Газоселективные материалы для создания модифицированной газовой среды

Использование модифицированной газовой среды – самый доступный и в то же время эффективный для промышленного цветоводства метод хранения продукции из всех способов хранения в газовых средах. При создании и поддержании МГС используют свойства селективной проницаемости или самого материала упаковки (обычно тонкие полимерные пленки), или газоселективного элемента мембранного типа (ГСЭМТ) в виде вставки (окна) в боковые стенки контейнеров и упаковок, или специальных устройств, которыми оснащают газонепроницаемые контейнеры и упаковки для хранения.

Основной рабочий орган ГСЭМТ – мембрана. Обычно она представляет собой технологическую перегородку, обеспечивающую вследствие селективной проницаемости разделение газовых смесей без химических превращений. Разделение газовых смесей с использованием мембранной технологии происходит на основе диффузионного процесса, движущей силой которого могут быть перепад давлений и градиент концентрации. Для диффузионного разделения газов применяют мембраны, имеющие различную проницаемость по отношению к отдельным компонентам газовых смесей.

Высокоэффективны и перспективны для целей газодиффузионного разделения – асимметричные мембраны, представляющие собой материалы с анизотропной по толщине структурой. Асимметричные мембраны изготавливают, как правило, из одного полимера или смеси полимеров. Эти мембраны имеют плотный верхний слой и рыхлую структуру нижнего слоя. Плотный слой мембраны определяет ее селективность для того или иного компонента смеси, а пористая ее часть служит несущей подложкой.

Важнейшие требования, предъявляемые к мембранам, следующие: высокая разделяющая способность, высокая удельная производительность, инертность по отношению к компонентам разделяемой смеси, стабильность свойств во времени, низкая стоимость. Критерием соответствия мембран назначению служит оценка их при эксплуатации, однако обычно предварительно рассматривают такой важный показатель, как проницаемость мембран.

Оценка эксплуатационных свойств мембран, предназначенных для диффузионного разделения газов, в основном сводится к определению проницаемости для различных компонентов газовых смесей.

Для хранения цветочной продукции в МГС необходимо предварительно провести следующую работу:

исходя из параметров мембран (проницаемость, селективность и др.) и параметров закладываемой на хранение продукции (интенсивность дыхания, дыхательный коэффициент и т. д.) определить область принципиально возможных режимов хранения;

разработать методику определения параметров стационарного режима хранения и перехода на стационарный режим хранения;

на основе проведенных теоретических расчетов подобрать подходящие газоселективные мембраны;

сконструировать необходимые контейнеры с ГСЭМТ;

испытать контейнеры с ГСЭМТ в реальных условиях хранения.

Со значением общей проницаемости мембраны связаны значения безразмерного параметра ϭ – селективности, который представляет собой отношение фильтрации одного газа к величине фильтрации другого газа при одном и том же давлении и служит мерой избирательности мембраны по отношению к соответствующим газам. Для большинства полимерных материалов мембранного типа с уменьшением проницаемости возрастает селективность (СО₂/О₂), и наоборот.

В таблице 12 приведены данные характеристики проницаемости полимеров для некоторых газов при комнатной температуре (Дубяга, 1981). Обычно газоселекгивные мембраны классифицируют по методу их получения, геометрической форме, назначению, структурным особенностям и материалу, из которого они изготовлены.

Табл.12. Газопроницаемость различных материалов

Полимер	Коэффициент проницаемости φ • 109, м4/(с • Н)
	N2	СО2	О2	ϭ = φСО2/φО2
Натуральный каучук Полиизопрен Полидиметилсилоксан Полиэтилен низкого давления Полиэтилен высокого давления Полиуретан Полипропилен Полиэтилентерефталат Поликарбонат Поливинилтриметилсилан Полистирол Этил целлюлоза	5 59 1880 1,3 6 2,4 2,3 0,05 1,9 83 3 0,08	820 920 16350 35 85 90 30 1,5 55 1660 61 0,45	14 159 3800 4 22 7,3 9 0,3 11,4 360 13 0,2	58,6 6,16 4,3 8,75 3,86 12,3 3,3 5,0 4,8 4,6 4,7 22,5

 

хранение цветов

назад

вперёд