1.Materials and Preparation.2.Configuration.Modules.Transport.Fouling
Aleksandra Różek
Maria Zator
MEMBRANE    SEPARATION
MATERIALS
MATERIALS
STRUCTURE     OF     POLYMERSSTRUCTURE     OF     POLYMERS
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
STEREOISOMERISM
MOLECULAR WEIGHT
CHAIN INTERACTIONS
STATE OF THE POLYMERS
EFECT OF POLIMERIC STRUCTURE ON Tg
THERMAL AND CHEMICAL STABILITY
MECHANICAL PROPERTIES
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\STEREOIZOMERIA.bmp
-H2C=CHR-H2C=CHR
STEREOISOMERISM
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
MOLECULAR WEIGHT
nini
MiMi
Histogram demonstrating possibleHistogram demonstrating possible
molecular weight distribution in polymermolecular weight distribution in polymer
Number average molecular weightNumber average molecular weight
Weight average molecular weightWeight average molecular weight
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
CHAIN   INTERACTIONS
Average values of strenght of primary and secondary forces
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
STATE OF THE POLYMERS
glassy
state
rubbery
state
Log E
Tg
T
Tensile modulus E as a function
of the temperature for an amorphous polymer
TENSILS   MODULUS   E
THE FORCE APPLIED
ACROSS AN AREA A
NECESSARY TO OBTAIN
 A GIVEN DEFORMATION
E [N/m2]
THE GLASS TRANSITION
TEMPERATURE Tg
THE TEMPERATURE
AT WHICH TRANSITION
FROM THE GLASSY TO
 THE RUBBERY STATE OCCURS
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
STATE OF THE POLYMERS
glassy
state
rubbery
state
Vs
Tg
T
Free
volume
Specific volume and free
volume as a function of temperature
FREE VOLUME
THE VOLUME
UNOCCUPIED
BY THE
MACROMOLECULES
Free
volume
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
EFECT OF POLIMERIC STRUCTURE ON   Tg
CHAIN FLEXIBILITY
oTHE CHARACTER OF MAIN CHAIN
oTHE PRESENCE AND NATURE OF THE SIDE CHAINS OR SIDE GROUP
CHAIN INTERACTION
a
b
c
Tg
Tm
T
log E
glassy
state
rubbery
state
Tensile modulus of a semi-crystalline
polymers as a function of temperature
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
THERMAL AND CHEMICAL STABILITY
FACTORS WHICH LEAD TO INCREASE TERMAL
 STABILITY ALSO INCREASE  THE CHEMICAL STABILITY
     THOSE THAT INCREASE TAND Tm
     THOSE THAT INCREASE THE CRYSTALLINITY
CHARACTERISTIC  OF  POLYMERS
MECHANICAL PROPERTIES
STR:  44  I  45
THERMOPLASTIC   ELASTOMERS
SOFT   BLOCK  FLEXIBLE  AMORPHOUS  LOW   Tg
HARD  BLOCK  RIGIN  CRYSTALLINE/GLASSYHIGH  Tg
SCHEMATIC DRAWING OF SO-CALLED-(AB) n-BLOCK COPOLYMER
POLYELECTROLYTES
COUNTER
 ION
FIXED
ION
-CH2-CH-CH2-CH-
R+A-
R+A-
-CH2-CH-CH2-CH-
R-A+
R-A+
POLYMERIC
 SUPPORT
R= -NR3+
R= -SO3-
         -COO-
CATION-EXCHANGE
ANION-EXCHANGE
MEMBRANE POLYMERS
DEFINICJA
sk_c1k
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\5.BMP
        METAL:   ALUMINIUM
                          TITANIUM
                          SILICIUM
                          ZIRCONIUM
NON-METAL:  OXIDE
                           NITRIDE
                           CARBIDE
 
 γ-Al2O, ZrO2
 SiO2
PROPERTIES
 TERMAL STABILITY
 CHEMICAL STABILITY
 MECHANICAL STABILITY
 AlO4,SiO4
     Mainly made of metal oxides
      (ceramics)such a silica, alumina
       or oxides of TitaniumZirconium
       or Magnesium
      As well in glass, carbon or metal
      Expensive (5 to 10 times)
      High chemical resistance
      Withstand high temperatures
      Low selectivity
      Fragile
    Made of  polymers or polymer blends
    Low cost
    Problems with their mechanical,
     chemical resistance
                   Temperature
                    pH, Solvents
                    Pressure
BIOLOGICAL MEMBRANES
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\16.BMP
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\17.BMP
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\18.BMP
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\19.BMP
STRUCTURE OF MEMBRANES
PREPARATION
MEMEBRANES PREPARATON
 
 
1.THE POLYMER IS DISSOLVED  IN A SOLVENT
2.THE POLYMER SOLUTION IS CAST ON A SUITABLE SUPPORT
(POROUS OR NONPOROUS)
3.SOLVENT IS ALLOWED  TO EVAPORATE IN AN INTER ATMOSPHERE
4. ALLOWING THE DENSE MEMBRANES TO BE OBTINED
1. A CAST FILM  (POLYMER AND SOLVENT) IS PLACED IN
A VAPOUR ATMOSPHERE OF A NONSOLVENT
SATURATED IN THE SAME SOLVENT
3.NONSOLVENT START PENETRATE THE CAST FILM
4.THE CAST FILM IS ALLOWED TO EVAPORATE
2. THE HIGH SOLVENT CONCENTRATION IN THE VAPOUR
PHASE PREVENTS THE EVAPORATION OF SOLVENT
FROM THE CAST FILM
1.THE POLYMER IS  DISSOLVED IN A MIXTURE
OF SOLVENT AND NONSOLVENT
2.SINCE THE SOLVENT IS MORE VOLATILE THAN
         NONSOLVENT,THE COMPOSITION SHIFTS DURING
EVAPORATION TO HIGHER
NONSOLVENT AND POLYMER CONTENT
1.A SOLUTION OF POLYMER INA MIXED OR SINGLE SOLVENT
 IS COOLED TO ENABLE PHASE SEPARATION TO OCCURE
2. THE SOLVENT EVAPORATE FROM MEMBRANE
 AND POROUS OCCUR
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\1.BMP
1.   POLYMER SOLUTION
IS CAST ON THE SUITABLE
 SUPPORT
2.   POLYMER SOLUTION
IS IMMERSED IN A
COAGULATION BATH
CONTAINING
NONSOLVENT
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\2.BMP
C:\Documents and Settings\admin\Pulpit\Nowy folder\3.BMP
Wąskie poziomeZygzak
top layer
poroussupport
(polyester)non- woven
permeatechannel
Interfaced polymerisation
1.Polymerisation reaction occurs between two very reactive monomers
at the interface of two immiscible solvents
2.The support layer is immersed in an aqueous solution
containing a reactive monomer
3.Then film is immersed in the second bath containing a water-immiscible solvent
In which another reactive monomer has been dissolved
4.The two reactive  monomers , react with each other
to form a dense polymeric toplayer
Dip-coating
1. An asymmetric membrane , is immersed in the coating solution,
Containing the polymer and monomer
2.The concentration of the solute in the solution being low
3.When the asymmetric membrane is removed from the bath
containing the coating material and the solvent , a thin layer
 of solution adheres to it
4.The film is then put in an oven ,where the solvent evaporates
and where crosslinking also occurs
Plasma polymerisation
1.The plasma being obtained  by the ionisation of a gas by means
of an electrical discharge at high frequencies up to 10 MHz
 2.On entering the reactor the gas is ionised
3.The reactants are supplied  separately to the reactor
4.All kinds of radicals will be formed through colisions  with
            the ionised gas , which are capable of reeacting with each other
5.the  resulting products will precipitate when
their molecular weight becomes to high
Modification of homogeneousdense membranes
Modification can drastically change intrinsic
properties of materials ,
Especially when the ionic groups are introduced