ChemNet
 

ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ МЕМБРАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В РОССИЙСКОМ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

П.Д. Саркисов, академик РАН, Г.Г. Каграманов

Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева

 

В конце 50-х годов сотрудники кафедры процессов и аппаратов химической технологии Менделеевского института проводили исследования в области традиционных массообменных процессов. Стремясь зафиксировать поверхность контакта фаз между жидкой и газовой фазами, они размещали на границе раздела фаз мелкоячеистые сетки, включая пористые плёнки типа целлофана. Эти эксперименты дали неожиданные результаты – создавалось впечатление, что сами плёнки обладают разделяющим действием.

Это явление заинтересовало Ю.И. Дытнерского и в начале 60-х годов он начал специальные исследования по разделению жидких смесей на полимерных плёнках. Так, на кафедре процессов и аппаратов Менделеевского института впервые в нашей стране начал разрабатываться процесс, впоследствии названный “испарением через мембрану”. Первой работой по изучению этого процесса была диссертация В.Н. Головина, защищённая в 1964 году.

Надо честно признаться, что в первые годы к работам по мембранному разделению на кафедре относились иронически, воспринимая её как некий курьёз, и некоторые коллеги даже предлагали Ю.И. Дытнерскому изменить тему диссертации В.Н. Головина на “более серьёзную”.

Неожиданная поддержка пришла из-за рубежа – на глаза нам попалось несколько публикаций, которые показали, что мы работаем параллельно с учёными США. Впрочем, это оказалось палкой о двух концах. Надо было интенсифицировать исследования, чтобы не отставать от американцев. И если в начале мы обходились случайными плёнками (чаще всего – целлофаном из конфетных коробок), то теперь остро встала задача получения специальных полупроницаемых мембран. Первые полимерные плёночные мембраны были изготовлены В.Н. Головиным из полиэтилена и полипропилена и применялись для разделения смесей неполярных органических жидкостей.

В середине 60-х годов круг исследователей мембранного разделения значительно расширился: под научным руководством Ю.И. Дытнерского велись работы в МИХМе, ИМБП и ряде других институтов, где находились его аспиранты и соискатели. Во ВНИИ ВОДГЕО начал мембранные исследования Ф.Н. Карелин, который впоследствии стал доктором технических наук.

Расширялась и тематика: были развёрнуты исследования по обратному осмосу, затем по ультрафильтрации, микрофильтрации, позднее по мембранному газоразделению и мембранной дистилляции. Ю.И. Дытнерским с сотрудниками был открыт и исследован новый процесс мембранного разделения, названный электроосмофильтрацией.

В конце 60-х годов центр по разработке и производству ацетилцеллюлозных мембран из Москвы (НИИПМ; Г.З. Нефедова, Н.Е. Кожевникова с сотр.) переместился во Владимир (ВНИИС; Л.П. Перепечкин, В.П. Дубяга, Е.Е. Каталевский с сотр.). В дальнейшем ассортимент мембран и производство мембранных элементов во ВНИИСе существенно расширились.

В ИНХС РАН группой сотрудников под руководством Н.С. Наметкина была разработана и внедрена в промышленное производство высокоэффективная газоразделительная мембрана на основе поливинилтриметилсилана (ПВТМС), которая нашла широкое применение в народном хозяйстве. Используя эту мембрану в НПО “Криогенмаш” (В.П. Беляков, Л.Н. Чекалов, О.Г. Талыкин с сотр.), были разработаны и производятся до сих пор эффективная аппаратура и мембранные газоразделительные установки для разделения воздуха, выделения водорода из технологических газов и других целей.

Мощным импульсом к развитию мембранной технологии в нашей стране послужило постановление ГКНТ СССР от 27 сентября 1971 года “О мерах по развитию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и ускорению внедрения в народное хозяйство высокоэффективных методов разделения и очистки жидких и газовых смесей, опреснения солёных и очистки сточных вод с помощью полупроницаемых мембран”. В соответствии с этим постановлением работы по мембранной тематике были развёрнуты в нескольких десятках организаций. Координацию работ осуществляла научно-техническая комиссия при ГКНТ, которую свыше 10-ти лет возглавлял Ю.И. Дытнерский. В работе комиссии принимало участие около 30-ти человек, представляющих самые различные направления мембранной технологии. Вошли в неё и крупные учёные в области электродиализа: профессора Н.И. Николаев, К.М. Салдадзе, Н.П. Гнусин (к сожалению, электродиализ, который начал разрабатываться значительно раньше других мембранных методов, в силу какой-то странной традиции развивался особняком и потому мало способствовал становлению современной мембранной технологии). В 1973 году в МХТИ им. Д.И. Менделеева состоялась 1-я Всесоюзная конференция по мембранным методам разделения смесей. Её участники представляли уже 60 организаций.

Существенно расширились исследования и в самом Менделеевском институте. В соответствии с тем же постановлением ГКНТ кафедре процессов и аппаратов было выделено 11 штатных единиц научных сотрудников и инженеров для работ по мембранной тематике. Вакансии быстро заполнились и вместе с преподавателями и аспирантами число “мембранщиков” на кафедре стало ежегодно составлять 25–30 человек. Это позволило развернуть работы по большинству направлений мембранной технологии: исследовался механизм полупроницаемости мембран, разрабатывались способы их получения, конструировались и создавались мембранные аппараты, разрабатывались способы расчёта мембранных процессов и аппаратов, изучались возможности применения мембранных процессов в промышленности.

Работы шли довольно интенсивно и охарактеризовались рядом несомненных достижений. В частности, мы первыми в стране изготовили промышленный аппарат с поверхностью мембран в 50 м2, разработали методы технологического расчёта ряда мембранных процессов, показали связь осмоса и обратного осмоса с явлениями гидратации в растворах электролитов, создали установку для экспериментального исследования концентрационной поляризации с помощью лазерной интерферометрии, внедрили ряд разработок в технологию получения особо чистой воды для нужд электронной промышленности, освоили метод получения мембран с помощью плазменной поляризации.

За достижения в области мембранной технологии многие сотрудники и преподаватели кафедры были награждены медалями и дипломами ВДНХ, 6 человек (В.В. Григорьев, Ю.Н. Жилин, Р.Г. Кочаров, Е.П. Моргунова, А.А. Свитцов, Г.В. Терпугов) в 1976 году получили звание лауреатов премии Московского комсомола, а в 1989 году Ю.И. Дытнерский и Н.С. Орлов стали лауреатами премии СМ СССР.

По мере того, как в нашей стране создавались промышленные производства мембран и мембранного оборудования, расширялось число отраслей, использующих мембранную технологию, становилось всё яснее, что наша роль, как работников вуза, должна заключаться в обобщении и систематизации накопленного опыта и информации, создании научных основ мембранной технологии и подготовке на этой базе специалистов широкого профиля, способных работать практически в любой отрасли народного хозяйства. Это связано с универсальностью мембранных методов разделения. Достаточно указать, что в химической и нефтехимической промышленности с их помощью разделяют углеводороды, ускоряют химические реакции, смещая равновесие путём селективного удаления продуктов, очищают сточные воды и отходящие газы. В биотехнологии и медицине мембраны применяют для выделения и очистки биологически активных веществ, изготовления аппаратов “искусственная почка”, “искусственное лёгкое”. В пищевой промышленности с помощью мембран концентрируют фруктовые и овощные соки, молоко и молокопродукты. Применяя мембранные методы, опресняют морскую и солоноватую воды, получают особо чистую воду для нужд электронной промышленности и энергетики, обеспечивают длительное хранение овощей и фруктов в регулируемой газовой среде, проводят стерилизацию жидкостей и газов.

Уже в конце 70-х годов, после выхода в свет монографии Ю.И. Дытнерского “Мембранные процессы разделения” и “Обратный осмос и ультрафильтрация”, где было проведено обобщение отечественного и зарубежного опыта работ по многим вопросам мембранной технологии, коллектив кафедры процессов и аппаратов был готов начать подготовку специалистов по мембранной технологии. Однако организовать новую специальность удалось только 10 лет спустя. В те же годы, всё, что нам удалось, – это включить мембранные процессы в общий курс “процессов и аппаратов химической технологии”, где им отводилось 1–2 лекции.

С 1980 года при кафедре начал работу факультет повышения квалификации (ФПК), где научные сотрудники и инженеры организаций самого различного профиля после полугодового обучения получали второй диплом со специальностью “мембранная технология”. На протяжении 10-ти лет ежегодно на ФПК обучалось от 20 до 30 человек. Опыт работы со слушателями ФПК оказался для нас весьма полезным. За 10 лет удалось отшлифовать лекционные курсы, создать большой парк семинарских задач, подготовить несколько лабораторных работ по мембранной тематике. Сложился коллектив преподавателей. Это облегчило организационную и методическую работу, когда наконец в конце 80-х годов было принято решение о подготовке в нашем институте инженеров-технологов по специализации “мембранная технология” в рамках специальности “основные процессы и аппараты химических производств и химическая кибернетика”. Преподавание спецдисциплин осуществлялось при кафедре процессов и аппаратов предметной комиссией по мембранной технологии, а ныне (с декабря 1998 года) – кафедрой мембранной технологии. Помимо изучения специальных дисциплин, непосредственно относящихся к мембранной технологии, студенты указанной специализации получают углублённую подготовку по курсу “процессов и аппаратов химической технологии”. В учебном плане предусмотрено изучение ими и таких дисциплин, как “биохимия”, “микробиология”, “основы биотехнологии и биоинженерии”, “биологические мембраны, “основы маркетинга”, “основы менеджмента”, “коммерческая корреспонденция и деловое общение”. В качестве примера можно назвать большой курс по “Теоретическим основам процессов мембранного разделения”. После этого курса студенты хорошо знают о движущей силе, о концентрационной поляризации, о физико-химическом механизме переноса вещества через мембрану, о причинах селективности мембран, они умеют рассчитывать основные параметры процесса, предвидеть результаты.

Курс “Технология полупроницаемых мембран” даёт представление о способах и устройствах изготовления мембран. Как добиться требуемой пористости и размеров пор, как сделать мембрану анизотропной, из каких материалов – полимерных или неорганических – можно изготовить мембрану. Какие методы оценки свойств мембран используются в лабораторных – вот перечень основных тем курса.

“Расчёт и конструирование мембранных аппаратов и установок” – эта дисциплина сделает будущего специалиста инженером. Расчёт требуемой площади мембран, распределение её по ступеням и стадиям, расчёт мембранных каскадов, оценка гидравлических сопротивлений по напорному и дренажному каналам, особенности конструкций мембранных аппаратов, оснащение и компоновка мембранных установок – таковы основные сведения, которые получает студент при изучении этого курса.

В качестве основной учебной литературы по специальности кроме двух, указанных выше книг, используются монографии Ю.И. Дытнерского “Баромембранные процессы”, Ю.И. Дытнерского, В.П. Брыкова, Г.Г. Каграманова “Мембранное разделение газов”, В.П. Дубяги, А.П. Перепечкина, Е.Е. Каталевского “Полимерные мембраны”, Н.И. Николаева “Диффузия в мембранах”, С.Т. Хванга, К. Каммермейера “Мембранные процессы разделения”, а также недавно изданный на русском языке учебник М. Мулдера “Введение в мембранную технологию”. Создан лабораторный практикум, где студенты-мембранщики выполняют учебные лабораторные занятия и занимаются научной работой. Поддерживаются тесные связи с десятком отраслевых и академических институтов, благодаря чему удаётся проводить технологическую практику и обеспечивать большой набор тем для выполнения дипломных работ.

Уже более 50-ти аспирантов кафедры защитили диссертации по мембранной тематике, и работа аспирантуры продолжается, что позволяет обновлять и совершенствовать содержание спецдисциплин, привлекать студентов к научной работе.

В 2000 году состоялся седьмой выпуск новых специалистов, а всего дипломы получили 113 человек. Проблем с трудоустройством, несмотря на нынешнее состояние экономики, пока не возникает, поскольку специалистов по мембранной технологии на предприятиях и в научно-исследовательских институтах не хватает, а наш институт сегодня единственный в стране, который осуществляет их подготовку.

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