Polümeermembraanid

Polümeermembraanid on õhukesed, polümeeridest valmistatud kihid, mis asuvad tavaliselt kahe keskkonna vahel ja võimaldavad selektiivset ainet läbipääsu. Nende peamine eesmärk on eraldada või filtreerida keha vedelike või gaaside voogudes ning need on olulised paljudes tööstuslikes ja keskkonnakaitse rakendustes.

Membraanide tööpõhimõte jagab nad peamiselt porilisteks ja tihedateks. Porilised membraanid, nagu mikrofiltratsioon (MF) ja ultrafiltratsioon (UF), eraldavad koostisi suuruse järgi ja võimaldavad transporti suuremate molekulide või osakeste suunas. Tihedad membraanid, nanofiltratsioon (NF) ja tagurpidi osmoos (RO), pakuvad kõrgemat selektiivsust väikeste lahustite või ioonide eraldamisel. Gaaside eraldamiseks on välja töötatud spetsiaalsed gaasimembraanid ning vedeliku eraldamiseks mõeldud pervaporatsioon. Tihedad membraanid võivad olla varustatud õhukese filmiga, moodustades niinimelisi Thin-Film Composite (TFC) membraane, mis on rohkelt kasutatavad RO- ja NF rakendustes.

Materjalide ja tootmise poolest on levinud mitmesugused polümeerid, sealhulgas tselluloosderivaadid (nt tselluloosatsetaat), polysulfone (PSf), polyethersulfone (PES), polyimide, poliamiidid ja PVDF. Membraanide valmistamiseks kasutatakse faasi-inversiooni castingut, mis loob porilise või tiheda struktuuri, ning täiendavalt integreeritakse kihtideks interfacial polymerization või elektrospinning, et saada sobiv tihedus ja mehhanism.

Jõudlus põhineb permeantsusel ja selektiivsusel, mille vahel kehtib sageli kompromiss: suurem läbilaskvus võib vähendada eraldatust. Olulised on ka keemiline ja termiline stabiilsus ning pikaajaline vastupidavus.

Rakendused hõlmavad joogivee ja merevee eraldamist, tööstuslikku eraldamist, toidu- ja farmaatsiatööstuse filtreerimist ning gaaside eraldamist (nt O2/N2). Samuti arendatakse orgaaniliste lahustite eraldamiseks mõeldud memraanide tehnoloogiaid ning jätkuvat tööd tehakse antifouling- ja kestvusomaduste parandamiseks.