Własności filtracyjne membran trekowych

• Autorzy: Zabłocka M. , Wieczorek P. , Kłysz S.

Warianty tytułu

EN

Filtration properties of track membranes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Membrany trekowe (MT) są nowoczesnymi materiałami filtracyjnymi, które dzięki swoim właściwościom znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach, między innymi w medycynie, biotechnologii, ochronie środowiska oraz w laboratoriach i przemyśle precyzyjnym. Ponadto membrany stosuje się w technice filtracji. Do wytwarzania MT używa się akceleratorów ciężkich jonów i wykorzystuje degradujący wpływ promieniowania jonizującego na folię polimerową. Folię z PET naświetla się wiązką przyśpieszonych ciężkich jonów. Powoduje to powstanie w materiale śladów – treków. Po wykonaniu obróbki fotochemicznej otrzymuje się membrany o unikatowych własnościach, takich jak gładka powierzchnia filtracyjna, niewielka adsorpcja powierzchniowa, nieaktywność biologiczna, stabilność chemiczna i termiczna. Do przeprowadzenia badań wykorzystano folię z politereftalanu etylenu (PET) – polimeru o dużej wytrzymałości, ciągliwości i skrawalności, odpornego na niską i podwyższoną temperaturę, kwasy, zasady, tłuszcze i oleje, obojętnego fizjologicznie i odpornego na zabrudzenia. Wykorzystując membrany o różnych rozmiarach porów (0,2; 0,4; 1,3; 2,3 μm) przeprowadzono filtrację wody z wodociągów warszawskich, częstochowskich oraz z Zalewu Zegrzyńskiego. Strukturę czystych membran oraz membran po filtracji wody obserwowano za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Powierzchnię obrazowano w trybie kontaktowym sondą wykonaną z azotku krzemu. Otrzymane obrazy poddano obróbce programem Nanoscope v720 w celu eliminacji zakłóceń i błędów, przedstawiono je również w widoku trójwymiarowym (rys. 8÷13). Następnie przeanalizowano sposób rozmieszczenia porów, zmierzono ich średnice i porównano z deklarowanymi (tab. 1). Obserwacje rozłożenia zanieczyszczeń oraz pomiar ich średnicy pozwoliły określić własności filtracyjne MT. Zaobserwowano również i omówiono wady membran (np. pory wielokrotne czy też nieregularność rozmieszczenia treków) oraz przeanalizowano przyczyny ich powstania. Zaproponowano rozwiązanie, które wydaje się najwłaściwszą metodą do odseparowania cząstek stałych z cieczy.

EN

Track membranes (MT) are new filter materials which due to their properties have been applied in many fields: medicine, biotechnology, environment protection, in laboratories and precision industries. These membranes are also used in filtration. A heavy ion accelerator is used to produce MT and the production technology includes the degrading effects of radiation on polymer films. PET film is irradiated by a heavy ion beam which causes the formation of tracks in the material. After physical and chemical treatment, the obtained membranes with unique properties such as smooth surface of the filter, low surface adsorption, biological inactivity, chemical and thermal stability. To carry out the research, polyethylene terephthalate film (PET) was used – a polymer with high strength, ductility and machinability, resistant to low and high temperatures, acids, alkalis, fats and oils, physiologically indifferent and resistant to dirt. Using membranes with different pore sizes (0.2, 0.4, 1.3, 2.3 μm), the filtration of water from the Warsaw and Częstochowa waterworks and from Lake Zegrzyński was carried out. A structure of clean membranes and membranes after the filtration of water were observed with an Atomic Force Microscope (AFM). The surface was imaged in the contact mode using a probe made of silicon nitride. The obtained images were processed in Nanoscope v720 to eliminate distortion and errors, and they are also presented in three dimensions (Fig. 8÷13). Then the arrangement of pores was analyzed, the diameters were measured and compared with the declared values (Tab. 1). Observations of the distribution of pollutants and measurements of the diameters allowed the determination of the track membranes properties. Defects of MT were also observed (for example multiple pores or irregular arrangement of tracks) and their causes were analyzed. After the analysis, a solution was proposed that seems to be the best method for separating particles from liquids.

Słowa kluczowe

PL

filtracja; membrany trekowe

EN

filtration; track membranes

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 1
• Strony: 51--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zabłocka M.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

autor

Wieczorek P.

• Politechnika Częstochowska

autor

Kłysz S.

• Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych i Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

Bibliografia

• [1] Buczkowski M., Starosta W., Fiderkiewicz A., Żółtowski T.: Trekowe membrany filtracyjne oraz ich zastosowania. Postępy Techniki Jądrowej, 39 (1) (1996).
• [2] Vorobiev E. D., Ovchinnikov V. V., Belushkina I. A.: Nuclear track membranes in devices for air cleaning, personnel viability support and biotechnological protection. Proceedings of the 2rd Meeting on Particle Track Membranes and Their Applications, Szczyrk 2-6 December (1991).
• [3] Malinowski T., Sakiel S., Meinhardt E.: Possibility of PTM using in hospital treatment of burns-introductory research. Proceedings of the 2rd Meeting on Particle Track Membranes and Their Applications, Szczyrk 2-6 December (1991).
• [4] Wroński S., Adach A., Buczkowski M., Starosta W. Ł.: Application of particle track membranes in cross-flow filtration of microorganism. International Symposium Filtration and Separation II organized by Asociación Iberica de Filtración Y Separación, Las Palmas, February (1998).
• [5] www.wiedzainfo.pl.
• [6] http://159.93.28.88/cap/track.html.
• [7] Hartmann U.: An elementary introduction to Atomic Force Microscopy and related methods. Institute of Experimental Physics, University of Saarbrücken, D-66041 Saarbrücken, Germany.
• [8] Bramowicz M., Kłysz S.: Zastosowanie mikroskopii sił atomowych (AFM) w diagnostyce warstwy wierzchniej. Prace Naukowe ITWL, Zeszyt 22 (2007) 159÷166. Application of Atomic Force Microscopy (AFM) in the diagnosing of a surface layer. Research Works of AFIT, Issue 22 (2007) 167÷174.
• [9] Bodzek M., Bondziewicz J., Konieczny K. Ł.: Techniki membranowe w ochronie środowiska. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (1997).
• [10] Oganessian Yu. Ts.: Track membranes, production, properties, applications. Proceedings of the 3rd International Conference on Particle Track Membranes and Their Applications, Jachranka 26-29 October (1993).
• [11] Kuś K.: Effects of thermomechanical cycling procedures on the shape recovery of Ni-Ti alloy. Proceedings of SPAS Vol. 10 Tenth International Workshop on New Approaches to High-tech: Nondestructive testing and Computer Simulations in Science and Engineering, edited by T. Breczko and A. I. Melker (2006) 128÷131.
• [12] Rusinko A.: Non-classical problems of irreversible deformation in terms of the synthetic theory. Acta Polytechnica Hungarica 7 (2010) 25÷62.
• [13] Zabłocka M.: Własności filtracyjne nowoczesnych membran polimerowych. Praca magisterska, Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Częstochowa (2008).