ChemNet
 

ЧИСТОЕ ПОМЕЩЕНИЕ С ГАЗООБМЕННЫМ УСТРОЙСТВОМ
НА ОСНОВЕ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН

В.Д. Шестаков, докт. техн. наук,
В.П. Демкин, канд. физ.-мат. наук,
В.И. Кузнецов, докт. физ.-мат. наук
Исследовательский центр прикладной ядерной физики (ИЦПЯФ), г. Дубна

Ю.И. Тычков, докт. экон. наук, советник Минатома России

 

Постановка задачи

Традиционная техника чистых помещений основана на подаче в чистое помещение воздуха через HEPA (ULPA) фильтры. При выделении вредных газов требуется соответствующее увеличение мощности системы вентиляции и кондиционирования воздуха, причем значительные средства расходуются на подготовку наружного воздуха. В условиях холодного климата это является одним из сдерживающих факторов во внедрении чистых помещений.

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.

Принцип работы ГОУ

Газообменное устройство содержит трековые пористые мембраны. С одной стороны трековой мембраны идет поток воздуха чистого помещения, с другой стороны – поток воздуха окружающей среды. Оба потока подаются принудительно. В ГОУ не происходит смешивания обоих потоков. ГОУ – не фильтр. Оно не очищает воздух от частиц. Оба потока идут по разные стороны мембраны без физического проникновения через нее на макро 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.

Что такое трековая мембрана

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.

Основные характеристики трековых мембран

Трековые мембраны на основе полиэтилентерефталатной пленки характеризуются:

– толщиной пленки 10±1 мкм при ширине до 320 мм;

– диаметром пор 0,05 – 2,0 мкм;

– плотностью пор 105 – 3х109 на см2;

– рабочим диапазоном температур до 120°С, что допускает стерилизацию мембран в автоклавах;

– 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.

Области применения

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.

Copyright ©




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