Применение поливинилпирролидона (ПВП) в мембранной области

Послеливинилпирролидон (ПВП)— химический продукт ацетилена. Впервые он был открыт немецким химиком Вальтером Реппе в 1938 году. Это линейный полимер, синтезированный из мономера 1-винил-2-пирролидона. С момента появления поливинилпирролидона (ПВП) он широко используется в фармацевтической промышленности, медицинских приборах, мембранной промышленности, производстве новых энергетических аккумуляторов, производстве наноматериалов, пищевой промышленности, клеях, косметике, зубной пасте, моющих средствах, в оптических и электрических приложениях, производстве бумаги, печати и крашения, покрытиях, чернилах, волокнах и текстильных материалах, керамике, металлических покрытиях, литографии и фотографии, металлургических закалочных жидкостях и смазочно-охлаждающих жидкостях, буровых растворах и жидкостях для заканчивания скважин, транспортировке природного газа и других областях благодаря своим превосходным амфифильным свойствам в системе «нефть-вода», хорошей химической стабильности, чрезвычайно высокой биосовместимости и сильному сродству к гидрофобным веществам.

С развитием промышленности традиционные технологии разделения сталкиваются со всё большим количеством проблем, поэтому разработка новых технологий разделения становится всё более актуальной. Технология мембранного разделения, будучи экологически чистым и эффективным методом разделения, обладает такими преимуществами, как высокая эффективность разделения, энергосбережение, защита окружающей среды и соответствие принципам устойчивого развития, и получила широкое внимание во всём мире. Среди них – разделительная мембрана, являющаяся ядром технологии мембранного разделения. В области мембран для водоподготовки, гемодиализных мембран, лабораторных и медицинских специальных мембран, с развитием технологий разделения, особенно мембранных технологий, мембранные материалы стали ключом к быстрому развитию этой инновационной области. Мембранные материалы можно разделить на неорганические и органические полимерные. Обычно используемые неорганические мембранные материалы включают стекло, оксиды металлов, керамику, углерод и т. д. Органические полимерные материалы разрабатываются на основе современных полимерных материалов. Большинство используемых в настоящее время разделительных мембран – это органические полимерные мембраны. В основном это целлюлоза, полиамид, ароматические гетероциклические, полисульфоновые, полиолефиновые, силиконовые каучуки, фторсодержащие полимеры и т. д.

Лактамная группа в молекуле поливинилпирролидона (ПВП) является сильной полярной группой с гидрофильным эффектом. Материал мембраны (поливинилиденфторид, полиэфирсульфон и т. д.) сам по себе является гидрофобным материалом, поэтому во время нанесения он легко адсорбирует органические растворенные вещества (белки, бактерии и т. д.), что приводит к закупориванию пор мембраны и влияет на её производительность. При введении ПВП в мембрану, поскольку лактамная связь в ПВП является гидрофильной группой, гидрофильные сегменты молекулярной цепи могут образовывать плотный водоразделительный слой на поверхности мембраны, улучшая гидрофильность мембраны, уменьшая адгезию грязи к поверхности мембраны, снижая риск закупорки мембраны, улучшая её противозагрязняющую способность, продлевая срок службы мембраны и снижая затраты на обслуживание.

Плёнкообразующие свойства: поливинилпирролидон (ПВП) обладает хорошими плёнкообразующими свойствами и способен формировать равномерную и стабильную мембранную структуру. В процессе изготовления мембран для водоподготовки и гемодиализа ПВП может использоваться в качестве плёнкообразующего агента, способствуя формированию мембран с хорошей пористой структурой и механической прочностью.

Биосовместимость: поливинилпирролидон (ПВП) обладает хорошей биосовместимостью, не раздражает ткани человека и не вызывает иммунного ответа. Это обеспечивает совместимость поливинилпирролидона (ПВП) с компонентами крови при использовании в мембранах для гемодиализа, снижая риск побочных реакций между кровью и мембранами. Физиологическая инертность: ПВП химически стабилен в физиологических условиях и не разрушается и не выделяет вредных веществ. Эта особенность гарантирует отсутствие негативного воздействия поливинилпирролидона (ПВП) на компоненты крови во время гемодиализа.