MEMBRÁNY PŘÍPRAVA A KONSTRUKČNÍ MATERÁLY

Podobné dokumenty
MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA PŘI SEPARACI PLYNŮ A PAR

VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ TÉMATA PŘEDNÁŠEK

VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ SYLABY PŘEDNÁŠEK TRANSPORT LÁTEK MEMBRÁNAMI MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY

Separace plynů a par. Karel Friess. Ústav fyzikální chemie, VŠCHT Praha. Seminář Praha

Polymery lze rozdělit podle několika kritérií. Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické. Přírodní polymery jsou:

Tlakové membránové procesy

Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Netkané textilie. Materiály 2

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

POLYMERY PRINCIPY, STRUKTURA, VLASTNOSTI. Doc. ing. Jaromír LEDERER, CSc.

Polymery struktura. Vlastnosti polymerů určeny jejich fyzikální a chemickou strukturou

kopolymerace kopolymery

Přírodní proteiny, nukleové kyseliny (NA)

Teorie transportu plynů a par polymerními membránami. Doc. Ing. Milan Šípek, CSc. Ústav fyzikální chemie VŠCHT Praha

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

Struktura. Velikost ionexových perliček Katex. Iontová výměna. Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů. Katex (cation exchanger) Měnič kationtů

MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE

Struktura polymerů. Příprava (výroba).struktura vlastnosti. Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu) Základní představy: přírodní vs.

Netkané textilie. Materiály

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

".~'M'iEíUVA, ". ŠŇUPÁREK

TLAKOVÉ MEMBRÁNOVÉ PROCESY A JEJICH VYUŽITÍ V OBLASTI LIKVIDACE ODPADNÍCH VOD

Přírodní proteiny, nukleové kyseliny (NA)

Úvod do membránových procesů, teorie, základní principy. Ing. Pavel Izák, Ph.D. Ústav chemických procesů AV ČR, Rozvojová 135, Praha 6

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

charakterizaci polymerů,, kopolymerů

Chemie povrchů verze 2013

ZÁKLADNÍ MODELY TOKU PORÉZNÍ MEMBRÁNOU

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

12. Elektrochemie základní pojmy

Opakování

Makromolekulární látky

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Kompozitní materiály. přehled

02 Nevazebné interakce

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.1 Konstrukční materiály

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů

Seminář z chemie. Charakteristika vyučovacího předmětu

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Baterie minulost, současnost a perspektivy

Základní požadavky: mechanické a fyzikální vlastnosti materiálu

Tabulace učebního plánu. Obecná chemie. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Ročník: 1.ročník a kvinta

Ch - Chemie - úvod VARIACE

Plasty. Základy materiálového inženýrství. Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

1. ročník Počet hodin

SPE je metoda vhodná pro rychlou přípravu vzorků, která užívá

Termické chování polymerů

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

ANORGANICKÁ ORGANICKÁ

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

autor testu, obrázky: Mgr. Radovan Sloup 1. Vyřeš osmisměrku: (škrtat můžeš vodorovně, svisle nebo úhlopříčně v libovolném směru)

MATURITNÍ TÉMATA - CHEMIE. Školní rok 2012 / 2013 Třídy 4. a oktáva

Vlastnosti a zkoušení materiálu. Přednáška č.13 Část 1: Polymery

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor (předmět): Chemie - ročník: PRIMA

HYDROXYDERIVÁTY. Alkoholy Fenoly Bc. Miroslava Wilczková

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

Heterogenní katalýza

nomenklatura Procesní názvy Strukturní názvy

Mesoporézní vs. ploché elektrody

Víme, co vám nabízíme

POROVNÁNÍ ÚČINNOSTI SRÁŽENÍ REAKTIVNÍCH AZOBARVIV POUŽITÍM IONTOVÉ KAPALINY A NÁSLEDNÁ FLOKULACE AZOBARVIV S Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O S ÚPRAVOU ph

Prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.

Úvod do biochemie. Vypracoval: RNDr. Milan Zimpl, Ph.D.

Charakteristika vyučovacího předmětu Chemie

Elektrická dvojvrstva

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

E ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA

Membránové procesy. membrána = selektivně propustná (polopropustná) přepážka dovolující transport určitých částic ze vstupního proudu do produktu

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Nanotechnologie a jejich aplikace. doc. RNDr. Roman Kubínek, CSc.

Speciální analytické metody pro léčiva

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Jaromír Literák. Zelená chemie Problematika odpadů, recyklace

Studijní program: Konzervování-restaurování objektů kulturního dědictví

Zasedání vědecké rady FCHI. 20. května 2011

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.8. Laserové zpracování materiálu. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

Katedra materiálového inženýrství a chemie IZOLAČNÍ MATERIÁLY, 123IZMA

Polymery: minimum, které bychom si měli pamatovat. Lukáš Horný

Celosvětová produkce plastů

Membránové procesy. membrána = selektivně propustná (polopropustná) přepážka dovolující transport určitých částic ze vstupního proudu do produktu

Autoři: Pavel Zachař, David Sýkora Ukázky spekter k procvičování na semináři: Tento soubor je pouze prvním ilustrativním seznámením se základními prin

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

Podstata plastů [1] Polymery

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

Membránové ČOV. Radek Vojtěchovský

Polymerizace. Polytransformace

Katedra chemie FP TUL Chemické metody přípravy vrstev

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Úvod do studia organické chemie

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Transkript:

MEMBRÁNY PŘÍPRAVA A KONSTRUKČNÍ MATERÁLY Ing. Miroslav Bleha, CSc. Česká membránová platforma o.s. miroslav.bleha@czemp.cz

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ Membránové procesy separační technologie biologické a chemické reaktory membránová energetika Membránové inženýrství konstrukce aparátů modelování procesů optimalizace technologických postupů

MEMBRANE SEPARATION Material Science Interface Science Mass Transport Modelling Membrane Separation Separations Problem Systems System Integration Material Processing Device Design

Membrány - separační medium i chemický reaktor Membránové materiály příprava, vlastnosti Polymerní membrány charakteristika a oblasti využití

Definice membrány selektivně propustná bariéra transportu částic Funkcionalizovaná membrána bioreaktor, membránový reaktor Projekt 7 RP - DEMCAMER

ROZDĚLENÍ MEMBRÁN podle tvaru ploché listy (tabulární moduly) trubice (tubulární moduly) spirálově vinuté dutá vlákna kapalné membrány Ploché listy Dutá vlákna Tubulární moduly Modul se spirálově vinutou membránou

ROZDĚLENÍ MEMBRÁN přirozené umělé anorganické organické hybridní porézní neporézní homogenní - nehomogenní Selektivní vrstva Porézní nosič mikroporézní vrstva mezoporézní mezivrstva makroporézní nosič

MEMBRANE SCIENCE membrány: dělené systémy: výběr materiálu polymery, keramika, kovy příprava, charakterizace transportní vlastnosti moduly, technická výbava kapalina pevná fáze kapalina kapalina kapalina plyn plyn plyn membránová energetika: palivové články, baterie,

Materiály pro přípravu výrobu membrán polymery - organické sloučeniny, přírodní materiály (fluoropolymery, polyimidy, funkcionalizované kopolymery) (celulóza a její deriváty, chitosan) anorganické látky kysličníky Si, Al, Zr,Ti; zeolity,perovskity, kovy Fe, Pd kapalné sloučeniny oximy, aminy v poresní matrici = SLM biologické preparáty lipidové dvojvrstvy, protein = transportní medium

Vlastnosti polymerů základní strukturní jednotka a jejich počet v řetězci složení polymerů homopolymer, kopolymer stereoisomerie - isotaktický, ataktický, syndiotaktický řetězec - isomerie funkčních skupin uspořádání polymerních řetězců - lineární polymer, kopolymer - rozvětvený polymer, kopolymer - síťovaný polymer, kopolymer - blokový kopolymer - roubovaný kopolymer interakce mezi polymerními řetězci flexibilita (pohyblivost) polymerního řetězce

Polymery Polymerní řetězec strukturních jednotek monomerů stupeň polymerizace, molekulová hmotnost, určuje vlastnosti, nc2h4 plyn, kapalina, vosk, plast polymer kopolymer ( kopolymer SBR, NBR, ABS, EPDM, EVA, SIS (blok kopolymery AAAAABBBBBBAAABBBBBBBAAAAAAAA block AABABBABABABAAABABBABABABAABB random AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA graft B B B B B B B B B B B B

polymery, kopolymery stereoizomerie lineární, větvené, síťované vinylderiváty CH2=CHR polypropylen, polybutylen, polystyren, polyvinylchlorid, polyakrylonitril, polyvinylalkohol, polymetakrylát, polyvinylpyrolidon ataktický, isotaktický, syndiotaktický polymer souvislosti: krystalinita, permeabilita cis trans isomerie na dvojné vazbě isopren = poly-2-methylbutadien

Polymery Interakce řetězců - vzájemné vlivy ( OH,CO,J,Br,Cl,F ) dipól efekty polárních substituentů disperzní síly (fluktuace elektronové hustoty na řetězci) (- N H N -) vodíkové vazby nejsilnější sekundární efekt Strukturální faktory ovlivňují charakter polymeru Tg teplota skelného přechodu (změna skelného stavu na kaučukovitý) a krystalinita změny volného objemu v makromolekule vliv na mechanické, tepelné, chemické a permeační vlastnosti

Polymery Tepelná a chemická stabilita charakteristické konstanty - Tg a Tm zvýšení stability je dáno faktory které zvyšují Tg, Tm a krystalinitu složení kopolymeru resonanční struktura aromatických kopolymerů isomerie - pohyblivost řetězců Elastomery teplota použití je v porovnání s Tg vyšší PDMS (-123 C), přírodní kaučuk (-72 C), ( 73 C -) butylkaučuk (-65 C), polyisopren

separace fází v polymerech Inverse fází obdobné termodynamické principy výchozí termodynamicky stabilní roztok polymeru interakce polymer penetrant Flory-Huggins a další sofistifikované teorie ΔGm = ΔHm T ΔSm dokonalá mísitelnost ΔGm < 0 kinetika krystalizace polymerních kinetika difuse v procesu koagulace

termodynamika a vznik membrány Polymer Binodal Spinodal immiscible Solvent Non-solvent

Příprava membrán litím - inverze fází MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY

Koagulace v srážecím roztoku MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY

Asymetrická porézní membrána MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY

Příprava strukturovaných membrán

Heterogenita geometrie membrány

Polymerní blendy MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY Směs dvou nebo více polymerů či kopolymerů homogenní blendy složky mísitelné na molekulární úrovni (jedno Tg, aplikační vlastnosti mezi hodnotami složek) heterogenní blendy složky omezeně mísitelné dvě nebo více hodnot Tg, neurčené aplikační vlastnosti, kompatibilizátor

Anorganické materiály Keramické poresní materiály kysličníky Al, Ti, Zr, Si keramický prášek suspense roztoku pojiva sušení vypálení (sintering 1000 1800 C) Kovové materiály perovskity BSCFO (Ba,Sr,Co,Fe,O) La, Sr,Co,Fe suspense, prášek, sušení 400 C, pražení 800 C, vypálení 1300 C, zeolity přírodní, syntetické mřížkové struktury s centrálním atomem Si, Al sintrované prášky, homogenní Pd

Separační vrstva zeolit, částice GAS FLOW

Polymerní blendy Směs dvou nebo více polymerů či kopolymerů homogenní blendy složky mísitelné na molekulární úrovni (jedno Tg, aplikační vlastnosti mezi hodnotami složek) heterogenní blendy složky omezeně mísitelné dvě nebo více hodnot Tg, neurčené aplikační vlastnosti, kompatibilizátor

Funkcionalizované polymery Polyelektrolyty Polymery obsahující iontové skupiny polymerní řetězce s fixovaným nábojem přítomnost protiiontů disociace ve vodě a polárních rozpouštědlech kationvýměnné (C+), anionvýměnné (A-) elektrochemie vodivost polymeru, specifický a plošný odpor, Donnanův potenciál povrchový efekt Donnanova exkluze - vyloučení ko-iontu typické funkční skupiny

Morfologie heterogenních ionexových membrán Vícesložková struktura ionex, pojivo, textilie, Morfologie membrán ovlivňuje elektrochemické i mechanické vlastnosti

Výrobní linka ionexových membrán RALEX MEGA a.s.

Perspektivy rozvoje membrán chemie polymerů, anorganických kompozitů kovů hybridních struktur inovace technologií výroby membrán nanotechnologie modifikované materiály optimalizace kvality

Vliv složení a struktury materiálu: Polyimidy, polyestery, polyamidy rigidní dvojvalentní strukturní jednotky stericky nemožná úplná rotace (360º) více než 50% řetězce má strukturu aromátu skelný stav polymeru polyimidy diaminy + dianhydridy kyselin zvýšení sorpční selektivity - modifikace PEO zvýšení difuzní selektivity - modifikace síťováním

Vliv složení a struktury materiálu: Polyacetyleny polydiarylacetyleny a jejich deriváty substituované polyarylacetyleny poly[1-(trimethylsilyl)-1-propyn] skelný stav polymerů = selektivita dle velikosti molekul plynů polymery selektivní pro velké molekuly

Vliv složení a struktury materiálu: Zeolity Polymerní elektrolyty variace krystalické struktury separace CO2-CH4, CH4 a uhlovodíky komplexní polymerní soli Ag, Cu, Co, Fe s PEO, PA12-PTMO, PVP, PVMK,Pebax, CA

Závěry Membrána - základní součást membránového procesu Struktura a složení membrány určuje její efektivitu Rozhodující parametry - selektivita a propustnost pro vybranou látku, částici Literatura: Membránové procesy, VŠCHT Praha 2012 An Introduction to Membrane Science and Technology, IMT CNR-ITM 2006

Děkuji za Vaši pozornost