Созданное в ИЦПЯФ газообменное устройство (ГОУ) может в значительной степени облегчить решение этой проблемы. Суть его применения состоит в том, что создаются два контура движения воздуха:

• первый контур является традиционным и решает только задачу подачи чистого воздуха через HEPA (ULPA) фильтры с целью поддержания заданного класса чистоты воздуха;
• во втором контуре воздух проходит через ГОУ, в котором происходит газообмен с окружающей воздушной средой на молекулярном уровне.

Через трековую мембрану проходят только молекулы газа при условии различия парциальных давлений этого газа по разные стороны мембраны. Мембрана выравнивает концентрации какого либо газа, содержащегося в воздухе по разные стороны мембраны. Например, если в помещении находится большое количество людей, то в нем скоро будет избыток двуокиси углерода и дефицит кислорода. Если подавать воздух из этого помещения на ГОУ, в которое также подается богатый кислородом и бедный двуокисью углерода воздух из окружающей среды, то будет иметь место переток молекул двуокиси углерода из помещения наружу, а молекул кислорода, наоборот, внутрь помещения.

Трековые мембраны получают путем облучения полимерных пленочных материалов ускоренными на циклотроне тяжелыми ионами и их последующей физико-химической обработкой. Тяжелые ионы высокой энергии создают в веществе вдоль своих траекторий области с высокой плотностью ионизации, в которых происходит деструкция полимера. Избирательное растворение деструктированного ионизацией материала превращает исходную пленку в микрофильтрационную мембрану со сквозными порами цилиндрической формы. Размеры пор и их пространственное распределение в трековых мембранах можно регулировать путем выбора режима химической обработки и атомного номера бомбардирующих частиц, а также вариацией их энергии и изменением угла падения ионов на поверхность пленки.

Главные отличительные свойства структуры трековых мембран – малая толщина и высокая однородность пор по размерам. Подобная структура определяет основные преимущества трековых мембран – низкое сопротивление течению фильтруемой среды, высокую селективность фильтрации, низкую адсорбцию растворенных веществ и пр.

Трековые мембраны на основе полиэтилентерефталатной пленки характеризуются:

– диаметром пор 0,05 – 2,0 мкм;

– негигроскопичностью (набухание в воде менее 0,5%);

– пассивностью в биологическом отношении;

– возможностью регенерации путем отмывания мембран тангенциальным потоком или пульсирующим обратным потоком;

– отсутствием радиоактивности в материале мембраны и рядом других положительных свойств.

Газообменные устройства на основе трековых мембран испытаны в ряде научно-исследовательских организаций и на многих предприятиях России. Подтверждена их высокая эффективность в различных областях применения:

• в электронной промышленности в процессах тонкой очистки газообразных и жидких сред;
• в работах по изучению и контролю загрязнения окружающей среды при определении дисперсного, элементного и микробиологического состава проб;
• в экстракционных процессах извлечения ценных компонентов из бедных растворов и отходов производства, где ядерные мембраны используются в качестве основы для жидких ионообменных мембран;
• в процессах разделения и анализа компонентов газовых смесей;
• в больничных палатах, где необходимо сочетание чистоты воздуха, удаления вредных газов с экономией затрат на подготовку воздуха;
• многих других случаях, каждый из которых заслуживает отдельного рассмотрения.