polymeerikalvojen

Polymeerikalvot ovat polymeerimateriaaleista valmistettuja kalvoja, joita käytetään erottamaan neste- tai kaasuseoksia. Tiiviit kalvot toimivat liukenemisen ja diffuusion kautta; aine liukenee kalvoon, diffuoi sen läpi ja poistuu, mikä määrittää läpäisevyyden ja valikoivuuden. Poroiset kalvot erottavat seoksia pääasiassa koon perusteella, jolloin suuremmat molekyylit kulkeutuvat hitaammin tai estyvät. Erottelu voidaan toteuttaa myös sievennän avulla pienempien molekyylien ohitsemisessa. Kalvot voivat olla yksittäisiä tai koostua useista kerroksista.

Polymeerikalvat jaetaan tyypillisesti tiiviisiin (dense) kalvoihin sekä poroisiin kalvoihin, kuten ultrafiltraatioon (UF), nanofiltraatioon (NF) ja käänteisosmoosiin (RO) käytettäviin kalvoihin. Lisäksi kehitetään ohutkalvomuodostumia, joissa ohut läpäisevä kerros yhdistetään huokoiseen alustaansa parantamaan erottelua. Materiaalit vaihtelevat, mutta yleisiä ovat polyimidi, polysulfone, polyethersulfone, cellulose acetate sekä PVDF. Ohutkalvomuodostuksissa käytetään usein interfaasin polymerointia, kun taas perinteisissä kalvoissa hyödynnetään faasin inversiota ja liuottimen haihdutusta. Sähköinen suostuttaminen (electrospinning) tuottaa kuitumaisia, suuri-alueisia kalvoja.

Sovellukset ulottuvat veden- ja kierrätysveteen sekä jätevesiprosesseihin, kaasujen erotukseen (esim. CO2:n poisto), elintarvike- ja lääkealojen erotteluihin sekä energian talteenottoon. Tehokkuus mitataan läpäisevyydellä ja valintakyvyllä, jotka noudattavat usein trade-off-rajalla tapahtuvaa kehitystä. Kehityksen kannalta keskeisiä haasteita ovat fouling ja kalvon pitkäaikainen kestävyys sekä kemikaalinen stabiliteetti.

Nykytrendeissä korostuvat ohutkalvot, nanokomposiitit ja sekoitekalvot (mixed-matrix membranes), joissa puolijohde- tai nanopartikkeli (esim. MOF-, SiO2-, grafeenipohjaiset) parantavat erottelukykyä. Pinnankäsittelyt ja pintainteraktiot vähentävät foulingia sekä parantavat kestävyyttä.

---