С определением первапорации разобрались, теперь нужно понять на кой черт она вообще нужна. Первапорация разделяет смеси жидкостей и успешно конкурирует в этом плане с традиционными способами разделения жидкостей по типу дистилляции или ректификации (если нужно будет, напишу об этих способах подробнее) за счет того, что ПВ потребляет значительно меньше электроэнергии, не требует дополнительных реагентов, которые часто довольно токсичны (азеотропная перегонка), да и оборудование для ПВ более компактное. Это выглядит и без того крайне привлекательно, а если вспомнить тот занимательный факт, что ПВ способна разделять азеотропные смеси (знаем, что это такое?), смеси термически неустойчивых веществ и веществ с близкими температурами кипения (это всё - колоссальные проблемы дистилляции и ректификации) так вообще сказка.

ПВ можно применять как самостоятельный способ очистки, как способ очистки, совмещенный с чем-либо ещё (например, совмещенный процесс "дистилляция + первапорация"). Если совместить ПВ с проведением реакции, то открываются широкие горизонты. Например, всем известная реакция этерификации (образование сложного эфира из спирта и кислоты) сейчас крайне распространена в промышленности (и Россия (как и СНГ в целом) не исключение). Применение первапорации приводит к значительному увеличению конверсии (степени превращения исходных веществ в продукты) в этой реакции.
Схематично реакция этерификации выглядит так:

Спирт + кислота = сложный эфир + вода

Вспоминаем школьный курс по химии эдак за 8й класс. Наверное, слышали что-то о химическом равновесии? Так вот есть некоторый предел конверсии реакции, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной (актуально для обратимых реакций). А если из реакционной смеси забирать какой-то продукт, то реакция пойдет дальше, равновесие смещается. Изымаем из смеси воду или эфир и спирт с кислотой продолжают реагировать. Круто!

Фиолетовый прямоугольник слева - ячейка для реакции образования эфира. Справа - первапорационная ячейка, где отделяется вода или эфир от реакционной смеси. Потом ретентат (то, что не прошло через мембрану) возвращается обратно в реактор и реакция продолжается.

Наконец дошли до примеров различных материалов, из которых делаются мембраны. Существуют коммерческие мембраны на основе поливинилового спирта (PERVAP 1000, 1005), полиэфиримида (селективный слой мембраны UltemR-1000), альгината натрия, которые способны забрать воду; а также мембраны на основе полидиметилсилоксана и производных полифениленоксида, селективные к органическим эфирам. Конкретно полидиметилсилоксановые мембраны проявляют значительную селективность к этилацетату.
Мембраны перед использованием подвергаются модификации, но об этом в следующих постах

На этом пока всё, небольшой пост. При написании использовались открытые источники, но сам текст напечатан моими ручками, поэтому тег [моё] все-таки уместен. Дальше будет больше, поэтому интересуйтесь мембранами. Они могут показаться какими-то простенькими на фоне простоты написанного, но поверьте, здесь лежит очень много всего порой крайне не очевидного, сложного и в то же время интересного.

Пористые мембраны разделяют частицы в зависимости от их размера. Крупные частицы не пройдут сквозь мелкие поры, логично.

Непористые мембраны способны разделять частицы близких размеров. Проще говоря, пример: есть два вещества – одно растворяется в мембране и проходит сквозь нее, а второе – нет.

Жидкие мембраны работают сугубо за счет курьера переносчика. Молекула-переносчик крайне избирательно поглощает вещество (забирает ТОЛЬКО свой заказ) и уносит его сквозь мембрану (заказчику).

По форме мембран.

Существуют мембраны жидкие и твердые. Твердые разделяются на плоские, рулонные, трубчатые, половолоконные (полые волокна) и капиллярные мембраны. Жидкие - на свободные, импрегнированные (ну и что за странные слова опять появились?) и эмульсионные.

Рассмотрим твердые мембраны.

Плоские мембраны выглядят как лист бумаги (глянцевой или матовой) или полотно. Исходная смесь подается с одной стороны плоскости листа, а пермеат (напомню, пермеат - это то, что мы получаем на выходе, после разделения) с другой стороны плоскости.

Рулонные мембраны собраны в рулоны (логично, да?). В них разделение происходит вдоль этого рулона. Представь себе стержень, вдоль которого проходит смесь, или просто посмотри на картинку, которую я взял из просторов интернета (Рулонные мембранные элементы (фото Е. Зубковой)). Так вот это оно самое.

Трубчатые мембраны - это по сути толстые цилиндры с диаметром 5-15 мм и длиной 1-2 м. Фото тоже нагло взято из сети (на сайте Membrane Engeneering Systems)

Капиллярные мембраны - те же трубчатые, но цилиндры очень тонкие, диаметр трубочек 0,5-5,0 мм.

Половолоконная мембрана - это мембрана, которая состоит из полых волокон (спасибо, кэп). Опять же трубочки диаметром 1 мм, но уже с пористыми стенками, через которые и происходит разделение. Применяется два режима очистки с помощью этих мембран: погружение колонки с этими волокнами в исходную смесь и пропускание этой жидкости сквозь колонку. Фото взято с сайта Аквафор.

Теперь рассмотрим формы жидких мембран.

Укажу, что переносчики тут не рассматриваются, но без них разделение жидкими мембранами неэффективно и не селективно. Оставлю на будущее.

Свободные жидкие мембраны - просто жидкости (растворители), у которых плотность отлична от плотности разделяемой смеси. Если очень просто и схематично, то выглядит это как показано на рисунке снизу. Красная область снизу - свободная жидкая мембрана, которая специфично переносит только желтые квадраты. Объем мембраны сильно утрирован, в среднем толщина слоя мембраны составляет 1 мм.

Импрегнированные жидкие мембраны - это пропитанные жидкостью пористые пленки или волокна. По сути те же твердые мембраны, но с особой пропиткой. В этом случае толщина жидкой мембраны составляет примерно 100 мкм.

Эмульсионные жидкие мембраны - образования, которые вводят в исходную смесь, например, в воду. Эти образования - это капли некоторого органического растворителя, в которых заключены еще более мелкие капли, например, воды. Чтобы эти "большие" капли не распадались, при их приготовлении вводится ПАВ (поверхностно активное вещество). Приготовление этих жидких мембран осуществляется отдельно.

И наконец по структуре мембран.

Мембраны подразделяются на симметричные (изотропные) и ассиметричные (анизотропные, композиционные).

Симметричные мембраны отличаются равномерностью и отсутствием градиентов плотности, размеров пор (при наличии). На рисунке снизу идеализировано изображена пористая симметричная мембрана. Толщина мембраны прямо пропорциональна сопротивлению и обратно - производительности, соответственно, необходимо придумать способ уменьшить толщину мембраны, но не потерять ее прочность, иначе она попросту развалится.

Ассиметричная мембрана (чаще композиционная) состоит из нескольких неоднородных слоев. Один выполняет роль селективного слоя (кондуктор, проверяющий билеты), а второй - подложки, придающей механической прочности мембране (охранник за спиной). За счёт такой поддержки можно уменьшать толщину селективного слоя до 0,5-5 мкм, благодаря чему значительно увеличивается производительность мембран.

На этом пока всё.

Надеюсь, не отнимут тэг "Моё" за то, что взял из интернета несколько фотографий реальных мембран для демонстрации. Всё-таки текст написан полностью мной + иллюстрации 6 шакалов из 10 и сделанные местами через пятую точку тоже мои.

Когда я задумывал этот пост, предполагалось, что здесь вместится классификация, получение и даже применение. Но на середине написания мне показалось, что этого будет достаточно пока. Я постарался учесть все комментарии прошлого моего поста, получилось как получилось. Возможно, к третьему часу написания этого поста глаз замылился.

Прошу ваши комментарии, я все еще не определился с тем, чтобы однозначно продолжать рассказывать о мембранах.

Добро пожаловать в мембранный пост.
По содержанию это будет, в первую очередь, пост о мембранной технологии Gore–Tex.
Другие мембранные технологии буду рассматривать в сравнении с той, которая мне лучше знакома.
Постараюсь ничего не рекламировать, и объективно поговорить, как о плюсах, так и о минусах разных "игроков" рынка.
Сперва начну с общих понятий и истории, а уже потом перейду к технологии, конечным продуктам и популярным мифам о мембране в одежде и обуви.

Что такое климатическая мембрана?

Если по какой–то причине у вас появилась потребность защищаться от капризов недружелюбной планеты в виде дождя, снега, н̶̶а̶̶ш̶̶е̶̶с̶̶т̶̶в̶̶и̶̶я̶̶ з̶̶о̶̶м̶̶б̶̶и̶̶, ветра и прочих неприятностей, и, при этом сохранять физическую активность без риска взмокнуть изнутри или перегреться — то вы так или иначе столкнётесь с климатическими мембранами.

Готовых изделий(скажем, дождевиков) сделанных целиком из материала мембраны никто не изготавливает.
Непосредственно сама мембрана, в зависимости от технологии, либо наносится на внутреннюю часть внешнего синтетического материала раствором, либо является частью текстильного многослойного ламината.

Тонкий слой мембраны (менее 0,01 мм) не может противостоять деформации и его необходимо защищать от механической деформации.

Мембранные технологии обычно жонглируют тремя характеристиками:

1) Степень водонепроницаемости (waterproofness или water resistance).

2) Дышащая способность или паропроницаемость (breathability) — что подразумевает под собой способность к отводу испарений с поверхности кожи и/или к транспортировке влаги (пота) на наружную поверхность изделия.

3) Воздухопроницаемость (air permeability) — способность материала пропускать через себя объём воздуха. Чем ниже величина, тем выше ветрозащитные свойства. Чем выше воздухопроницаемость — тем ниже водонепроницаемость, и тем выше паропроницаемость.
И здесь кроется заблуждение и одна из причин недопонимания между технологией и отечественным неискушенным потребителем, для которого "дышит" — значит скорее "проветривается", т.е. пропускает воздух.
Большинство же климатических мембран всё–таки нацелены также на ветрозащиту, а значит на минимизацию "воздухопроницаемости" при сохранении "паропроницаемости".

4) Иногда к этому списку добавляют "теплоизоляцию", но эта характеристика скорее относится к конечному изделию и использованному утеплителю. Тонкий слой мембраны (обычно не толще 0,01 мм) влияет на сохранение тепла лишь косвенно — под влиянием характеристик описанных выше.

Зачем?

Перед тем, как продолжить, сразу обозначу главный спойлер, после которого многим можно дальше всю эту телегу не читать.

Если самая высокая физическая активность, которой когда–либо подвергался %username% — это забег от метро до маршрутки в день зарплаты, а самое неблагоприятное путешествие — это прогулка в ненастный день между барами в ДС2... То рекомендовать к покупке в городе вещь с дорогой климатической мембраной можно только гражданам, которые хотят и имеют возможность повыёбываться(прямо, как я) и показать, какие они технологичные засранцы. Особенно, что касается верхней одежды. С обувью чуть иначе. Рынок намного шире, и ходить зимой в городе в обуви мембраной — для меня давно стало обязательным условием комфорта. Но... Это уже субьективные моменты — вернёмся к ним позже.

Во всяком случае, стоит помнить, что мембранная одежда и обувь будут менее водонепроницаемыми, чем изделия из резины, и менее дышащими, чем изделия из технологичных материалов без мембраны.
Т.е. мембрана — это всегда компромисс между этими показателями, который помогает достигать оптимального микроклимата во время борьбы со стихией. Всяческие аутдорщики разной степени контузии: от фри–райдеров до высотных альпинистов — не дадут соврать.

Кровельная мембрана относится к одной из разновидностей рулонных материалов для обустройства гидроизоляционного слоя. Однако данные полотна намного опережают битумные материалы по популярности и достоинствам. Полимерная кровельная мембрана предназначена для обустройства кровли плоского и пологого типа. Изделия изготавливаются на базе полимеров с примесью пластификаторов, которые повышают гибкость полотен. Для более надежной прочности мембрана армируется сеткой из полиэстера либо стекловолокон.

Достоинства и недостатки мембранной кровли

В настоящее время полимерная мембрана является достаточно распространенным материалом. Покрытие обладает очень высокой устойчивостью к любым условиям климата. Если сравнивать кровельную мембрану с традиционными рулонными материалами на основе битума и полимеров, то можно отметить следующий ряд положительных особенностей полотен:

· долговечность уложенного покрытия;

· благодаря огнестойким компонентам, мембрана полностью соответствует всем нормам противопожарной безопасности;

· тепло- и гидроизоляция кровли;

· мембрана хорошо пропускает пар, предотвращая образование конденсата в кровельном пироге;

· хорошо переносит любые погодные условия;

· термоустойчивость материала позволяет использование при любых температурах окружающей среды;

· хорошая эластичность;

· устойчивость к высокому уровню влажности;

· стойкость к ультрафиолетовому излучению;

· малый вес покрытия, не создает большую нагрузку на несущие конструкции;

· монтаж покрытия допустим на различные наклонные поверхности;

· высокий уровень прочности уложенного покрытия дает возможность для возведения на поверхности кровли площадок для отдыха и развлечений, озеленения крыши и т.п.;

· возможность укладки дополнительных защитных слоев;

· широкий ассортимент мембранного покрытия позволяет подобрать не только качественный материал, но и выбрать подходящий цвет и структуру поверхности.

Однако помимо большого перечня преимуществ мембранное покрытие имеет и определенные недостатки, среди которых можно отметить следующие:

· высокая цена, но она полностью оправдывается длительностью эксплуатации покрытия ;

· предрасположенность к разрушительному воздействию растворителей, масел, составов на основе битума и некоторых химикатов, этот нюанс необходимо учесть перед началом обустройства кровельного покрытия;

· присутствие летучих веществ в составе некоторых разновидностей полотен, которые под воздействием высоких температур могут испаряться в окружающую среду, нанося тем самым нежелательные последствия.

Виды кровельных мембран

Полимерные полотна различаются содержащимися компонентами состава и назначением. В связи с чем, при обустройстве кровельного покрытия следует детально ознакомиться со всеми характеристиками гидроизоляционного материала, для выбора наиболее подходящего и долговечного покрытия. Каждая из разновидностей мембраны изготавливается из определенных полимерных составов и имеет свои особенности.

https://tn-roof.ru/vse-o-membrannoj-krovle/