газовых смесей, создание регулируемой газовой среды для хранения сельскохозяйственной продукции;

химическая промышленность: производство хлора и каустика, концентрирование химикатов, регенерация и очистка растворителей, моющих растворов и масел, селективное выделение ионов металлов и т.п.;

пищевая промышленность: производство молочных продуктов, вина, фруктовых и овощных соков, пива, сахара, кофе, извлечение белков и лактозы из молочной сыворотки, стерилизация, концентрирование, осветление, обессоливание и т.п.;

биотехнология и медицина: стерилизация растворов медицинских препаратов и физиологических растворов, сбор клеточных культур, генная инженерия, очистка и концентрирование биологически активных веществ и лекарственных препаратов, гемодиализ, оксигенация крови и др.;

очистка стоков промышленных предприятий в химии, нефтехимии, машиностроения и др. отраслях народного хозяйства с возвратом в производства ценных продуктов;

газоразделение в процессах нефте- и газопереработки: выделение гелия, водорода, аммиака, углеводородов, оксидов углерода и других газов из газовых смесей;

обессоливание воды (обратный осмос, нанофильтрация, электродиализ, комбинированные схемы) для промышленных предприятий, энергетических объектов и питьевого водоснабжения;

разделение веществ методом испарения через мембрану - первапорация взамен используемых в настоящее время энергоемких, неэкологичных и высокотемпературных процессов ректификации, дистилляции и др.;

предотвращение техногенного нефтяного загрязнения почв и гидросферы и испарения нефтепродуктов и химических веществ, методы определения, разделения и обезвреживания радионуклидов;

селективное выделение индивидуальных компонентов из техногенных и природных вод нетрадиционными методами, в том числе для пополнения сырьевых источников драгоценных, редких и цветных металлов за счет экономичного и экологичного использования высокоминерализованных подземных и морских вод.

Развитие мембранных технологий в мире и в России

Мировой рынок мембран и мембранных систем для фильтрации и сепарации может быть сегментирован по различным параметрам. Основными из них являются:

- по сепарируемым средам (газ, жидкость) и по физическим условиям фильтрации (размер пор и давление);

- по материалам, используемым для производства активных элементов, форме и конфигурациям мембранных модулей и по промышленным областям применения.

Первый принцип характерен, в основном, для классификации в области научных аспектов технологических достижений в области производства и применения мембран. Второй принцип чаще используется для классификации тех или иных секторов экономики в непосредственных исследованиях перспектив рыночных продаж.

Основы классификации закреплены в документе “Международная терминология по мембранам и мембранным процессам. Рекомендации Международного объединения специалистов по теоретической и прикладной химии IUPAC 1996”. Этот документ специально разработан ведущими специалистами в области мембранной науки и технологии для обеспечения единообразия научной классификации и улучшения взаимопонимания деятелей науки и техники и исключения ошибок, связанных с неадекватным употреблением терминов. Согласно этому документу, сепарация газовых сред подразделяется на:

  1. собственно разделение газов
  2. паровое разделение
  3. разделение перфузией (первопарация)

Сепарация жидких сред подразделяется на:

  1. диализ (электродиализ)
  2. нанофильтрацию
  3. ультрафильтрацию
  4. микрофильтрацию
  5. обратный осмос

Объем мирового рынка производства мембран и мембранных модулей составляет в настоящее время 2.5 миллиарда долларов и продолжает постоянно расти. По оценкам специалистов, увеличение областей применения мембранных модулей и уменьшение цен в связи с усовершенствованием технологии производства самих мембран приведет в ближайшие годы к значительному росту спроса на промышленные установки с использованием мембран. В настоящее время стоимость материалов и производства собственно мембран составляет приблизительно 30 процентов стоимости готового мембранного модуля. В свою очередь стоимость промышленных установок с применением мембранных модулей в 2.5 - 5 раз превышает стоимость модуля.

Быстрый рост востребованности мембранных процессов промышленностью объясняется также тем, что традиционно используемые технологии достигли своего предела с точки зрения их дальнейшей оптимизации и адаптации к возросшим требованиям производства.

Анализ литературных данных показывает, что для Европы прогнозируется рост производства мембран и мембранных модулей ежегодно 7.9 процента (в абсолютных цифрах с 969 миллионов в 1997 году до 1650 миллионов в 2004). Для США в отчетах по развитию рынка прогнозируется ежегодный прирост 8.2 процента от текущего значения 1.2 миллиарда долларов в 1997г.

Данные по более детальной разбивке рынка по секторам дают следующую картину. Для Европы почти половину рынка составляет оборудование для микрофильтрации- 49 процентов, 18 процентов - оборудование для ультрафильтрации, 16 процентов - мембранные модули для процессов обратного осмоса и 17 процентов - оборудование для электродиализа. Для США оборудование для микрофильтрации также составляет больше половины рынка продаж (667 миллионов долларов). Основные секторы индустрии, нуждающиеся в увеличении объемов оборудования для высококачественной фильтрации:

фармацевтическая

биотехнологическая

полупроводниковая.

Одной из главных особенностей промышленного развития индустриальных стран Запада является безусловный приоритет экологических требований к технологическим процессам. Законодательные акты и правительственные постановления в США, Японии, странах Европы постоянно ужесточают требования к качеству воды и воздуха. Это вызывает потребность в новых технологиях высокой очистки отходов и воды с целью ее повторного использования в технологическом цикле промышленного производства. Для повышения конкурентоспособности будут реализовываться усовершенствованные, в том числе комбинированные технологии, позволяющие снижать цены, повышать эффективность очистки и увеличивать надежность процессов. Сейчас рынок оборудования по очистке только в Европе составляет 5.4 млрд. долларов, а к 2003 году ожидается рост до 7.39 млрд. долларов. По существующим оценкам объем продаж мембран и мембранных модулей в 2001 году составит примерно 5 млрд. долларов.

Мембранная наука и технология в нашей стране уже к началу 80-х гг. рассматривались как приоритетное направление, что позволило к концу этого десятилетия решить ряд фундаментальных проблем в области физико-химии мембранного разделения, создать собственные производства мембран, мембранных элементов и установок.

Разработанные и реализованные в промышленности мембраны соответствовали мировому уровню. На ряде промышленных предприятий страны (Казанское ПО “Тасма”, Тамбовский завод “Комсомолец”, НПО “Криогенмаш”, НПО “Полимерсинтез”, Балаковское ПО “Химволокно” и др.) были введены производственные мощности по выпуску мембран, мембранных элементов и установок.

Реализация принятых проектов позволила уже в 1990 году организовать производства новых поколений мембран, мембранных элементов и установок (НПО “Полимерсинтез”, НПО “НИИХИММАШ”, ИНХС им.А.В.Топчиева). Имевшийся задел послужил основой для создания новых производств мембран и мембранных элементов (НПО “Кристалл”, г. Дзержинск, НПО “Полимерсинтез”, г. Владимир, Покровский завод медпрепаратов и др).

Россией накоплен богатый опыт в вопросах современной разработки, конструирования и использования мембран и мембранных технологий в промышленности, что потенциально позволяет нашей стране занять высокое место на растущем мировом рынке реализации мембранной техники.

Созданная российская мембранная научная школа во многих направлениях занимает ведущие позиции в мире. Достаточно сказать, что на проведенных в России в 1989-1997г.г. восьми международных и национальных мембранных конгрессах и школах приняли участие ученые и специалисты из более чем 30 стран (Европа, Америка, Япония, Китай, ЮАР).

Дальнейшее развитие мембранных технологий должно основываться на серьезной информационной базе, учитывающей тенденции развития мирового рынка мембранных технологий. Такая поддержка может быть осуществлена Отделением химии и химической технологии ВИНИТИ совместно с научным Советом по проблеме “Мембраны”. Это позволит в дальнейшем обеспечить комплексное информационное сопровождение научно-технических и научно-технологических проектов и программ, проводить персонифицированное обслуживание и предоставлять нашим читателям и потенциальным заказчикам информацию по согласованной тематике на бумаге, компакт-дисках, дискетах, по каналам связи и т.д.

 

Формирование информационного ресурса
по проблеме “Мембраны
и мембранные технологии

Формирование информационного ресурса по проблеме “Мембраны и мембранные технологии” базируется на самом представительном в России информационном потоке ВИНИТИ и других институтов России, включающем различные типы первоисточников (статьи из журналов и сборников, труды конференций, монографии, патентные документы, стандарты и т.д.).

Журнал “Мембраны” снабжен авторским и проблемным указателями (в дальнейшем будет включен и формульный указатель). Он рассчитан на использование широким кругом специалистов и имеет своей целью обеспечивать информационное сопровождение научных исследований в области мембранных технологий.

Редакционная коллегия




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору