Membrana artificiale
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b6/Membrane12.jpg/310px-Membrane12.jpg)
Una membrana artificiale, anche chiamata membrana sintetica, è una membrana preparata per la separazione di elementi in laboratorio e nell'industria. La sua parte attiva, che permette il trasporto selettivo del materiale, consiste solitamente di polimeri (ad esempio polisulfone, polietersulfone, acetato di cellulosa, poliammide, o poliacrilonitrile) o materiale inorganico (ad esempio allumina, vetro borosilicato, o acciaio al zirconio). Una membrana potrebbe contenere parti ausiliarie per il supporto meccanico, il drenaggio, rattoppo, ecc. Rispetto alla comune filtrazione, la filtrazione a membrana permette di trattenere particelle di dimensioni molto minori (ad esempio batteri, molecole, e ioni).
Preparazione delle membrane
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/18/Spiral_flow_membrane_module.svg/510px-Spiral_flow_membrane_module.svg.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Reverse_osmosis_membrane_element_layers.jpg/310px-Reverse_osmosis_membrane_element_layers.jpg)
Le membrane possono essere preparate nella forma di fogli piani, tubi, capillari e fibre cave. I metodi di preparazione delle membrane artificiali sono:
- per sinterizzazione
- per precipitazione da evaporazione
- per precipitazione termica
- per stiramento da un film polimerico
- per estrazione
- per via elettrochimica (col processo elettrochimico chiamato etching)
Dopo la preparazione, le membrane possono essere assemblate in:
- sistemi a piatto e telaio (plate & frame, con arrangiamento analogo alla filtropressa)
- moduli a spirale (spiral flow membrane module)
- moduli a fibre cave (hollow fiber membrane module): in tubi o fibre da 0,25÷2,5 mm di diametro, assemblate assieme a formare il modulo in configurazione rettilinea o ad U.
- moduli tubulari (tubular membrane module): con tubi di diametro maggiore di 3 mm, in genere assemblati in geometri a fascio tubiero e mantello (shell and tube)[1].
Materiali impiegati
Le membrane artificiali vengono realizzate con polimeri organici o con materiale inorganico. Ecco alcuni materiali impiegati:
- Polimeri organici
- Polisolfone (PS)
- Polietersolfone (PES)
- Acetato di cellulosa (CA)
- Poliammide (PA)
- Polivinildedefluoruro (PVDF)
- Poliacrilonitrile (PAN)
- Materiali inorganici
- Allumina gamma
- Allumina alfa
- Vetro borosilicato
Applicazioni
Le membrane sono impiegate in un ampio spettro di operazioni, come la microfiltrazione, l'ultrafiltrazione, la nanofiltrazione, l'osmosi inversa, la pervaporazione (rimozione di componenti volatili da non-volatili), la concentrazione (rimozione di un solvente da un soluto), la separazione di gas, la dialisi, l'elettrodialisi, e la cromatografia.[2] Le applicazioni dipendono dal tipo di funzionalità incorporata nella membrana, che si possono basare sull'esclusione in base alle dimensioni, l'affinità chimica o l'elettrostatica.
Le applicazioni tipiche nelle quali sono state usate le membrane sono la depurazione delle acque, la rimozione dei microorganismi nei latticini, la desalinizzazione dell'acqua, la deidrogenazione del gas naturale, l'emodialisi o come componente delle pile a combustibile.
Note
- ^ La geometria a fascio tubiero e mantello è quella utilizzata dagli scambiatori di calore a fascio tubiero e mantello.
- ^ Membrane Filtration Systems - Spiral Wound Polymer Ceramic Membranes Archiviato il 28 marzo 2009 in Internet Archive.
Bibliografia
- (EN) Robert Perry, Don W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8ª ed., McGraw-Hill, 2007, ISBN 0-07-142294-3.
- (EN) Warren McCabe, Julian Smith, Peter Harriott, Unit Operations In Chemical Engineering, 6ª ed., Tata Mcgraw Hill Publishers, 2005, pp. 857-901, ISBN 0-07-060082-1.
- (EN) João G. Crespo, Karl W. Böddeker, Membrane processes in separation and purification, Springer, 1994, ISBN 0-7923-2929-5.
Voci correlate
- Membrana semipermeabile
- Membrana ceramica
- Filtrazione (chimica)
- Apparecchiature chimiche
- Processo a membrana
- Distillazione a membrana
Altri progetti
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