Характеристика мембраны: Характеристика мембраны – Энциклопедия по машиностроению XXL

Содержание

Климатическая мембрана

Выбор современной влагозащитной одежды станет простой и приятной процедурой, если разобраться в особенностях высокотехнологичных материалов, которые применяют для ее производства. К таким материалам, в частности, относятся климатические мембраны. Эта статья расскажет о том, зачем нужны климатические мембраны и как они работают

В какой одежде теплее? Кто-то скажет в пуховой, а кто-то станет  рассуждать о толщине и количестве слоев. Один свяжет «сугрев» с алкоголем, а второй, напротив, сообщит, что «надо меньше пить» и больше двигаться. Каждый будет по-своему прав, но никто не будет спорить, что какой бы ни была одежда, она должна быть сухой. В промокшей насквозь одежде тепло не будет.

Не допустить промокания  одежды, обеспечить комфорт при любых видах активности в различных климатических условиях помогают современные мембранные технологии.

Термин «мембрана» имеет множество значений и широко используется в науке и технике.

Специальные материалы с таким названием применяются и в одежде — их часто называют климатическими мембранами.

В промокшей насквозь одежде тепло не будет

Одной из главных задач мембранной одежды является защита человека от внешней влаги — дождя, мокрого снега, водяных брызг. В процессе развития технологий эта задача решалась путем использования различных непромокаемых материалов — от шкур животных до резины и полиэтилена. Всем известно, что в резиновых сапогах можно стоять в воде без риска промочить ноги, а тонкая полиэтиленовая накидка спасет от любого дождя, не пропустив сквозь себя ни одной его капли.

Так работает полностью непромокаемый материал: вода не попадает внутрь, а пар не выходит наружу

Однако опытные туристы, да и просто наблюдательные люди, заметили, что под одеждой, не пропускающей влагу, быстро становится мокро, даже если снаружи светит яркое солнце.

Почему так происходит? Откуда берется эта влага, да еще в таких количествах, которое не всякий дождь обеспечит?

Ответ на этот вопрос дает физиология. Незаметно для себя каждый из нас выдыхает за сутки в виде пара около 400 мл воды — это почти два стакана. Примерно столько же — около 600 мл воды в сутки — так же незаметно выделяется через кожные покровы в виде испарений. И если водонепроницаемая одежда препятствует их рассеиванию в окружающем воздухе, то влага накапливается, конденсируется и увлажняет одежду изнутри.

Значительно большее количество влаги выделяется человеком, если он занимается активной деятельностью — физической работой или спортом. Объем влаги, точнее, самого настоящего пота, который выделяет организм человека в жаркую погоду или при физической нагрузке, составляет около 1,5 литров в час. В этом случае одежда промокает намного быстрее, за считанные минуты. А при использовании в качестве влагозащиты резиновых покрытий или полиэтилена блокировка испарений настолько эффективна, что под одеждой очень скоро становится мокро, даже если человек неподвижен.

Сравнительные объемы различных видов испарений влаги человеком

Как же избавиться от лишних испарений под одеждой? Самый простой вариант — вовремя раздеться. Но тогда придется мокнуть под дождем. «Вода, вода, кругом вода» — поется в песне, и эта песня, оказывается, не только про пароходы.

Как не пропустить к телу влагу снаружи и в то же время  отвести от тела его собственные испарения? Каким должно быть препятствие для влаги, которому одновременно предъявляются два взаимоисключающих требования? Иными словами, какой должна быть одежда, которая пропускала бы влагу только в одну сторону — наружу?

Ответ на этот вопрос и дает климатическая мембрана — тонкая пленка, обладающая «волшебным» свойством пропускать влагу избирательно.

Существует два основных типа мембран, отличающихся друг от друга принципом действия, — поровые и беспоровые. Рассмотрим их особенности подробнее.

Поровая мембрана

Избирательная транспортировка влаги поровой мембраной происходит благодаря структурным особенностям воды.

Мы знаем, что вода может находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Поровая мембрана работает с двумя из них: газообразным и жидким, то есть с паром и водой. Пар требуется отвести от тела человека в окружающую среду, а воду снаружи, наоборот, не пустить к телу.

Известно, что молекула воды остается неизменной во всех агрегатных состояниях. Чем же тогда отличаются друг от друга эти состояния? Основное отличие заключается в разном расстоянии между молекулами. В водяном паре молекулы воды находятся на очень большом расстоянии друг от друга и поэтому почти не взаимодействуют. В воде эти молекулы расположены намного теснее — на расстояниях, где уже действуют силы взаимного притяжения и поверхностного натяжения, не дающие им отрываться друг от друга.

Строение молекулы воды и водяной капли

Большие объемы воды легко могут быть разделены на довольно мелкие «фрагменты», которые мы называем каплями. Из таких капель и состоит дождь. Но в каждой капле все равно много молекул. Молекулы расположены близко друг к другу, и, чтобы разорвать эти связи и превратить капли в пар, требуется значительная энергия. С такой задачей, например, отлично справляется чайник. Турист, к сожалению, тоже иногда напоминает устройство для кипячения воды, причем неотключаемое.

Итак, назначение мембраны — не пропускать под одежду воду в виде капель и одновременно «дышать», то есть пропускать водяной пар — отдельные свободные молекулы той же воды. Решение такой задачи не выглядит сложным: достаточно снабдить непроницаемую пленку отверстиями нужного размера — и мембрана готова. Но несмотря на простоту идеи, ее техническая реализация требует серьезных научных и технологических усилий. Отверстия «молекулярного» размера не насверлить дрелью. Поэтому не спешите в мастерскую и пожалейте ваши тапочки — мембранной обуви из них все равно уже не выйдет.

«А мы пойдем другим путем». Ну, или похромаем

Производители мембран обладают иным инструментарием. Они используют полимеры и ученых, которые знают, что такое полимеры и с помощью каких физико-химических манипуляций из них получаются мембраны. Ну, или, по крайней мере, делают вид, что знают.

По информации одного из лидеров этой отрасли — американской компании W. L. Gore & Associates, — поровая мембрана GORE-TEX®, полученная при особом растяжении полимера политетрафторэтилена, имеет миллиарды микроскопических отверстий, каждое из которых примерно в 700 раз больше молекулы воды, но в 20 000 раз меньше капли. Эти отверстия и есть поры. Отсюда и название поровых мембран.

Молекулы пара свободно проникают через поры мембраны, но для капли воды эти поры слишком малы

Такая мембрана напоминает решето, но оно, в отличие от обычного деревенского решета, в котором «воду не носят», создано специально для воды.

Итак, поровая мембрана — это тонкая пленка с мельчайшими порами, то есть отверстиями такого размера, через которые свободно проходят молекулы пара, но не могут пройти капли воды.

Беспоровая мембрана

Этот тип мембраны, который еще называют гидрофильным, то есть «любящим воду», не имеет пор, что и отражено в названии. Транспортировка влаги через такую мембрану осуществляется методом диффузии.

Беспоровая мембрана больше напоминает не решето, а губку, только с очень мелкой структурой. Она, в отличие от поровой мембраны, транспортирует через себя не пар, а воду, которая просачивается сквозь губчатую структуру мембраны с одной ее поверхности на другую, условно — с изнаночной стороны на лицевую.

Транспортировка влаги беспоровой мембраной: 1. Испарение. 2. Конденсация влаги на внутренней поверхности мембраны. 3. Мембрана. Зона транспортировки влаги.

 4. Испарение влаги в окружающую среду

Испарения от человеческого тела (1) сначала достигают  внутренней (изнаночной) поверхности беспоровой мембраны, оседают на ней в виде водяного конденсата (2) и пропитывают мембрану насквозь. Только после этого беспоровая мембрана начинает работать, то есть транспортировать влагу (3). Влага с изнаночной стороны просачивается сквозь беспоровую мембрану и испаряется с наружной поверхности ткани в окружающую среду (4).

Необходимые условия для правильной работы мембран

Из описания принципов работы мембран можно сделать вывод, что поровая мембрана одинаково хорошо транспортирует пар как наружу, так и внутрь, а беспоровая так же поступает с водой. В чем же тогда польза от мембран? Что заставляет их транспортировать влагу в нужном направлении?

1. Разница парциальных давлений

Главным и непременным условием работы обоих типов мембран является разница парциальных давлений водяных паров с разных сторон мембраны.

К счастью, для понимания работы мембран не требуется объяснения термина «парциальный», поэтому скажем проще: транспортировка влаги всегда осуществляется в ту сторону, где давление пара меньше.

Направление транспортировки влаги зависит от разницы давления пара внутри и снаружи мембраны

Из этого следует, что если, по каким-то причинам, давление водяного пара снаружи окажется больше, чем давление пара внутри, то мембрана  будет транспортировать влагу в обратном направлении, то есть к телу человека. Такое может произойти, например, в сауне, если зайти туда в мембранной одежде. Не ходите.

Транспортировка влаги мембраной всегда осуществляется в сторону с меньшим давлением пара

2. Влажность окружающего воздуха

В условиях высокой влажности значительно лучше работают поровые мембраны. Такие мембраны также нормально функционируют, если на одежде открыта вентиляция.

Беспоровые мембраны хорошо работают при большой разнице давлений паров, то есть если внутри куртки достаточно влажно, а воздух снаружи относительно сухой. Однако  при открытой вентиляции эти мембраны резко снижают свою эффективность.

3. Температура окружающего воздуха

Беспоровая мембрана не любит низких температур. Если  ее собственная температура падает ниже нуля градусов, то вода, пропитывающая мембрану, замерзает, и транспортировка влаги практически прекращается. Поровая мембрана, которая транспортирует не воду, а пар, в условиях низких температур имеет преимущество перед беспоровой.

4. Механическая и структурная целостность мембраны

Беспоровая мембрана прочнее и долговечнее поровой. Поровая мембрана  довольно быстро теряет свою эффективность из-за засорения пор, связанного с неправильной эксплуатацией и уходом.

Однако сколь угодно высокие технические характеристики мембраны могут оказаться бесполезными, если при изготовлении одежды были допущены технологические просчеты. В конечном счете эффективность мембранной одежды зависит не только от мембраны, но и от множества других факторов: качества обработки и проклейки швов, использования специальных водоотталкивающих (гидрофобных) покрытий, правильного ухода  и т. д.

Основные эксплуатационные характеристики мембран

Итак, главная задача мембран — обеспечить комфортный уровень влажности под одеждой. Исходя из этого характеристики мембран определяются по двум основным параметрам:

  1. Водонепроницаемость — способность мембраны не пропускать воду. Эта величина указывается в миллиметрах и характеризует высоту водяного столба, давление которого мембрана выдерживает без протечки. То есть протечь может любая мембрана, абсолютной водонепроницаемости не существует, поэтому вопрос лишь в том, при каких условиях мембрана «потечет». Приемлемая величина водонепроницаемости начинается со значения 10 000 мм высоты водяного столба, но для одежды, к которой предъявляются серьезные требования, эта величина должна быть не менее 20 000 мм.

  1. Паропроницаемость — g/m2 или г/м2  — количество влаги, которое мембрана способна отводить в окружающую среду за единицу времени. Иногда эта характеристика называется скоростью транспортировки парообразной влаги (англ. MVTR; moisture vapor transfer rate), что для беспоровой мембраны не совсем точно, так как она транспортирует не пар, а воду, но сути это не меняет. Величина паропроницаемости указывается как количество влаги в граммах, которое транспортирует сквозь себя один квадратный метр мембраны за 24 часа. Чем выше это значение, тем лучше мембрана отводит пар и тем выше уровень комфорта. Обычно оно находится в диапазоне от 3000 до 10 000 грамм на квадратный метр за 24 часа.
    Также для оценки паропроницаемости мембраны применяется ее тестирование на сопротивление транспортировке пара. Этот тест называется RET (resistance to evaporative transfer) и оценивает паропроницаемость в баллах. Нулевое значение RET говорит об отсутствии сопротивления, а значение в 30 баллов — о полной паронепроницаемости. Для наглядности можно представить, что RET 0 — это свободное испарение пара с кожи человека, а RET 30 сравнимо с сопротивлением испарению, создаваемым пластиковым мешком.

Следует помнить, что никакая мембрана сама по себе никого не согреет. Ее использование приводит лишь к снижению влажности под одеждой. Кроме этого, многие мембраны неплохо защищают от ветра. Естественно, все это приводит к увеличению теплового комфорта, но применять саму мембрану в качестве теплой одежды не стоит — замерзнете во цвете лет.

Примерная динамика зависимости теплового комфорта от влажности одежды

Резюме

  • Главные задачи мембраны — не пропустить воду к телу человека извне и отвести испарения тела наружу.

  • Поровая мембрана, благодаря микроотверстиям в своей структуре, пропускает отдельные молекулы воды (пар), но не пропускает капли воды. Пар проникает сквозь мембрану в направлении от большей концентрации к меньшей.

  • Беспоровая мембрана также пропускает влагу в направлении меньшей концентрации пара, но делает это не с его отдельными молекулами, а с водой, которая просачивается сквозь мембранный слой как сквозь губку.

  • Поровая мембрана начинает работать практически сразу даже при небольшой разнице концентраций паров внутри одежды и снаружи. Беспоровая заработает только после того, как пропитается конденсатом — влагой, образовавшейся от испарений с поверхности кожи.

  • Поровая мембрана сохраняет работоспособность при отрицательных температурах, так как транспортирует пар. Беспоровая прекращает работу при замерзании воды в ее структуре.

  • Беспоровая мембрана надежна, долговечна и не так требовательна к уходу, как поровая. Также она, как правило, дешевле. Поровая мембрана чувствительна к загрязнениям, требует применения специальных методов стирки и довольно быстро теряет свои качества при неправильном уходе.

  • Две важнейшие характеристики любой мембраны — способность отводить от тела пар и препятствовать обратному проникновению влаги — обычно содержатся в описании мембранной одежды. Водонепроницаемость мембраны указывается в миллиметрах, и чем выше этот показатель, тем надежнее мембрана защищает от воды. Дышащая способность мембраны — паропроницаемость — указывается в граммах на квадратный метр. И здесь так же —  чем больше число, тем лучше. Однако улучшение влагозащитных характеристик обычно сопровождается ухудшением дышащих, и наоборот.

  • Мембрана не является утеплителем, но способствует увеличению теплового комфорта.

 

 

ПВХ-мембраны для кровли – устройство, характеристики, плюсы и минусы, монтаж, производители

Современный рынок строительных материалов предлагает огромный ассортимент полимерных мембран. Они относятся к материалам нового поколения и их достоинства уже оценили отечественные закройщики. Итак, что же представляет собой ПВХ-мембрана?

Пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ) – это материал, который применяется в строительстве крыш для создания эффекта термо- и гидроизоляции.

ПВХ производится в рулонах по 50–55 м² (но бывают и другие размеры). Может иметь самую разную цветовую окраску (и прозрачную в том числе).
ПВХ-мембраны имеют высокую огнестойкость, эластичность, прочность и морозостойкость. Этот материал используют как для строительства новых зданий различного типа, так и для реконструкции.

Самым эффективным и надежным способом монтирования ПВХ-мембраны является использование технологии горячего воздуха, который поступает из специального сварочного аппарата (бывает ручной и автоматический). Процесс сваривания происходит под действием высокой температуры — 600°С. При этом швы очень крепкие, поэтому можно не волноваться, что они каким-то образом разорвутся.

Стоит отметить, что характерной особенностью этих мембран является их большая ширина, что в свою очередь дает возможность подобрать наиболее оптимальные размеры для крыши любой площади. Это сводит количество швов к минимуму.

Плюсы и минусы использования

Достоинства

Мы уже вспоминали о некоторых достоинствах этого кровельного материала, но это далеко не все плюсы.

  • Экономичность. Вполне естественно, что стройка – весьма затратное дело, но использование ПВХ-мембран снижает стоимость обустройства кровли. Один рулон мембраны заменяет около 8 рулонов привычного битумного материала. Также ПВХ легче традиционной многослойной кровельной системы. Важно, что при необходимости ремонта покрытия можно использовать заплаты из мембран. Занимает это всего несколько минут, а проводить такие работы можно вне зависимости от времени года.
  • Противопожарность. Уже отмечались противопожарные свойства мембраны. Связано это, прежде всего, с тем, что материал имеет в своем составе такие элементы, которые не дают пламени распространяться по поверхности.
  • Экологичность. Принцип экологичности – это заметный плюс мембраны, потому что материал нетоксичен и его легко используют во вторичной переработке.
  • Эстетичность. Еще одно достоинство – эстетичность мембраны. ПВХ подходит для любого вида кровли, в процессе монтажа швы получаются ровными и аккуратными.
  • Большой срок эксплуатации. И, конечно, к плюсам стоит отнести срок эксплуатации материала – это более 30 лет. Прекрасный показатель.

Недостатки

  • К минусам можно отнести то, что использовать такие материалы могут только рабочие с высокой квалификацией.
  • Также ощутимый недостаток – это невозможности совмещать ПВХ с материалами, которые содержат масла, деготь, жиры, битум, растворители.
  • И последний минус: мембраны светлого цвета легко пачкаются. А это нарушает эстетику кровли.

Технические характеристики материала

Кровли ПВХ хорошо реагируют на термо- и гидронагрузки. Их прочность при этом не изменяется, а герметичность остается на том же уровне.

По своим свойствам, способу монтажа, требованиям пожарной безопасности и весу ПВХ-мембраны лучше всего подходят для строительства кровель.

Предлагаемые в таблице характеристики могут различаться в зависимости от производителя, мы подаем такой вариант (Таб. 1).

Таблица 1

Характеристики

Толщина 1,2 мм

Толщина 1,5 мм

Длина в рулоне (м)

20

20

Ширина (м)

2,05

2,05

Вес (кг/м)

1,4

1,6

Разрывная нагрузка

= 150

= 150

Водопоглощение (за сутки)

0

0

Водопроницаемость

Не проницаем

Не проницаем

Удлинение при разрыве

15

15

Горючесть

Г1 (не распространяющий)

Г1 (не распространяющий)

Практическое использование

Первоначально материал был разработан для обустройства ровных кровель, но сегодня мембрану можно использовать и для строительства сложных кровельных поверхностей. Это стало возможным за счет высокой пластичности ПВХ.
Мембрана идеально подходит для ремонтных работ, так как нет необходимости в демонтаже старого покрытия, что намного упрощает подготовку.

Стоит также отметить, что ПВХ-мембрана имеет широкий спектр применения. Материал используется для гидроизоляции кровель, фундаментов, террас, мостов, туннелей, озелененных кровель, также для полов в душевых и бассейнах.

Технология монтажа

Монтаж кровли из ПВХ-мембран должен осуществляться исключительно в сухую погоду, само основание должно быть также сухим.

В том случае, когда ПВХ-мембрана используется на плоской кровле, ее полотно следует закреплять к основанию механическим способом. Затем места стыков разогреваются, при помощи специально предназначенного для таких целей оборудования, горячим потоком воздуха, за счет чего происходит сваривание. Полосы материала укладываются внахлест. В итоге материал надежно закрепляется на основании, обеспечивая необходимые для кровли гидроизоляционные свойства. Поскольку прилегает он не слишком плотно, тем самым достигается вентиляция кровли, причем безо всякого последующего образования конденсата. В таких местах, где покрытие будет укладываться на подиумы и парапеты, а также в местах угловых швов и при обработке труднодоступных мест используется специальный тепловой пистолет.

Следует понимать, что монтаж кровли из ПВХ-мембран, необходимо осуществлять с учетом всех требований технологии. Нарушение этих условий может привести к весьма серьезным последствиям или закончиться полной разгерметизацией кровли.

Когда в качестве основания выступает профлист, что нередко встречается в промышленных и производственных зданиях, еще до укладки ПВХ-мембран поверх профнастила, выполняется слой мастики или же битумно-каучуковой эмульсии. За счет таких действий кровля приобретает дополнительную гидроизоляцию.

Сам процесс монтажа можно условно разделить на несколько составляющих его этапов:

  • Подготовительные работы. Уборка лишних конструкций (антенн, вывесок и т. п.), мусора и очистка кровли;
  • Частичный демонтаж (по мере необходимости). Удаление старого кровельного покрытия, устранение влаги и выравнивание поверхности кровли, латание отдельно взятых участков;
  • Обустройство дренирующего слоя, состоящего из геотекстиля;
  • Утепление крыши экструдированным пенополистиролом либо базальтовым утеплителем с плотностью свыше 180 г/кв.м;
  • Монтаж самой ПВХ-мембраны.
  • Механическое закрепление материала к основанию крыши при помощи специальных «роксов»;

Возможные способы крепления ПВХ-мембраны и варианты монтажа

  • Фиксирование мембраны с помощью клеевых растворов;
  • Балластный метод, осуществляемый засыпкой мембраны слоем щебня, гравия и других подходящих материалов.

Самые популярные производители ПВХ-мембран

Иностранные бренды:

  • Alkor Draka, покрытие Алькорплан;
  • Protan AG – Протан;
  • Sarnafil International AG – Сарнафил;
  • Sica Trocal – Зикаплан.

Бренды отечественные:

  • Технониколь – Лонджикруф;
  • Огнеизолкровля – Огнеизол;
  • Стройпластполимер – Кровлелон.

В заключениие предлагаем вашему вниманию видеоролики о монтаже мембраны ПВХ

Видео 1. Монтаж мембраны ПВХ на кровле

Видео 2. Монтаж ПВХ мембраны


Мембранные насосы технические характеристики и конструкция. Ареопаг

Наработка на отказ, ч.,  не менее

7000

Назначенный ресурс до капитального ремонта, ч.,  не менее

25000

 

Чертежи и габариты дозировочных мембранных насосов НДМ

Мембранный дозировочный насос НДМ с редуктором АР 30. 1

Мембранный дозировочный насос НДМ с редуктором АР 40.2

Мембранный дозировочный насос НДМ с редуктором АР 33.1

Мембранный дозировочный насос НДМ с редуктором АР 43

 

Шумовые характеристики мембранных дозировочных насосов НДМ

Агрегаты соответствуют требованиям к шумовым характеристикам по ГОСТ12.1.003 и ГОСТ12.1.023.

Заявленные значения шумовых характеристик в соответствии с ГОСТ 30691 сведены в таблицу 1.

Таблица 1. 

Уровень звуковой мощности Lwd, дБ, в октавной полосе со среднегеометрической частотой, Гц

Октавная полоса со среднегеометрической частотой, Гц

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Корректированный уровень звуковой мощности LWad, дБА
Уровни звуковой мощности LWd, дБ, не более 83 85 85 85 87 85 85 81 90

Значения определены в соответствии с ГОСТ 23491 с учётом требований ГОСТ Р 51401.

Непревышение заявленных значений шумовых характеристик гарантируется.

 

Вибрационные характеристики мембранных дозировочных насосов НДМ

Агрегаты соответствуют требованиям к вибрационным характеристикам по ГОСТ12.1.012.

Измерения выполняют в одной точке в трех ортогональных проекциях, при этом виброизмерительный преобразователь располагают на одной из лап агрегата.

Среднее квадратическое значение виброскорости на основании агрегата в полосе частот 2 – 1000 Гц не должно превышать значения, приведённого в таблице 2.

Таблица 2.

Мощность привода, кВт

Уровень виброскорости на основании агрегата, мм/с

0,25; 0,37

0,4

 

Измерения проводят по ГОСТ ИСО 2954.

  

Мембранная насосная головка. Принцип работы:

  • при движении ползуна редуктора по направлению к редуктору (по рис. 2) мембрана выгибается вправо. Создается разряжение в проточной части и открывается всасывающий клапан. Дозируемая жидкость через всасывающий клапан поступает в камеру проточной части и заполняет её. При этом, под действием собственного веса и давления в напорном трубопроводе, нагнетательный клапан закрыт;
  • при движении ползуна 3 в направлении от редуктора (влево по рис. 2) мембрана выгибается влево, передавая давление в камеру проточной части. Всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный – открывается, и жидкость выталкивается из камеры проточной части через нагнетательный клапан в напорный трубопровод.
    Всасывающий и нагнетательный трубопроводы присоединяются к патрубкам 1 (рис. 4 ) резьбой (G1 1/4-A). 
 

Принцип работы  мембранного дозировочного насоса НДМ2

(с гидравлическим нагружением мембраны)

 

 

мембраны – Технологии строительных работ

ЭПДМ мембраны представляют собой высокопрочный гидроизоляционный материал, применяемый для обустройства зеленых кровель, водоемов, защиты от грунтовых вод фундаментов, подвалов при проведении друг общестроительных работ, где необходимо обустройство надежного и долговечного гидроизоляционного слоя. В статье рассмотрена технология производства и используемое при этом сырье, основные характеристики и свойства, преимущества и недостатки материала. Также изучены области применения и разновидности выпускаемых мембран, способы укладки и особенности применения в различных целях. В заключение приведены основные зарубежные производители и отечественные поставщики этой продукции.

Состав, характеристики и применение ЭПДМ-мембран

Мембрана EPDM – высокопрочный и эластичный гидроизоляционный материал, получаемый на основе этиленпропиленового каучука, армированного полимерными волокнами. ЭПДМ каучук представляет собой сшитый тройной сополимер этилена, пропилена и диена. Мембрана обычно имеет черный цвет, что объясняется наличием в ее составе сажи, поставляется в рулонах различной ширины. Общее назначение материала – гидроизоляционные работы разнообразного направления, также из резины EPDM изготавливают уплотнители, муфты и другие элементы для различного оборудования, в том числе, спецтехники.

Рис.1 ЭПДМ мембраны поставляются в виде рулонов черного цвета

Состав и технология производства

Исходным сырьем для производства ЭПДМ мембран является так называемая «суровина» – результат переработки природного и бутадиен-стирольного каучуков с добавлением технических масел, сажи и вулканизирующих присадок. На выходе получается EPDM каучук, служащий сырьем для изготовления мембран, резиновых прокладок, шлангов и других разнообразных резинотехнических изделий. Готовая продукция проходит строгий контроль на соответствие требованиям, изложенным в ГОСТ ISO 4097–2013, в котором указаны технические требования и методы оценки EPDM каучука.

Для получения мембраны «суровину» (длинную толстую ленту) нагревают и раскатывают в канальных вулканизационно-сушильных печах. В зависимости от выставленного зазора между прессовальными барабанами, получают мембрану толщиной от 0,5 до 4 мм. В зависимости от назначения, изделие может выпускаться шириной от 50 до 200 см длиной до 200 метров. В некоторых случаях (по индивидуальным заказам) производители осуществляют сварку отдельных полос методом горячей вулканизации в полотна шириной до 60 метров.

Чтобы мембрана не склеивалась, готовую продукцию сматывают в рулон вместе с полиэтиленовой пленкой, которая выполняет функцию своеобразной подложки. Кроме защиты от склеивания, полиэтилен предохраняет нижнюю сторону от загрязнений в процессе раскатывания на месте монтажа. При соединении нескольких полос на объекте защитная пленка снимается: получается чистая рабочая поверхность, пригодная для склеивания.

Рис. 2–5 Этапы производства ЭПДМ мембран

Основные свойства и характеристики

ЭПДМ каучук и изделия из него обладают высокими эксплуатационными свойствами, среди которых:

  • Хорошая эластичность, сохраняющаяся при отрицательных температурах.
  • Механическая прочность, сохраняющаяся при растяжении, изгибах и перегибах.
  • Стойкость к атмосферному воздействию.
  • Отсутствие процесса старения материала.

Мембраны EPDM обладают хорошей устойчивостью к следующим средам и воздействиям:

  • Водяного пара и воды температурой до +180 °C.
  • Жидкостей группы HFC и HFD-R.
  • Солевых растворов.
  • Большинства неорганических и органических кислот.
  • Щелочных и содовых растворов.
  • Растворителей на основе спирта, эфиров и кетонов.

Материал обладает низкой устойчивостью к следующим веществам:

  • Растворители на основе алифатических, хлорированных и ароматических углеводородов.
  • Жидкости группы HFD-S, HFB и HFA.
  • Масла и жиры минерального, растительного и животного происхождения.

Важно! Эксплуатация мембран в местах и агрегатах, в которых возможно взаимодействие с перечисленными веществами запрещена!

Основные физико-механические характеристики

Свойства Значение
Температура применения, °C От -50 до +120
Плотность, г/см³ 1,22
Прочность:
-на растяжение, % До 80
-на разрыв, H/мм² До 12
Твердость по SHORE A 85±5
Истираемость, мм³ 140
Эластичность отскока, % 38
Остаточная деформация (100 °C/22 ч), % Не более 10

Преимущества и недостатки

К преимуществам мембран относят следующие факторы и показатели:

  • Практически неограниченный срок службы.
  • Прочность и стойкость к механическим воздействиям, проколам и истиранию.
  • Высокая эластичность, сохраняющаяся при температуре до -45 °C, компенсирующая подвижки основания.
  • Высокая скорость монтажа, разнообразие методов укладки.
  • Широкая сфера применения.
  • Небольшой вес.
  • Возможность сварить несколько полос в заводских условиях, изготовив один элемент по размеру площади, подлежащей покрытию. Это очень удобно и в значительной мере облегчает самостоятельный монтаж.

Из недостатков этого гидроизоляционного материала отмечают: сложность самостоятельного сваривания полос материала, высокую стоимость клеевых составов для монтажа, а также необходимость обустраивать подкровельную вентиляцию, обусловленную паронепроницаемостью материала.

Области применения

Сферы применения мембраны EPDM в строительстве очень разнообразны и обширны. Материал применяется при строительстве и выполнении гидроизоляции следующих объектов:

  • Кровли (в том числе, зеленые), фундаменты объектов различного назначения.
  • Общественные и частные бассейны, декоративные пруды и фонтаны.
  • Обустройство различных искусственных водоемов: водохранилища, питомники для разведения рыбы, противопожарные водоемы.
  • Хранилища промышленных отходов, технической воды, очистных сооружений.
  • Строительство дорог, гидроизоляция тоннелей и мостов.
  • В сельском хозяйстве мембрану используют при строительстве навозохранилищ, оросительных каналов и стационарных резервуаров для полива.

При строительстве частных домов ЭПДМ рулоны используются для гидроизоляции кровли, балконов и лоджий, террас, козырьков, подвалов, фундамента, а также при проведении других гидроизоляционных работ на участке.

Виды мембран

EPDM мембраны бывают двух типов: однослойные и трехслойные.

Однослойный материал представляет собой чистый ЭПДМ каучук, раскатанный до определенной толщины.

Многослойная мембрана представляет собой композитную гидроизоляцию, состоящую из следующих слоев:

  1. Каучуковое полотно.
  2. Армирующая сетка.
  3. Подложка из модифицированного битума.

Трехслойная гидроизоляция имеет свою особенность – ее можно приклеивать на основание, предварительно разогрев битумный слой до температуры плавления.

Способы укладки

Мембраны могут укладываться на различные основания: металл, дерево, камень, бетон. При монтаже применяются следующие технологические приемы.

Механическое крепление

Этот способ подразумевает под собой фиксацию гидроизоляционного материала к основанию при помощи метизов через специальные рейки. Данный метод применяется с использованием трехслойных мембран для гидроизоляции плоских кровель, других вертикальных и горизонтальных ровных поверхностей, в которые можно заглубить метизы.

Рис. 6 Механическое крепление мембран

Балластный метод

Мембрана укладывается на основании и фиксируется только по краю, а также в местах стыковки полотен. После этого по всей площади гидроизоляционного материала раскладывают геотекстиль и придавливают слоем балласта, чтобы исключить смещение и поднимание гидроизоляции ветром. В зависимости от места применения в качестве балласта используется щебень или галька средней и крупной фракции, тротуарная плитка и другие материалы. Этот способ применяется при обустройстве зеленых кровель, отмосток, тротуарных дорожек, фонтанов и декоративных прудов.

Рис. 7 Балластный метод крепления мембран

Теплосварная технология

Для этого способа монтажа потребуется специальный сварочный аппарат: ручной или профессиональный (передвижной). Сварка применяется для трехслойной мембраны с битумным основанием: жало разогревает края листов, расплавляя битум, после чего их соединяют и прокатывают валиком. Эта технология оптимально подходит для сложных кровель, где большое количество соединений под различными углами.

Рис. 8 Крепление мембран методом сваривания

Клеевой способ

Этот способ наиболее распространенный, так как позволяет уложить мембрану на горизонтальные и вертикальные поверхности любой кривизны и сложности. Для монтажа используется клеевой состав BA-007, который обладает высокой адгезией к основным строительным материалам.

Рис. 9 Клеевой состав BA-007

Для соединения полос и отрезков материала между собой и надежной герметизации мест соединения применяется холодный метод с использованием специального клея SA-008, мастики, самоклеящихся лент или герметиков.

Рис. 10 Крепление мембран на клее

Технология применения мембраны на кровельных системах

Мембранная гидроизоляция подходит для монтажа на любых видах кровель, но чаще всего используется на плоских или с незначительным углом уклона. В зависимости от метода крепления мембраны на кровле, для монтажа рекомендуется использовать листы различной ширины:

  • Балластный – от 3 до 15 метров.
  • Полностью приклеенный – до 9 м.
  • При частичном приклеивании – не более 6 м.
  • При механическом креплении – до 12 м.

Важно! Производители обращают внимание, что с понижением температуры во время монтажа увеличивается время, необходимое для расправления материала после его распаковки и раскладки на кровле. Поэтому при зимней укладке рекомендуется использовать рулоны меньшей ширины (без складок) и раскатывать их заранее, для выпрямления по основанию, что позволяет добиться максимально плотного прилегания к основанию.

Перед укладкой мембраны необходимо подготовить основание: недопустимо, чтобы на бетоне были значительные трещины, раковины и сколы: их необходимо заделать или закрыть дефекты защитным (подкладочным) полотном. В деревянных и металлических основаниях не должно быть резких перепадов по высоте: все листы или доски должны находиться в одной плоскости.

Также перед началом и во время монтажа необходимо осматривать рулон и раскладываемый материал, чтобы не было видимых повреждений. Направление раскатывания указано на каждом рулоне. После развертывания на месте, мембрана должна располагаться свободно, без натяжки, примерное время «улеживания» зависит от температуры воздуха, площади и способа, которым был сложен материал: скрученная в рулон гидроизоляция распрямляется быстрее, чем сложенная с несколькими перегибами. На время вылеживания и распрямления мембрану точечно нагружают временным балластом: мешками с песком, резиновыми покрышками, чтобы ее не заворачивало ветром.

Совет! Рулоны на кровле располагаются как можно ближе к точке укладки, так как перемещение развернутых мембран очень затруднительно и не рекомендуется, особенно, если уже выполнено предварительное соединение полос материала или отдельных отрезков/участков.

После раскладки и вылеживания листы EPDM крепятся к основанию выбранным методом. При использовании метода сплошного приклеивания и наплавления (сваривания), рулоны необходимо смотать обратно и по мере нанесения клеящей мастики или расплавления битумного слоя раскатывать с одновременным прижимом к поверхности. Для надежного соединения соседних листов оставляется запас 10–15 мм, ширина нахлеста полностью промазывается клеем, мастикой или другим гидроизоляционным материалом, кроме случаев термического сваривания полос.

Обратите внимание! На время схватывания клея гидроизоляцию рекомендуется нагружать балластом, желательно равномерно и по всей площади.

Места примыкания к вертикальным поверхностям, пересечения или соединения нескольких рулонов, свесы и другие сложные места приклеиваются полностью, вне зависимости от способа монтажа центральной части мембраны.

Комплектующие материалы

Во время монтажа кровельной мембраны используются следующие дополнительные материалы:

  • Неармированная вулканизированная лента для усиления стыков.
  • Гибкая и эластичная невулканизированная лента, предназначенная для укладки на сложных узлах: примыканиях, внутренних и наружных углах, других местах перегибов.
  • Манжеты различного диаметра из неармированного ЭПДМ каучука.
  • Водочные элементы с манжетами.
  • Внутренние и наружные углы, изготовленные в заводских условиях, обладающие повышенной жесткостью.

Монтаж для «зеленой» кровли

При обустройстве зеленых плоских кровель EPDM мембрана укладывается по балластной технологии: дерн и другие элементы пирога выполняет функцию груза, придавливая гидроизоляционный слой к основанию. Для организации зеленых насаждений на скатной кровле, слой гидроизоляции приклеивается или приваривается к основанию, чтобы не происходило сползание под весом дерна.

Обустройство зеленой кровли – сложный процесс, требующий расчетов и соблюдения технологии монтажа. При монтаже необходимо учитывать общий вес конструкции и мощность основания, а также различные дополнительные системы: отвода лишней влаги из грунта, поддерживания дерна от сползания и другие нюансы. Поэтому расчет и монтаж всех элементов пирога должны выполнять специалисты.

Рис.11 Устройство «зеленой» кровли

Особенности применения при устройстве водоемов

Для организации бассейнов, фонтанов, прудов и других водоемов целесообразно использовать единое полотно, сваренное на заводе – это значительно облегчает монтаж. Кроме этого, заводские сварные швы наиболее надежны, так как выполняются на профессиональном оборудовании с соблюдением всех тонкостей процесса сваривания.

При подготовке котлована под водоем проводятся следующие работы:

  • Дно и стенки котлована очищаются от крупных камней, торчащих корневищ.
  • Производится уплотнение стенок и дна.
  • На дне котлована засыпается песчаная подушка: после утрамбовки ее толщина должна составлять примерно 10 см.

Важно! После подготовки котлована укладывается геотекстиль, который защищает мембрану от повреждения прорастающими корнями.

При укладке гидроизоляции искусственных водоемов необходимо соблюдать следующие нюансы:

  • Готовая мембрана раскладывается от середины к краям. Рулоны раскатываются от одного края к другому.
  • Во время укладки гидроизоляционный материал плотно прижимается ко дну и стенкам котлована.
  • Края мембраны должны заходить не менее чем на 50 см на «борта» котлована. После укладки края гидроизоляции нагружаются мешками с песком или другим балластом, который можно убрать или передвинуть.
  • Водоем заполняется водой примерно на 1/3: это позволит мембране полностью прилечь к основанию. После наполнения балласт убирается, а края подтягиваются или отпускаются, если мембрана оказалась под натяжением.

После этого можно укладывать края гидроизоляции в траншею и прикапывать грунтом и переходить к декоративному оформлению водоема.

Ремонт уложенной EPDM мембраны

В случае механического повреждения ЭПДМ мембраны подлежат ремонту методом наложения заплат из материалов того же производителя. Пригодными к ремонту считаются порезы, проколы, морщины или складки, образованные в процессе эксплуатации. Также точечный ремонт мембраны производят в том случае, если на нее попали вещества, вызывающие ее деформацию, размягчение и вспенивание.

Технология ремонта

При обнаружении любого из перечисленных дефектов, поврежденный участок обводится специальным белым маркером, после чего подготавливается заплата с учетом того, чтобы она была больше отмеченного участка не менее чем на 100 мм в каждую сторону.

Заплата для заделывания проколов диаметром менее 5 мм может вырезаться из самоклеящейся EPDM ленты. Также можно использовать невулканизированную ленту, которая приклеивается любым клеевым составом.

Порезы и пробои более 5 мм заделываются заплатой из вулканизированного ЭПДМ материала, которая приклеивается клеем или наплавляется тепловым методом. Края пореза скругляются, чтобы они не топорщились и не мешали плотному прилеганию ремонтной заплаты.

Вздутия, пузыри и другие поврежденные участки вырезаются, после чего поверх них наплавляется или наклеивается отрезок соответствующего размера.

Обратите внимание! Края заплат должны быть скругленными, а вырезаются они из одного отрезка ремонтного материала, на котором нет сварных или любых других швов.

Основные производители

Наиболее известными производителями EPDM мембраны являются следующие торговые марки.

FIRESTONE – американская компания, специализирующаяся на производстве шин для автомобилей, сельхозтехники, различных резиновых изделий для промышленности и военно-промышленного комплекса США.

GISCOLENE – торговая марка итальянской компании Giscosa, которая специализируется на производстве гидроизоляционных мембран, в том числе из ЭПДМ и модифицированного ПВХ.

HERTALAN – предприятие из Нидерландов, уже более 50 лет специализирующееся на производстве гидроизоляционных пленок. Среди продукции компании – ЭПДМ мембрана под собственной торговой маркой.

ТЕХНОПРОК – российское предприятие, основанное в 2005 году и специализирующееся на производстве жидкой резины. С 2017 года компания поставляет на отечественный рынок турецкую ЭПДМ мембрану ТМ Lineflex.

Какие мембраны используются в водоподготовке

Современные экономически обоснованные экологически чистые решения в области водоподготовки строятся на применении процессов с селективно проницаемыми мембранами. Системы для очистки воды комплектуются, как правило, мембранами из неорганических (керамических, металло-керамических) и/или полимерных материалов. Приоритет в области водоподготовки в наши дни остается за полимерными мембранами, которые имеют низкую стоимость и отличные характеристики по производительности и задержке по загрязняющим компонентам. Мембраны из неорганических материалов в водоподготовке применяются в случаях, когда есть узкоспециализированные требования к процессу очистки воды или при наличии в исходной воде специфических загрязнителей (например, радионуклидов или органических растворителей). 

Полимерные мембраны представляют собой анизотропные пленки или трубки, то есть материалы с изменяемой по толщине пористостью и размерами пор. Такая структура фильтрующей мембраны позволят обеспечивать хорошие задерживающие характеристики и длительную работу без химической мойки мембраны. Мембранные полимерные фильтры конструктивно изготавливаются в 2-х вариантах: это трубчатые, или половолоконные (при маленьком внутреннем диаметре волока), мембраны и плоские, свернутые вокруг фильтратотводящей трубки элементы, которые называются рулонные или спиральные. 

Трубчатые мембранные элементы используются в водоподготовке, когда необходимо удалить из воды микроорганизмы и бактерии, а так же коллойдные загрязнения. В этом случае фильтрация идет при низких (до 2 атм) давлениях. При более значимых давлениях может произойти разрушение целостности половолоконной мембраны и попадание загрязнителей в фильтрат. 

Для удаления из воды диссоциированных ионов, органических соединений используются рулонные мембранные элементы. Фильтрация загрязненной воды в этом случае осуществляется при давлении большем, чем при фильтрации на половолоконных мембранах из-за существенно меньших размеров пор. Размер пор мембран, предназначенных для удаления микроорганизмов и взвешенных веществ, составляет 0,05–0,2 мкм, а для мембран, предназначенных для задержки растворенных веществ – менее 0,001 мкм. Длительность эксплуатации мембранных полимерных фильтров может достигать до 5 лет. Такая значительная длительность работы достигается использованием в качестве фильтрующих материалов полимеров, таких как полисульфон, полисульфонамид, полиамид, полиэфирсульфон, сохраняющих стабильные химические и механические характеристики в течение очень длительного времени.

Особенности деформирования круглых тонкопленочных мембран и экспериментальное определение их эффективных характеристик

1464 XXV Международный симпозиум ”Нанофизика и наноэлектроника“

[16]F. Theil. ESAIM: M2AN, 45 (5), 873 (2011).

DOI: 10.1051/m2an/2010106

[17]E. Orowan. Proc. Roy. Soc. Lond. A, 316, 473 (1970).

[18]C.-Y. Hui, A. Jagota. Langmuir, 29 (36), 11310 (2013).

DOI: 10.1021/la400937r

[19]С. А. Лычев, Т.Н. Лычева, А.В. Манжиров. Известия РАН.

Механика твердого тела, 2, 199 (2011) [S.A. Lychev,

A.V. Manzhirov, T.N. Lycheva. Mechanics of Solids, 46 (2),

325 (2011). DOI: 10.3103/S002565441102021X]

[20]S. Lychev, K. Koifman. Acta Mechan., 230 (11), 3989 (2019).

DOI: 10.1007/s00707-019-02399-7

[21]S. Lychev. ZAMM Zeitschrift fur Angewandte Mathematik

Mechanik, 94 (1−2), 118 (2014).

DOI: 10.1002/zamm.201200231

[22]A. Degen, J. Voigt, B. Sossna, F. Shi, I.W. Rangelow.

Proceedings SPIE, 3996, 97 (2000).

[23]M.K. Small, W.D. Nix. J. Mater. Res., 7(6), 1553 (1992).

[24]В.Ю. Киреев. Нанотехнологии в микроэлектронике.

Нанолитография — процессы и оборудование (Изда-

тельский дом ”Интеллект“, Долгопрудный, 2016)

[25]В.С. Сергеев, О.А. Кузнецов, Н.П. Захаров, В.А. Летягин.

Напряжения и деформации в элементах микросхем

(Радио и связь, М., 1987)

[26]Г.П. Егоров. Диссертация на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук ”Механиче-

ские напряжения в металлических пленках при маг-

нетронном осаждении“(НИЯУ ”МИФИ“, М. , 2018)

[27]С.Ф. Сенько, В.А. Зеленин. Приборы и методы измерений,

9(3), 254 (2018).

DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-3-254-262

[28]А.А. Дедкова, Н.А. Дюжев, Е.Э. Гусев,

М.Ю. Штерн. Дефектоскопия, 5, 52 (2020).

DOI: 10.31857/S0130308220050073 [A.A. Dedkova,

N.A. Dyuzhev, E.E. Gusev, M.Yu. Shtern. Rus. J.

Nondestructive Testing, 56 (5), 452 (2020).

DOI: 10.1134/S1061830920050046]

[29]А.А. Дедкова, В.Ю. Киреев, В.А. Беспалов, А.Л. Перевер-

зев. Заявка на изобретение РФ 2021106059.

[30]F.R. Brotzen. Intern. Mater. Rev., 39 (1), 24045 (1994).

[31]Е.Э. Гусев, А.А. Дедкова, Н.А. Дюжев. Наноиндустрия,

S(82), 538 (2018).

DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.538.541

[32]А.А. Дедкова, Е.Э. Гусев, В.С. Ларионов, Н.А. Дюжев.

Третий междисциплинарный молодежный научный форум

с международным участием ”Новые материалы“. Сборник

материалов, 251 (2017).

[33]A.A. Dedkova, P.Yu. Glagolev, G.D. Demin, E. E. Gusev,

P.A. Skvortsov. 2020 IEEE Conf. Rus. Young Researchers

in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 2288

(2020). DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039289

[34]E.I. Bromley, J.N. Randall, D.C. Flanders, R.W. Mountion. J.

Vac. Sci. Technol. B, 1(4), 1364 (1983).

[35]А.И. Козлов. Исследование и разработка мембранных

тензопреобразователей давления. Диссертация на со-

искание ученой степени кандидата технических наук.

(УлГТУ, Ульяновск, 2014), 113 с.

[36]Н.М. Якупов, В.Н. Куприянов, Р.Г. Нуруллин, С.Н. Якупов.

Патент РФ 2387973

[37]J. Yang, W. Zhou, F. Yang. Patient CN101520385

[38]А.Н. Гоц. Численные методы расчета в энергомаши-

ностроении. Учебное пособие в двух частях. Часть 2

(Изд-во Владимирского гос. ун-та, Владимир, 2010)

[39]Л.Е. Андреева. Упругие элементы приборов (Машгиз,

М., 1962)

[40]С.П. Тимошенко, С. Войновский-Кригер. Пластинки и

оболочки (Наука, М. , 1966)

[41]А.А. Саченков. Цикл лекций по теории пластин и обо-

лочек: учебное пособие (Казанский университет, Казань,

2018)

[42]А.В. Корляков. Нано- и микросистемная техника, 8, 17

(2007).

[43]Е.Д. Хребтова. Разработка методики измерения ме-

ханических характеристик мембранных элементов.

Выпускная квалификационная работа магистра по

направлению 28.04.01 (СПбГЭТУ ”ЛЭТИ“, СПб., 2017),

99 с.

[44]И.А. Вавилин. Разработка лабораторного стенда для

определения прогиба микромеханических мембран. Вы-

пускная квалификационная работа бакалавра по на-

правлению 28.03.01 (СПбГЭТУ ”ЛЭТИ“, СПб., 2017)

[45]О.Н. Асташенкова. Физико-технологические основы

управления механическими напряжениями в тонко-

пленочных композициях микромеханики. Диссертация

на соискание ученой степени к.т.н. по специальности

05.27.06 (СПбГЭУ ”ЛЭТИ“, СПб., 2015), 143 с.

[46]И.А. Биргер. Остаточные напряжения (Красный печат-

ник, Л., 1963)

[47]P. Waters. Stress Analysis and Mechanical Characterization

of Thin Films for Microelectronics and MEMS Applications.

A dissertation submitted in partial fulfillment of the

requirements for the degree of Doctor of Philosophy —

215 c., Department of Mechanical Engineering College of

Engineering University of South Florida, 2008

[48]F. Fachin, S.A. Nikles, J. Dugundji, B.L. Wardle. J. Micromech.

Microeng, 21, 095017 (2011).

DOI: 10.1088/0960-1317/21/9/095017

[49]А.Н. Кривошеева, А.В. Корляков, В.В. Лучинин, А.М. Еф-

ременко. Патент РФ 2327252

[50]Механические напряжения в тонких пленках (Рефера-

тивно-аналитический обзор). Выпуск 8 (798). Серия 2

”Полупроводниковые приборы“ (ЦНИИ ”Электроника“ ,

М., 1981)

[51]Под ред. Л. Майсела, Р. Глэнга. Технология тонких

пленок (справочник) (Сов. радио, М., 1970) [Перс. с англ.

М.И. Елинсона, Г.Г. Смолко, 1977]

[52]М.Е. Галкина. Внутренние напряжения в углеродных кон-

денсатах, формируемых импульсным вакуумно-дуговым

методом. Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-

м.н., специальность 01.04.07 (Белгородский гос. ун-т, Бел-

город, 2005), 165 с.

[53]Электронный ресурс. И. Каримов. ”Лекция 4. Пла-

стины, мембраны“ Available: http://www.soprotmat.ru/

lectuprugost4.htm

[54]G. Machado, D. Favier, G. Chagnon. Experimental Mechanics,

52, 865 (2012). DOI: 10.1007/s11340-011-9571-3

[55]Н.К. Галимов, С.Н. Якупов. Строительная механика инже-

нерных конструкций и сооружений, 4, 13 (2009).

[56]Н.М. Якупов, В.Н. Куприянов, С.Н. Якупов. Известия Ка-

занского государственного архитектурно-строительного

университета, 1(9), 106 (2008).

[57]С.Н. Якупов. Известия РАН. Механика твердого тела, 3,

58 (2011).

[58]Н.М. Якупов, С.Н. Якупов. Строительная механика инже-

нерных конструкций и сооружений, 1, 6 (2017).

Журнал технической физики, 2021, том 91, вып. 10

Полимерные мембраны и их применение


Полимерные мембраны приобрели широкую популярность в строительстве. Особая техника производства и повышенные эксплуатационные характеристики расширили сферу их применения. Геосинтетические мембраны применяют в возведении водоемов и при строительстве на слабых грунтах. Кровельные мембраны уже более 40-лет используют для устройства плоских крыш.

Что такое полимерная мембрана?


Мембрана представляет собой несколько слоев полимерного материала, которые соединены между собою при помощи вяжущих веществ. Для изготовления кровельных мембран используют поливинилхлорид, синтетический каучук и термопластичные полиолефины. Внутренние части, между слоями мембраны, наполняются пластификаторами и стабилизаторами, пигментными материалами и антипиренами. Благодаря своим добавкам полимерные мембраны имеют высокую УФ-стойкость, термопрочность, гибкость и поверхностную прочность.

Кровельные полимерные материалы изготавливаются в трех основных видах:
• ЭПДМ мембрана из искусственного каучука:
• ПВХ мембрана из поливинилхлорида;
• ТПО мембрана полиолефина.

Каждый из материалов имеет индивидуальные особенности и технические характеристики, долговечность и особенность укладки. Но они одинаково хорошо показали себя, как материалы для устройства плоских крыш с повышенной износоустойчивостью поверхности. Монтируются мембраны способом термического склеивания при температуре от 400 градусов по Цельсию. Возможна автоматическая и ручная склейка, в зависимости от площади кровли.

ПВХ мембраны для кровельных работ и их преимущества


Поливинилхлоридные кровельные мембраны получили очень широкое распространение. На протяжении десятилетия производители изменяли состав материала, чтобы исключить все недостатки аналогичных продуктов. Основное преимущество ПВХ мембраны – это ее паропроницаемость. Эта особенность обеспечивает эффективную вентиляцию подкровельного пространства. Изготавливается мембрана неармированной и армированной. Разница между ними в прочности и методах крепления.

ПВХ мембраны выдерживают перепады температур и обладают высокой эластичностью, имеют высокую отражающую способность. Сезонные расширения и сужения не влияют на качество покрытия и соединительные швы. Из недостатков стоит выделить средний уровень износостойкости. Часто ходить по такой крыше не рекомендуется. Также ПВХ мембрана восприимчива к воздействию нефтепродуктов, но для кровельных работ это не играет решающей роли. Срок службы такой кровли – более 30-ти лет.

ЭПДМ мембраны для кровельных работ и их преимущества


ЭДПМ названа по материалу, из которого производится – этиленпропилендиенмономер. Проще говоря, это каучук искусственного происхождения. Пожалуй, это старейший вид кровельной мембраны. Ее прочность и защитные характеристики позволяют обустраивать практические любые плоские кровли. ЭПДМ мембрана имеет высокую износостойкость и выдерживает даже критичные температуры, до -50 градусов. Имея все характеристики природной резины, такая мембрана очень эластична и любые температурные изменения конструкции не влияют на качество кровли. Материал не восприимчив к большинству химических элементов и очень просто монтируется. Срок службы такой кровли – более 50-ти лет.

Из недостатков стоит отметить ее паронепроницаемость. То есть, при монтаже нужно дополнительно обеспечить подкровельную вентиляцию.

ТПО мембраны для кровельных работ и их преимущества


Для производства данного вида кровельной мембраны применяется термопластичный полиолефин. В конструкции материала практически нет пластификаторов. За счет улучшенной конструкции срок службы ТПО мембран намного больше, чем у остальных материалов. Вместе с тем, мембрана обладает отменной эластичностью и поверхностной износостойкостью. Материал также невосприимчив к мелким проколам и ударам. Еще одной особенностью ТПО мембраны является ее химическая устойчивость, невосприимчивость к большинству агрессивных соединений. Ее применение рекомендовано для промышленных предприятий.

Единственным выявленным недостатком ТПО мембраны является ее стоимость в сравнении с аналогичными материалами.

Где купить полимерную мембрану?

Компания ГЕОстандарт наряду с геосинтетическими мембранами наладила выпуск высококачественных полимерных мембран.

Ассортимент компании включает как армированные мембраны, так и неармированные, разноцветные и особо прочные виды мембран. Весь материал производства ГЕОстандарт соответствует требованиям ГОСТ и международным нормам. А четкая ориентированность на отечественного покупателя позволяет создавать мембраны, которые будут работать в разных климатических условиях.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Клиническая картина дифтерии: анамнез, физикальный, причины

Автор

Брюс М. Ло, доктор медицины, магистр делового администрирования, CPE, RDMS, FACEP, FAAEM, FACHE Начальник отделения неотложной медицины, больница общего профиля Сентара Норфолк; Врач-врач центра трансфера Sentara; Профессор и помощник директора программы, Основной академический факультет, Департамент неотложной медицины, Медицинская школа Восточной Вирджинии; Член правления Американской академии экстренной медицины

Брюс М. Ло, доктор медицины, магистр делового администрирования, CPE, RDMS, FACEP, FAAEM, FACHE является членом следующих медицинских обществ: Американской академии экстренной медицины, Американской ассоциации руководителей врачей, Американского колледжа врачей неотложной помощи, Американский колледж руководителей здравоохранения, Американский институт ультразвука в медицине, Ассоциация медсестер скорой помощи, Медицинское общество Вирджинии, Норфолкская медицинская академия, Общество академической неотложной медицины

Раскрытие: нечего раскрывать.

Специальная редакционная коллегия

Франсиско Талавера, фармацевт, доктор философии Адъюнкт-профессор, Фармацевтический колледж Медицинского центра Университета Небраски; Главный редактор Medscape Drug Reference

Раскрытие информации: Получил зарплату от Medscape за работу. для: Medscape.

Барри Дж. Шеридан, DO Главный воин в переходных службах, Медицинский центр армии Брука

Барри Дж. Шеридан, DO является членом следующих медицинских обществ: Американская академия экстренной медицины

Раскрытие: нечего раскрывать.

Главный редактор

Джетер (Джей) Притчард Тейлор, III, доктор медицины Доцент кафедры хирургии Медицинской школы Университета Южной Каролины; Лечащий врач, клинический инструктор, специалист по комплаенсу, отделение неотложной медицины, больница Palmetto Richland

Джетер (Джей) Притчард Тейлор, III, доктор медицинских наук, является членом следующих медицинских обществ: Американской академии неотложной медицины, Американского колледжа врачей неотложной помощи, Американская медицинская ассоциация, Колумбийское медицинское общество, Общество академической неотложной медицины, Колледж врачей неотложной помощи Южной Каролины, Медицинская ассоциация Южной Каролины

Раскрытие информации: Служить (d) в качестве директора, должностного лица, партнера, сотрудника, советника, консультанта или попечителя для: Наемный подрядчик – главный редактор Medscape.

Дополнительные участники

Стивен Конрад, доктор медицины, доктор медицинских наук Заведующий отделением неотложной медицины; Руководитель многопрофильной службы интенсивной терапии, профессор кафедры неотложной помощи и внутренней медицины, Центр медицинских наук Университета штата Луизиана

Стивен Конрад, доктор медицинских наук, является членом следующих медицинских обществ: Американского колледжа грудных врачей, Американского колледжа критических врачей. Медицинское обслуживание, Американский колледж врачей неотложной помощи, Американский колледж врачей, Международное общество трансплантации сердца и легких, Медицинское общество штата Луизиана, Шоковое общество, Общество академической неотложной медицины, Общество неотложной медицинской помощи

Раскрытие: нечего раскрывать.

Благодарности

Allysia M Guy, MD Штатный врач, Отделение неотложной медицины, Медицинский центр Нижнего штата Нью-Йорка

Раскрытие: Ничего не нужно раскрывать.

Лоренцо Паладино, доктор медицины Доцент, отделение неотложной медицины, Научный центр здоровья SUNY в Бруклине; Консультант, помощник директора по исследованиям, отделение неотложной медицины, госпиталь округа Кингс

Лоренцо Паладино, доктор медицины, является членом следующих медицинских обществ: Alpha Omega Alpha

Раскрытие: Ничего не нужно раскрывать.

Автор: Эльзбета Пилат, MD Штатный врач, Отделение неотложной медицины, Государственный университет Нью-Йорка, Нижний штат Нью-Йорк, Госпитальный центр округа Кингс

Раскрытие: Ничего не нужно раскрывать.

Марк А. Сильверберг, доктор медицины, MMB, FACEP Доцент, заместитель директора резидентуры, Департамент неотложной медицины, Медицинский колледж Нижнего штата Нью-Йорка; Персонал-консультант, Отделение неотложной медицины, Университетская больница Статен-Айленда, Больница округа Кингс, Университетская больница, Медицинский центр Нижнего штата Нью-Йорка

Марк А. Сильверберг, доктор медицинских наук, MMB, FACEP является членом следующих медицинских обществ: Американского колледжа врачей скорой помощи, Американской медицинской ассоциации, Совета директоров резидентур по неотложной медицине и Общества академической неотложной медицины

Раскрытие: Ничего не нужно раскрывать.

Малини К Сингх, MD Штатный врач, Отделение неотложной медицины, Медицинский центр Якоби / Монтефиоре

Раскрытие: Ничего не нужно раскрывать.

разделительных характеристик диализных мембран | Thermo Fisher Scientific

Диализ – это классический лабораторный метод, основанный на избирательной диффузии молекул через полупроницаемую мембрану для разделения молекул в зависимости от их размера. Диализ используется для самых разных целей: обессоливание, замена буфера, удаление маркировочных реагентов, исследования связывания лекарств, рост и питание клеток, очистка от вирусов и обработка крови.Обычно образец и буферный раствор (называемый диализатом) помещают на противоположные стороны диализной мембраны, которая содержит поры промышленного диапазона размеров. Молекулы образца, размер которых превышает размер пор, задерживаются на стороне образца мембраны, но небольшие молекулы проходят через мембрану, снижая концентрацию этих молекул в образце (рис. 1). В качестве альтернативы желаемые компоненты внешнего буферного раствора можно медленно вводить в образец.

Рисунок 1.Как работают диализные мембраны. Диализная мембрана – это полупроницаемая пленка (обычно лист регенерированной целлюлозы), содержащая поры различного размера. Молекулы большего размера, чем поры, не могут проходить через мембрану, но небольшие молекулы могут проходить это свободно. Таким образом, диализ можно использовать для очистки или замены буфера для образцов, содержащих макромолекулы.

Характеристика разделения, определяемая диапазоном размеров пор диализной мембраны, чаще всего называется пороговым значением молекулярной массы (MWCO) мембраны.Традиционно MWCO мембраны относится к наименьшей средней молекулярной массе стандартной молекулы, которая не будет эффективно диффундировать через мембрану. Обычно глобулярная макромолекула наименьшего размера (в Дальтонах), которая удерживается более чем на 90% при длительном диализе (в течение ночи), определяет номинальный MWCO. Таким образом, диализная мембрана с молекулярной массой 10 кДа обычно удерживает белки с молекулярной массой не менее 10 кДа.

Важно отметить, что MWCO мембраны не является четко определенной величиной.Диффузия молекул вблизи MWCO будет медленнее по сравнению с молекулами, значительно меньшими, чем MWCO. А диализные мембраны, которые состоят из регенерированной целлюлозы, содержат поры широкого диапазона размеров; практически невозможно добиться 100% удержания даже очень больших молекул. Чтобы обеспечить достаточное время для удаления загрязняющих веществ при диализе, важно понимать эти свойства диализных мембран и влияние других факторов, таких как отношение площади поверхности к объему образца (SA: V).

В этой статье мы охарактеризуем разделительные свойства диализных мембран, имеющих номинальные значения MWCO 2K, 3.5K, 7K, 10K и 20K. Мы также сравниваем скорость диализа и другие характеристики для устройств Thermo Scientific Slide-A-Lyzer различных размеров и диализных трубок Thermo Scientific SnakeSkin, предназначенных для обработки образцов от 0,1 до 250 мл.

Чтобы охарактеризовать и определить MWCO и удерживающие свойства наших диализных мембран 2K, 3.5K, 7K, 10K и 20K, мы исследовали ряд молекул, чтобы определить процент оставшихся в образце после ночного диализа на слайде емкостью 3 мл. Кассеты для диализа A-Lyzer (Рисунок 2, панели от A до E).

Рисунок 2A. Удержание диализной мембраной 2K MWCO:

Рисунок 2B. Удержание диализной мембраной 3,5K MWCO:

Рисунок 2C. Удержание диализной мембраной 7K MWCO:

Рис. 2D. Удержание диализной мембраной 10K MWCO:

Рисунок 2E. Удерживание с помощью диализной мембраны 20K MWCO:

Рис. 2. Определение MWCO для ряда диализных мембран. Панели показывают процент удерживания для растворов различных исследуемых молекул (см. Графики) после ночного (17 часов) диализа при 4 ° C в диализных кассетах Slide-A-Lyzer емкостью 3 мл, имеющих диализные мембраны с указанными рейтингами MWCO от 2К до 20К.Образцы готовили с начальной концентрацией от 0,5 до 1 мг / мл либо в PBS (pH 7), либо в 0,2 М карбонатно-бикарбонатном буфере (pH 9,4). Удерживание измеряли с помощью анализа протеина BCA Thermo Scientific Pierce (деталь № 23225) или абсорбции при 360 нм (для витамина B12). На каждой панели разделение между молекулами, которые считаются меньшими, чем MWCO, и молекулами, которые считаются немного большими, чем MWCO, обозначено изменением серых полос на цветные. Цвета полосок соответствуют цветам кассет с товарами.

С каждой мембраной (панелью) уровни удерживания увеличиваются для молекул с увеличивающейся массой (размером), пока не будет достигнуто плато при удерживании приблизительно 90%. Дальнейшее увеличение размера молекулы образца сопровождается лишь незначительным (или отсутствующим) увеличением удерживания (см. Панели A и B). Также сохраняется большая часть (даже большинство) протестированных пептидов и биомолекул, размер которых меньше номинального MWCO мембраны. Это демонстрирует, что диализ не является эффективным методом разделения молекул одинакового размера.Вместо этого диализ обычно наиболее подходит для обмена буферных солей, неорганических химикатов и других компонентов среды, которые намного меньше (например, на два или три порядка меньше), чем рейтинг мембраны по MWCO (см. Рисунки 3 и 4). ниже).

Однако важно также отметить, что рейтинги MWCO основаны на глобулярных молекулах (например, белках). Более линейные молекулы, такие как ДНК или РНК, которые могут иметь небольшой диаметр в двух или трех измерениях, могут иметь возможность проходить через поры более свободно, несмотря на то, что их молекулярная масса превышает заявленный MWCO (данные не показаны).Чтобы гарантировать надлежащее удержание образцов ДНК или РНК, исследователи обычно выбирают диализную мембрану, MWCO которой составляет от одной трети до половины молекулярной массы интересующей нуклеиновой кислоты.

Молекулы, размеры (массы) которых близки к тому же порядку величины, что и MWCO, имеют различные ограничения скорости диализа в зависимости от их формы и характеристик растворимости. Напротив, относительно очень маленькие молекулы (особенно хорошо растворимые) обычно имеют очень похожие скорости диффузии, потому что они могут проходить через поры мембраны свободно и без ограничений.

Чтобы продемонстрировать влияние MWCO на скорость диализа малых молекул, мы диализовали 200 мл 1M NaCl по сравнению с водой с использованием диализных колб Thermo Scientific Slide-A-Lyzer, оснащенных диализными мембранами 2K, 3,5K, 10K и 20K (рис. 3). Скорость диализа для мембран 3,5К, 10К и 20К была очень похожей, каждая приводила к полному удалению соли менее чем за 10 часов. Ионы натрия и хлорида соли имеют молекулярные массы (23 и 35 г / моль соответственно), которые на порядки меньше, чем MWCO этих мембран, которые имеют аналогичную толщину и плотность пор.Напротив, скорость диализа для 2K-мембраны значительно ниже, поскольку она имеет гораздо меньшие поры и гораздо более толстую (50 мкм против ~ 25 мкм) мембрану по сравнению с другими.

Рис. 3. MWCO мембраны и продолжительность диализа. Скорость удаления 1M NaCl из 200 мл образцов в колбах для диализа Thermo Scientific Slide-A-Lyzer 2K, 3,5K, 10K и 20K при комнатной температуре. В указанные моменты времени (треугольники) меняли буфер для диализа (4 л) и определяли процент удаления NaCl путем измерения проводимости образца.Более 95% NaCl было удалено за 8-18 часов (41 час для условия 2K). Средняя толщина мембран 2K, 3.5K, 10K и 20K составляет 50, 23, 30, 25 мкм соответственно.

Хотя размер и количество пор в диализной мембране, наряду с ее толщиной, имеют большое влияние на определение скорости (или вероятности), с которой молекулы разных размеров диффундируют через поры во внешний буфер, скорость Диализ также прямо пропорционален площади поверхности мембраны по отношению к объему образца.Чем больше образец может быть распределен по поверхности мембраны, тем быстрее будет происходить диализ, поскольку молекулы будут чаще взаимодействовать с мембраной во время диффузии. Высокопроизводительные диализные продукты, такие как диализные кассеты, колбы и устройства MINI Slide-A-Lyzer, разработаны с соотношением площади поверхности к объему, оптимизированным как для скорости, так и для простоты работы с различными объемами образцов.

Чтобы изучить влияние отношения площади поверхности к объему, мы диализовали образцы 1M NaCl по сравнению с водой в четырех разных размерах диализных устройств, имеющих одинаковые (3.5K) мембрана MWCO (таблица 1, рисунок 4).

Таблица 1. Приборы и параметры диализного эксперимента с хлоридом натрия. Отношение площади поверхности к объему (SA: V) рассчитывается на основе формы каждой камеры с исследуемым объемом образца.

Thermo Scientific Product Емкость устройства Протестированный объем SA: V
Устройство Slide-A-Lyzer MINI
(номер по каталогу 88403)
2 мл 2 мл25 см 2 / мл
Диализная трубка SnakeSkin
(Деталь № 88244)
Диаметр 35 мм. 70 мл 1,32 см 2 / мл
Кассета Slide-A-Lyzer G2
(номер по каталогу 87726)
70 мл 70 мл 1,32 см 902 902 2 / мл Колба для диализа A-Lyzer
(номер по каталогу 87761)
250 мл 200 мл 0,65 см 2 / мл

Рисунок 4.Влияние отношения площади поверхности к объему на скорость диализа. На графике показаны скорости удаления 1M NaCl из образцов объемом 2, 70, 70 и 200 мл, диализованных на приборах для диализа Thermo Scientific Dialysis Devices четырех соответствующих размеров (см. Таблицу 1), каждый из которых оснащен мембраной MWCO 3,5K. Диализ проводили при комнатной температуре против очень больших объемов (например, 4 л) воды (диализата). В указанные моменты времени (треугольники) меняли буфер для диализа и определяли процент удаления NaCl путем измерения проводимости образца.

Три образца со схожими значениями SA: V (~ 1,3 см 2 / мл) показали сходные скорости диализа (удаление соли примерно 95% за 4-6 часов). Более крупная колба для диализа Slide-A-Lyzer, имеющая только половину SA: V по сравнению с другими устройствами, требовала примерно вдвое больше (10 часов) для достижения того же 95% удаления соли. Это показывает, что при прочих равных условиях скорость диализа прямо пропорциональна отношению площади поверхности к объему образца. Кроме того, диализные устройства различной формы взаимодействуют с диализатом несколько по-разному, что влияет на эффективность диффузии образцов.

Эти простые эксперименты демонстрируют несколько ключевых характеристик диализа, поскольку он связан с обычными приложениями медико-биологических лабораторий для обессоливания проб и замены буфера. Они помогают прояснить значение значений отсечки молекулярной массы (MWCO) – что это номинальные классификации мембран, а не дискретные и точные границы. Диализ не является эффективным методом разделения молекул одинакового размера.

Для замены буфера и обессоливания скорость диализа прямо пропорциональна отношению площади поверхности мембраны к объему (SA: V).Поэтому важно выбрать устройство для диализа, которое максимизирует SA: V для предполагаемого образца, при этом обеспечивая удобное и беспроблемное добавление и извлечение образцов.

Важно отметить, что каждая молекула индивидуальна; концентрация, взаимодействия и гидрофобность молекул могут влиять на их способность диффундировать через диализную мембрану. Температура, объем, скорость перемешивания и частота замены внешнего буфера также являются важными факторами. Таким образом, обычно требуется некоторое количество эмпирических исследований, чтобы оптимизировать протокол диализа для конкретного образца и приложения.

Характеристики материалов и их применение для диагностики in vitro

Кратко

Промышленно производимые мембраны играют жизненно важную роль в эффективности диагностических инструментов и процедур in vitro, таких как анализы белков и фильтрация жидкости / газа. В этой статье мы рассмотрим некоторые из различных типов мембран, доступных для использования в области диагностики in vitro, основные функции и характеристики, а также области применения.

Характеристики мембран для диагностики in vitro

Различные мембраны обладают отличительными характеристиками, которые позволяют использовать их в конкретных областях применения. Ниже мы исследуем некоторые из основных атрибутов оценки мембран.

Размер пор

Размер пор относится к размеру частиц, которые может улавливать мембрана. Измерение (в мкм) относится к минимальному диаметру частиц, отфильтрованных из жидкости.

Мембраны, используемые при ультрафильтрации, однако, учитывают номинальный предел молекулярной массы (NMWL) веществ, а не размер пор мембраны.

Размер пор и NMWL не являются окончательными показателями эффективности мембраны. Также следует учитывать применение фильтрации при выборе наиболее подходящего материала.

Расход

Скорость потока мембраны определяет, насколько быстро поток проходит через фильтр. На него, помимо других атрибутов, влияют размер пор, толщина мембраны, структура пор.

Выбор мембраны обычно основан на требуемом удерживании и скорости потока.Высокий рейтинг NMWL увеличивает скорость потока, но снижает удерживание, и наоборот.

Экстракты

Это загрязняющие вещества из аппарата или фильтра, которые попадают в конечный фильтрат. Они могут быть результатом:

  • пробой фильтрующего материала
  • Примеси смыты с фильтра
  • Остаточные химические вещества в процессе производства

Качество материала мембраны может иметь значительное влияние на целостность фильтрата.

Химическая совместимость

Фильтрующий материал должен соответствовать химическим свойствам фильтруемой жидкости и преобладающим условиям фильтрации. В противном случае это может поставить под угрозу структурную целостность мембраны. Поверхность не должна адсорбировать желаемое растворенное вещество. Например, когда биомолекулы контактируют с некоторыми мембранами на основе полимеров, они связываются на поверхности до насыщения. Адсорбция может снизить производительность процедуры фильтрации.


Хотите узнать больше? Посмотрите наш вебинар.


Типы фильтрующих мембран и их применение

Более пристальный взгляд на некоторые мембраны и их применение:

Полиэфирсульфон (PES)

Мембраны

PES представляют собой гидрофильные и неспецифические белковые адсорбционные фильтры с высокой пропускной способностью. Они бывают разных размеров и диаметров, и фильтрат имеет минимальное количество экстрагируемых веществ.

Фильтры устойчивы к химическому воздействию при значениях pH от 1 до 14. По этой причине они идеально подходят для фильтрации водных растворов и различных фармацевтических растворов и растворителей.

Регенерированная целлюлоза (RC)

Мембраны из регенерированной целлюлозы также являются гидрофильными фильтрами с высокой пропускной способностью и низкой адсорбцией. Они подходят практически для всех жидкостей, включая растворители, так как выдерживают pH 3-12. Их асимметричная архитектура, усиленная нетканой целлюлозой, делает фильтры долговечными.

Полиамидные мембраны (PA)

Помимо гидрофильности, мембраны из полиамида устойчивы ко многим органическим растворителям и щелочным растворам.Они также отлично подходят для фильтрации и стерилизации водных растворов для аналитического определения. Они применимы там, где необходим мембранный материал с относительно высокой адсорбцией.

Политетра-фторэтилен (ПТФЭ)

Мембраны

из ПТФЭ – это гидрофобные мембраны, которые могут фильтровать воздух, газ и химические вещества, такие как кислоты и растворители с любым уровнем pH. Чтобы использовать их для водных растворов, их нужно предварительно смочить метанолом или этанолом. У них есть поры разного размера для большинства применений фильтрации.

Сводка

Фильтрующие мембраны для диагностики in vitro изготавливаются из различных материалов и имеют разные конструкции, предназначенные для различных целей. Они различаются по размеру пор, скорости потока, устойчивости к pH и другим свойствам.

Характеристики и определения мембран – Очистка сточных вод

Мембраны представляют собой плоские полупроницаемые структуры, проницаемые как минимум для одного компонента и непроницаемые для других. Согласно номенклатуре мембранной технологии, различные мембранные процессы характеризуются в соответствии с молярной массой или диаметром транспортируемого компонента, агрегатным состоянием на двух сторонах мембраны, а также принципом разделения.Перенос может быть вызван градиентами концентрации или давления. При очистке сточных вод используются мембранные процессы под давлением, такие как микро-, ультра- и нанофильтрация, а также обратный осмос.

На рисунке 12.1 показана классификация мембранных процессов на основе среднего диаметра частиц или молярной массы с несколькими примерами компонентов сточных вод. Обратите внимание, что диапазоны процессов разделения перекрываются в зависимости от диаметра частиц и рабочего давления.

Функциональным принципом мембранных процессов, используемых при очистке сточных вод, являются фильтрация или сорбция и диффузия, в соответствии с которыми сточные воды делятся на очищенную часть, т.е.е. фильтрат или пермеат и концентрированную часть, то есть концентрат или ретентат (рис. 12.2).

Рис. 12.1 Классификация мембранных процессов, используемых при очистке сточных вод (MUNLV 2003; Rautenbach 1997).

294 12 Мембранная технология в биологической очистке сточных вод Мембранный процесс

Рис. 12.2 Схема, показывающая принцип мембранного процесса.

Производительность установки мембранной фильтрации определяется следующими основными параметрами:

• Селективность мембраны – это способность разделять такие компоненты, как масло и вода или соль и вода.Низкую селективность можно компенсировать только дорогостоящим многоступенчатым процессом. Для водных систем растворителя и растворенного вещества коэффициент удерживания или удерживание R является мерой селективности. Растворенное вещество удерживается, пока растворитель, чаще всего вода, проходит через мембрану; удержание R определяется по формуле:

r _ co c2 _ i c2 co co

, где c0 – концентрация загрязнителя в сырье, а c2 – концентрация загрязнителя в пермеате.

Истинное удерживание, достигаемое мембраной, выше, потому что концентрация удерживаемого компонента увеличивается на поверхности мембраны c3 в результате концентрационной поляризации (Раздел 12.3).

В области биологической очистки сточных вод часто приходится устранять один основной компонент; и концентрации исходного материала и пермеата приведены, например, в виде взвешенных твердых частиц в г L-1 MLSS.

Относительный объемный поток Jp0 характеризует гидродинамическую проницаемость: Qp

ApTM An м3 м 2 ч 1 бар 1

, где Qp – объемный расход пермеата, ApTM – трансмембранное давление, а Am – площадь мембраны.

12.2 Механизм массового транспорта | 295 Градиент трансмембранного давления, т.е.е. движущая сила определяется по формуле:

, который учитывает перепад давления по сечению мембраны p0 – p1.

• Механическая стабильность и устойчивость к загрязнению и образованию накипи должны рассматриваться как другие важные факторы.

Низкую проницаемость данной мембраны можно компенсировать увеличением площади поверхности мембраны. Поток пермеата Jp или скорость пермеата wp определяется по формуле:

| p = wp = – м3 м 2 ч 1

Поток и коэффициенты удерживания R и Rt не являются постоянными по всей площади поверхности мембраны, даже если качество материала мембраны не меняется.Концентрация удерживаемого компонента непрерывно увеличивается и влияет на коэффициенты потока и удерживания.

При очистке сточных вод трансмембранное давление ApTM варьируется от 0,1 бар до 120 бар. Характеристика отсечения мембраны соответствует либо диаметру частицы (в микронах), либо молярной массе (измеренной в Дальтонах) самого большого удерживаемого вещества.

Рис. 12.3 Градиенты концентрации и давления через диффузионно-растворную мембрану.Мы должны различать Ap ‘уравнения. (12.4) из Ар рисунка 12.3.

Отсечка мембраны определяется как молярная масса макромолекул и растворенных веществ с коэффициентом удерживания 90% или 95%. Он определяется экспериментально по кривым фракционного разделения для ультрафильтрационных мембран с различными веществами (Rautenbach 1997) и часто используется для характеристики мембранных процессов, за исключением микрофильтрации.

Различные транспортные модели используются при изучении селективности различных мембран и их транспортных механизмов (Rautenbach 1997):

• Модель черного ящика, полученная на основе большой базы экспериментальных результатов реальных систем комбинаций обработанных жидкостей и мембран.

• Полуэмпирические модели реальной системы с учетом физических и химических параметров (модель диффузии раствора и поровая модель).

• Структурные модели в фундаментальных исследованиях.

Здесь мы используем полуэмпирические модели, потому что общепринятой инженерной практикой является использование понимания физических свойств вместе с результатами исследования параметров процесса. Модель диффузии в растворе (обратный осмос и частичная нанофильтрация) и модель пор (ультра- и микрофильтрация) могут использоваться с физической и химической справочной информацией, чтобы сократить необходимое количество экспериментов для исследований и количественно оптимизировать операцию мембранной фильтрации в участок очистки сточных вод.

Конструкция и компоновка установок биологической очистки сточных вод с технологией мембранного биореактора (MBR) должны быть ориентированы на требования процесса активного ила. Первые рекомендации были сформулированы ATV-DVWK (2000b) с особым учетом объема реактора, скорости переноса кислорода, предварительной очистки сточных вод, удаления осадка и, конечно же, характеристик мембраны и очистки (раздел 12.3).

Сначала мы сосредоточимся на наиболее распространенных механистических моделях массопереноса через мембраны.Они основаны на диффузии и конвекции. Затем мы рассмотрим сопротивления массопереносу, такие как концентрационная поляризация, а также сочетание механизмов переноса и сопротивлений. Дальнейшее сочетание моделей, например модель диффузии раствора и модель пор необходимы при использовании мембран с активным глубоким слоем, пористым несущим слоем или при образовании гелевого слоя.

Читать далее: Массовый транспорт через непористые мембраны

Была ли эта статья полезной?

Мембранная биология | Физиология и биофизика

Самым основным требованием для жизни является разделение на части.Без мембран, удерживающих все необходимые растворимые молекулярные компоненты жизни в определенной области, отдельные клетки и многоклеточные организмы (например, люди) не могли бы существовать. Биологические мембраны – это сложные надстройки, которые выполняют множество задач, помимо разделения на части. Они состоят из тысяч различных молекул, которые собраны тщательно определенным образом и образуют строго контролируемый состав. Каждая мембрана имеет свой характерный состав в зависимости от ее функций.В случае клеток млекопитающих белковый и липидный состав плазматической мембраны сильно отличается от митохондриальной и ядерной мембран.

Ряд исследователей в отделе исследуют биосинтез, функции и физические характеристики мембран.

Рафаэль А. Зеллер, Ph.D. – Комплексный биосинтез, метаболизм и транспорт липидов

Мембраны клеток животных содержат самые разные виды липидов. Каждая мембрана отображает характерный липидный состав, зависящий от типа клетки и расположения внутри клетки.Изменения этого «мембранного гомеостаза» приводят к множеству патологий. Наша лаборатория ориентирована на выявление факторов, влияющих на биосинтез и транспорт глицеролипидов, процессы, которые регулируют определенные мембранные составы. Для этого мы выделяем и изучаем мутантные клеточные линии, у которых обнаружены дефекты биосинтеза или транспорта липидов. Эти мутантные клетки используются для определения функций конкретных видов липидов, для определения факторов, важных для их биосинтеза, и для выделения генов, участвующих в метаболизме липидов.Для характеристики этих мутантных клеточных линий используются различные биохимические, структурные и генетические методы.

Некоторые из этих мутантов имеют биохимические и генетические поражения, идентичные унаследованным заболеваниям человека, и поэтому могут использоваться в качестве моделей для изучения молекулярной основы болезни.

Ключевые слова: Мутанты клеток животных, фосфолипиды, болезни человека, плазмалогены, генетика соматических клеток, экспрессионное клонирование, культура ткани.

Джеймс А. Гамильтон, Ph.D. – Транспорт жирных кислот

Жирные кислоты представляют собой основной источник пищевой энергии и форму хранения энергии в жировой ткани. Некоторые жирные кислоты обладают значительной биологической активностью в качестве вторичных мессенджеров и цитокинов. Изменения белков, которые способствуют транспорту жирных кислот, связаны с такими заболеваниями человека, как диабет. Поэтому нас интересует транспорт этих молекул внутри клеток и кровотока, их транспорт через биологические мембраны и белки, которые помогают в этих процессах.Для этого мы используем различные физические и инструментальные методы, включая спектроскопию ЯМР в состоянии раствора 13 C, твердотельный и многоядерный ЯМР с вращением под магическим углом, многомерный ЯМР, ЯМР-визуализацию и флуоресценцию.

Г. Грэм Шипли, Ph.D., D.Sc. – Биология мембран и рецепторов

Наши интересы сосредоточены вокруг структуры и функции клеточных мембран, взаимодействий рецептор-лиганд и механизмов трансмембранной передачи сигналов. Комбинация биохимических, химических и биофизических подходов используется для исследования: (1) конформации мембранных липидов, структуры, свойств и взаимодействий, (2) взаимодействий мембранный рецептор-липид и (3) взаимодействий мембранный рецептор-лиганд.Современные подходы включают выделение связанных с мембраной белков и липидов (например, рецептора липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), рецептора инсулина, интегринов, ганглиозидов), их воссоздание с хорошо охарактеризованными липидными монослоями и двухслойными матрицами и структурные исследования белково-липидных сборок. Исследования связывания лиганда включают взаимодействия рецептора ЛПНП / ЛПНП, рецептора инсулина / инсулина и взаимодействия ганглиозидов / токсинов. Используемые биохимические методы включают выделение липидов и белков, гель / аффинную хроматографию, методы антител, иммуноблоттинг, солюбилизацию детергентов, восстановление липидов и белков и т. Д.Химические методы включают синтез липидов, ТСХ, ВЭЖХ, ИК и ЯМР. Биофизический подход включает дифракцию рентгеновских лучей, кристаллографию белков, электронную микроскопию / реконструкцию изображений, химию поверхности, а также калориметрические и спектроскопические (КД, ЯМР) методы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *