vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestift-289Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYПРИМЕНЕНИЕ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН В ПРОЦЕССАХ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО ОСМОСАAPPLICATION OF TRACK MEMBRANES IN PROCESSES OF DIRECT AND REVERSE OSMOSISКозловскийА. Л.KozlovskiyA. L.

магистр естественных наук, исполняющий обязанности заведующего лабораторией физики твердого тела, Астанинский филиал Института ядерной физики

Master of Science, Acting Head of the Laboratory of Solid State Physics, Astana branch of the Institute of Nuclear Physics

artem88sddt@mail.ruБоргековД. Б.BorgekovK. K.

магистр технических наук, инженер технологической лабораторией трековых мембран, Астанинский филиал Института ядерной физики

Master of Engineering, engineer of the Technological laboratory of track membranes, Astana branch of the Institute of Nuclear Physics

borgekov.daryn@gmail.comЗдоровецМ. В.ZdorovetsM. V.

кандидат физико- математических наук, руководитель лаборатории инженерного профиля, Евразийский национальный университет имени Л. Н. Гумилева

Ph. D. (Physics and Mathematics), Head of the Laboratory of engineering profile, L.N. Gumilyov Eurasian National University

mzdorovets@gmail.comАрхангельскиЕ.ArkhangelskyE.

профессор

Professor

yelyzaveta.arkhangelsky@nu.edu.kzШумскаяЕ. Е.ShumskayaA. E.

научный сотрудник отдела криогенных исследований

Researcher in Cryogenic Research Division

lunka7@mail.ruКанюковЕ. Ю.KaniukovE. Yu.

ведущий научный сотрудник отдела криогенных исследований

Leading Researcher in Cryogenic Research Division

ka.egor@mail.ruИнститут ядерной физики, Алматы Евразийский национальный университет имени Л. Н. Гумилева, АстанаInstitute of Nuclear Physics, Almaty L. N. Gumilyov Eurasian National University, AstanaИнститут ядерной физики, Алматы Уральский Федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, ЕкатеринбургInstitute of Nuclear Physics, Almaty Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin, EkaterinburgШкола инженерии, Назарбаев университет, АстанаSchool of Engineering, Nazarbayev University, AstanaНаучно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению, МинскScientific and Practical Materials Research Center of the National Academy of Sciences of Belarus, MinskНаучно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению, Минск,Scientific and Practical Materials Research Center of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk201730042017014551Copyright © Козловский А.Л., Боргеков Д.Б., Здоровец М.В., Архангельски Е., Шумская Е.Е., Канюков Е.Ю., 20172017Козловский А.Л., Боргеков Д.Б., Здоровец М.В., Архангельски Е., Шумская Е.Е., Канюков Е.Ю.Kozlovskiy A.L., Borgekov K.K., Zdorovets M.V., Arkhangelsky E., Shumskaya A.E., Kaniukov E.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/289

Рассмотрена методика получения полиэтилентерефталатовых трековых мембран с асимметричной (конусообразной) формой поры с применением ионно-трековой технологии. Метод состоит из двух основных этапов: облучения быстрыми тяжелыми ионами и одностороннего травления латентных треков. С помощью сканирующей электронной микроскопии поверхностей и поперечных сечений мембран, полученных при различных временах травления, охарактеризованы форма и размеры отдельных пор трековых мембран. На основании этих результатов определена временная зависимость диаметров основания и вершины конуса асимметричных пор. По результатам исследования асимметричных трековых мембран с порами конической формы путем измерения степени гидрофильности, производительности по воздуху и воде была установлена возможность применения мембран для прямого и обратного осмоса. На основе анализа прочности на разрыв под нагрузкой с медленно меняющимся давлением определено давление, которое способна выдержать мембрана, а также установлена зависимость характеристик прочности образцов от их пористости. Моделирование осмотических процессов в растворе NaCl продемонстрировало эффективность трековых мембран для прямого и обратного осмоса и показано влияние параметров мембран на их производительность и степень очистки воды.

 

A method of design of polyethylene terephthalate track membranes with asymmetric (conic) pores shaped by ion-track technology was considered. The method consists of two main stages: irradiation by swift heavy ions and one-sided etching of latent tracks. The shape and dimensions of individual pores of track membranes were defined by scanning electron microscopy of surfaces and cross-sections of membranes prepared with different etching times. Based on these results, time dependencies of cone bases and apex diameters of asymmetrical pores were determined. The possibility of the membranes application for direct and reverse osmosis was determined according to the results of investigations asymmetric track membranes with conic shape pores by means of measuring of hydrophility, air and water performance. Based on the analysis of tensile strength under loading with slowly changing pressure, the maximum pressure value that the membrane could stare was determined, as well as the dependence of the strength characteristics on the samples porosity. Simulation study of osmotic processes in NaCl solution efficiency of the track membranes for the direct and reverse osmosis was demonstrated and the influence of membrane parameters on their performance and the degree of water purification was showed.

 

трековые мембраныионо-трековая технологияосмосtrack membranesion-track technologyosmosisReferencesOganessian, Yu. Ts. Track-etched membranes in biomedical and biotechnological processes / Yu. Ts. Oganessian, S. N. Dmitriev, Yu. E. Penionzhkevich // Works of International school-seminar on heavy ion physics “International workshop on applied nuclear physics research”. – Dubna, 1997. – P. 278.Oganessian Yu.Ts., Dmitriev S.N., Penionzhkevich Yu.E. Track-etched membranes in biomedical and biotechnological processes. Works of International school-seminar on heavy ion physics “International workshop on applied nuclear physics research”. Dubna, 1997, p. 278.Дифракционные фильтры на основе полиамидных и полиэтилентерефталатных трековых мембран / А. В. Митрофанов [и др.] // Журн. техн. физики. – 2006. – Т. 76, № 9. – С. 121–127.Mitrofanov A.V., Apel R.Yu., Blonskaya I.V., Orelovich O.L. Diffraction filters based on polyimide and poly(ethylene naphthalate) track membranes. Technical Physics, 2006, vol. 51, no. 9, pp. 1229–1234. Doi:1063784206090209Cao, L. Fabrication and investigation of single track-etched nanopore and its applications / L. Cao, Y. Wang // Radiation Measurements. – 2009. – Vol. 44, N 9–10. – P. 1093–1099.Cao L., Wang Y. Fabrication and investigation of single track-etched nanopore and its applications. Radiation Measurements, 2009, vol. 44, no. 9–10, pp. 1093–1099. Doi:10.1016/j. radmeas.2009.10.064Characterization of novel forward osmosis hollow fiber membranes / R. Wang [et al.] // J. Membr. Sci. – 2010. – Vol. 355, N 1–2. – P. 158–167.Wang R., Shi L., Tanga Y.Ch., Choua Sh., Qiub Ch., Fanea A.G. Characterization of novel forward osmosis hollow fiber membranes. Journal of Membrane Science, 2010, vol. 355, no. 1–2, pp. 158–167. Doi: 10.1016/j.memsci.2010.03.017Mi, B. Chemical and physical aspects of organic fouling of forward osmosis membranes / B. Mi, M. Elimelech // J. Membr. Sci. – 2008. – Vol. 320, N 1–2. – P. 292–302.Mi B., Elimelech M. Chemical and physical aspects of organic fouling of forward osmosis membranes. Journal of Membrane Science, 2008, vol. 320, no. 1–2, pp. 292–302. Doi: 10.1016/j.memsci.2008.04.036

The authors declare that there are no conflicts of interest present.