RU2786874C1 - Способ регенерации аэрозольных фильтров и защитных мембран - Google Patents
Способ регенерации аэрозольных фильтров и защитных мембран Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786874C1 RU2786874C1 RU2021137415A RU2021137415A RU2786874C1 RU 2786874 C1 RU2786874 C1 RU 2786874C1 RU 2021137415 A RU2021137415 A RU 2021137415A RU 2021137415 A RU2021137415 A RU 2021137415A RU 2786874 C1 RU2786874 C1 RU 2786874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- membrane
- temperature
- aerosol
- layer
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000001681 protective Effects 0.000 title description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000036961 partial Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N N#B Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001900 extreme ultraviolet lithography Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000249 desinfective Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000233 ultraviolet lithography Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 20
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 11
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N Silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018956 Sn—In Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogens Species 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive Effects 0.000 description 1
- 200000000015 coronavirus disease 2019 Diseases 0.000 description 1
- 229960003964 deoxycholic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000003891 environmental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- FHHPUSMSKHSNKW-SMOYURAASA-M sodium deoxycholate Chemical compound [Na+].C([C@H]1CC2)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC([O-])=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 FHHPUSMSKHSNKW-SMOYURAASA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008275 solid aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области создания новых устройств на основе углеродных материалов и их композитов, в частности, изобретение относится к области создания регенерируемых мембран для улавливания аэрозольных частиц. Предложенное изобретение может применяться для улавливания практически любых аэрозольных частиц, а также для частичного или полного удаления органических и неорганических веществ. В частности, изобретение может использоваться в качестве конструктивных элементов ультрафиолетовой литографии (EUV lithography) и очистителей воздуха от органических аэрозольных частиц. Предложен способ регенерации мембраны на основе углеродного материала, включающий в себя: использование мембраны из углеродных нанотрубок с возможностью подведения электрических контактов, частичное или полное удаление захваченных частиц с мембраны путем нагрева в вакууме при температуре 100-1800°С. При температуре 100-700°C при атмосферном давлении на воздух. При температуре 100-1800°С в инертной среде. Предложенный способ является энергоэффективным и позволяет увеличить время службы аэрозольных мембран и/или дезинфицировать окружающую среду, а также улучшить эксплуатационные характеристики устройств, компонентами которых они являются. 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 12 пр.
Description
Изобретение относится к области создания новых устройств на основе углеродных материалов и их композитов, в частности, изобретение относится к области создания регенерируемых мембран для улавливания аэрозольных частиц. Предложенное изобретение может применяться для улавливания практически любых аэрозольных частиц, а также для частичного или полного удаления органических и неорганических веществ. В частности, изобретение может использоваться в качестве конструктивных элементов ультрафиолетовой литографии (EUV lithography) и очистителей воздуха от органических аэрозольных частиц.
Уровень техники
Улавливание аэрозольных частиц в широком диапазоне размеров является важной научно-технической задачей, для обеспечения развития человечества не только в области здравоохранения, но и обеспечения условий для новых технологий. В частности, развитие электроники невозможно без чистых комнат самого высокого класса, так и без новых подходов в области литографии. Одной из перспективных областей развития электроники является переход литографии в область ультракоротких волн (глубокий ультрафиолет; EUV lithography). Барьером на пути развития фотолитографии в глубоком ультрафиолете является защита образца от аэрозольных частиц, состоящих, как правило, из олова, индия и тп.; частицы получаются в результате образования плазмы в источнике ультрафиолетового (УФ) излучения [С. Wagner, N. Harned, EUV lithography: Lithography gets extreme, Nat. Photonics. 4 (2010) 24 26. doi:10.1038/nphoton.2009.251]. Исходя из высокого коэффициента поглощения излучения в области глубокого УФ, защитные мембраны должны обладать предельно низкой толщиной. Среди мембран предлагаемых мембран на основе, например, поликристаллического кремния [D. Brouns, Development and performance of EUV pellicles, Adv. Opt. Technol. 6 (2017) 221-227. doi:10.1515/aot-2017-0023] или нитрида кремния [D. Brouns, Development and performance of EUV pellicles, Adv. Opt. Technol. 6 (2017) 221-227. doi:10.1515/aot-2017-0023], перспективными и конкурентными являются решения на основе высокопористых наноуглеродных материалов, в частности, углеродных нанотрубок (однослойных, малослойных (двух- и трехслойные) и многослойных), графенов (однослойных, малослойных и многослойных), которые помимо высокой эффективности фильтрования обеспечивают требуемую механическую прочность [V.M. Gubarev, V.Y. Yakovlev, M.G. Sertsu, O.F. Yakushev, V.M. Krivtsun, Y.G. Gladush, LA. Ostanin, A. Sokolov, F. Schafers, V. V. Medvedev, A.G. Nasibulin, Single-walled carbon nanotube membranes for optical applications in the extreme ultraviolet range, Carbon N. Y. 155 (2019) 734-739. doi:10.1016/j.carbon.2019.09.006, прототип]. Тем не менее, время службы текущих защитных покрытий существенно ограничено необратимым накоплением осажденных частиц Sn или Sn-In на поверхности, снижающих прозрачность мембраны и, как следствие, эксплуатационные характеристики всего литографа.
Не менее важной научно-технической задачей является обеззараживание помещений в больнице, транспорте и на производстве от биологически активных аэрозолей, в частности, переносчиков заболеваний, передающихся воздушно-капельным с последующей или проточной инактивацией биологически активных агентов на фильтрующем элементе. Используемые углеродные материалы для фильтрования аэрозольных частиц и поглощения нежелательных газов, например активированные угли, как правило, обладают высокой долей микро- и мезопор, что осложняет последующее извлечение осажденных объектов, снижая тем самым эксплуатационные характеристики. Углеродные нанотрубки и композиты на их основе позволяют избежать подобных проблем, что открывает путь к созданию аэрогелей с низким перепадом давлений [J. Zou, J. Liu, A.S. Karakoti, A. Kumar, D. Joung, Q. Li, S.I. Khondaker, S. Seal, L. Zhai, Ultralight multiwalled carbon nanotube aerogel, ACS Nano. 4 (2010) 7293-7302. doi:10.1021/nn102246a.], а также привело к усиленному интересу в области фильтрации аэрозолей. Высокая химическая стабильность углеродных материалов также позволяет поставить вопрос об инактивации биологических объектов путем резистивного нагрева [V. Palmieri, М. Papi, Can graphene take part in the fight against COVID-19, Nano Today. 33 (2020) 100883. doi:10.1016/j.nantod.2020.100883]. Тем не менее, системы на основе графена или порошка нанотрубок требуют носителя (подложки), который поглощает тепло, ограничивая достижимые температуры и, как следствие, снижая энергоэффективность всей системы.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение решает указанные выше проблемы путем использования свободностоящих мембран/аэрогелей углеродных нанотрубок и композитов на их основе, которые могут нагреваться без существенных необратимых структурных изменений до экстремальных температур: 1800°С в вакууме или инертной среде и 700°С на воздухе, путем нагрева. Нагрев может обеспечиваться за счет как самого материала (резистивный за счет подведения электрического тока к мембране, микроволнового/индукционного посредством подведения внешнего поля), так и за счет внешних источников нагрева. При подобной обработке аэрозольные частицы, отфильтрованные мембраной, частично или полностью удаляются с поверхности фильтрующего элемента, регенерируя поверхность.
Техническим результатом изобретения является создание регенерируемых композиционных мембран на основе углеродных нанотрубок, обеспечивающих улавливание аэрозольных частиц и их удаление/инактивацию при нагреве до 1800°С в вакууме и/или инертной среде и до 700°С при атмосферном давлении на воздухе.
Создание мембран/аэрогелей на основе углеродных нанотрубок или композитов нанотрубки/графен может обеспечиваться как за счет фильтрования суспензий, аэрозольного осаждения или сверхкритической сушки. Создание композитов возможно путем химического осаждения из газовой фазы слоя борнитрида, так и пиролиза углеводородов на поверхности мембраны, нанесения графеновых чешуек на поверхность мембраны или ее замещение графеновыми материалами.
Еще одним из технических результатов, достигаемых в настоящем изобретении, являются регенерируемые мембраны/аэрогели на основе углеродных нанотрубок и/или их композитов.
Еще одним техническим результатом, который достигается в настоящем изобретении, является возможность контролируемой частичной регенерации мембраны для поддержания одного из заданных параметров в необходимом диапазоне значений: прозрачность, перепад давления, эффективность фильтрования, добротность фильтрующей мембраны и др.
Еще одним техническим результатом, который достигается в настоящем изобретении, является возможность удаления и/или разрушения структуры закрепленных аэрозолей путем высокотемпературной обработки.
Еще одним техническим результатом, который достигается в настоящем изобретении, является возможность нагрева окружающей среды.
Еще одним техническим результатом, который достигается в настоящем изобретении, является упрощение нагрева фильтра путем исключения подложки (носителя) и использования свободностоящей мембраны.
Еще одним техническим результатом, который достигается в настоящем изобретении, является увеличение энергоэффективности нагрева путем удаления подложки мембраны из устройства, скорости нагрева, охлаждения, прямого нагрева мембраны, а не окружающей среды.
Температура фильтра регулируется подводимой мощностью, силой поля или внешним источником нагрева.
В предлагаемом способе для демонстрации возможностей подхода реализована задача по полному удалению частиц олова с поверхности нанотрубок путем резистивного нагрева в вакууме.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ регенерации мембран на основе углеродных материалов включает:
a. создание фильтрующего слоя из углеродных нанотрубок с возможностью подведения электрических контактов;
b. захват аэрозольных частиц;
c. частичное или полное удаление аэрозольных частиц путем нагрева в вакууме или в инертной среде при температуре 100-1800°С в вакууме или в инертной атмосфере или при температуре 100-700°С при атмосферном давлении на воздухе;
В качестве инертной атмосферы используют азот, аргон, гелий и другие газы.
В качестве мембраны используют малослойные или многослойные углеродные нанотрубки.
Используют композитную мембрану на основе углеродных нанотрубок, покрытых слоем гексагонального борнитрида.
Используют композитную мембрану на основе углеродных нанотрубок и пиролитического углерода.
Используют мембрану на основе однослойного, малослойного или многослойного графена.
Нагрев при атмосферном давлении на воздухе для мембран на основе углеродных нанотрубок осуществляют при температуре 100-400°С, для композитных мембран - при температуре 100-700°С.
Нагрев производится непосредственно во время прохождения аэрозоля.
Нагрев осуществляют многократно с различными интервалами нагрева и охлаждения, в том числе импульсно с интервалами от долей миллисекунд и более.
Нагрев осуществляется бесконтактно – (без подведения электрических контактов) токами высокой частоты.
Нагрев осуществляется за счет внешнего источника тепла без подведения электрических контактов.
Полученные мембраны могут использоваться во многих отраслях и во многих применениях как таковые, так и в качестве компонента анализа окружающей среды. Среди сфер использования выделим следующие: электроника в качестве защитных мембран (пеликлы) для фотолитографии в глубоком ультрафиолете и в качестве болометров, источников звука; медицина в качестве обеззараживающего регенерируемого фильтра; химическая промышленность в качестве носителя активного компонента катализатора или в качестве биологических сенсоров, но не ограничивая использование исключительно указанных областях.
Использование композитных мембран обеспечивает:
a. увеличение структурной прочности,
b. увеличение стойкости к высоким температурам,
c. увеличение стойкости к механическим воздействиям аэрозольными частицам,
d. увеличение стой кости к кислороду и агрессивной атмосфере, экстремальному излучению.
После ознакомления с данным описанием специалисту станут понятны и другие технические результаты, обеспечиваемые настоящим изобретением.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими таблицами, примерами и иллюстрациями.
На фиг.1 изображена принципиальная схема работы устройства.
На фиг.2 представлена фотография свободностоящей мембраны, которая резистивно нагрета до характерного красного свечения.
На фиг.3 представлены микрофотографии просвечивающей электронной микроскопии исходной мембраны (а), после нанесения аэрозоля оловянных частиц (Ъ), после удаления олова при 1000°С (с) и 1400°С (d) в вакууме (~3⋅10-6 мбар).
На фиг.4 представлены микрофотографии растровой электронной микроскопии с картированием методом энергодисперсионной микроскопии исходной мембраны (а), после нанесения аэрозоля оловянных частиц (b), после удаления олова при 1000°С (с) и 1400°С (d) в вакууме.
На фиг.5 представлены оптические спектры мембран до и после удаления оловянных частиц, а также после их нанесения. Оптическая плотность (absorbance/поглощение) коррелирует согласно закону Бугера-Ламберта-Бера с количеством нанесенного материала. При нанесении аэрозольных Sn частиц наблюдается увеличение оптической плотности по сравнению с исходной мембраной (черный спектр), которое однозначно связываемо с закреплением оловянных частиц (красный спектр) на нанотрубках. После проведения регенерации при 1400°С спектр с точностью инструментальной погрешности спектрометра возвращается (синий спектр) в исходное состояние (черный спектр). Таким образом, происходит регенерация, то есть восстановление характеристик мембраны до исходных значений (в настоящем примере оптическая плотность одна из ключевых характеристик пеликлов в УФ литографах) после проведения резистивного нагрева. Среди примеров восстанавливаемых характеристик также могут быть перепад давления, эффективность фильтрования, добротность фильтрующей мембраны и др.
Заявленный способ осуществляют следующим образом. На первом этапе осуществляют создание слоя из углеродных нанотрубок путем осаждения последних из аэрозольной (при получении нанотрубок методом aerosol CVD (химическое осаждение из газовой фазы на поверхности аэрозольного катализатора) или водной фазы (при получении нанотрубок иными методами) с возможностью подведения электрических контактов. Затем осуществляют фильтрование аэрозольных частиц через созданную мембрану, в результате чего твердые частицы аэрозоля осаждаются на мембране, т.е. осуществляется захват аэрозольных частиц мембраной. После фильтрования осуществляют нагрев (резистивный или индуктивный) мембраны с твердыми частицами при температуре 100-1800°С в вакууме при давлениях 10-6-1 мбар, или при температуре 100-700°С при атмосферном давлении на воздухе или 100-1800°С в инертной среде, что приводит к частичному или полному удалению аэрозольных частиц.
В качестве аэрозолей применяют частицы олова (Sn) или соединения на его основе, металлы с температурой плавления ниже 3500°С и их соединения (оксиды, соли), растворители с температурой кипения в интервале 20-200°С (например: вода, спирты, альдегиды), биогенные соединения (вирусы, микробы, бактерии, клетки, белки и их производные).
Пример 1
Тонкая пленка однослойных углеродных нанотрубок с толщиной порядка 40 нм с размерами 2 на 2 см2 закрепляется на рамке, состоящей из двух стальных электродов и непроводящей электрический ток перегородки. Аэрозоль оловянных наночастиц (16 нм, 2⋅108 шт/см3) фильтруется через мембрану нанотрубок в течение 4 часов, затем мембрана откачивается в камере до давления порядка 10-3 Па с последующим резистивным нагревом при 1000°С (порядка 6 Вт) в течение 1 мин. В результате наблюдается удаление оловянных частиц размером менее 1 мкм. Подобная процедура может быть проведена более 10 раз, что соответствует более чем десятикратному увеличению срока использования, а также увеличению эксплуатационных характеристик источника УФ излучения в случае использования мембран в качестве пеликлов.
Пример 2
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, нагрев производится при 1400°С (порядка 9 Вт) в течение 3 мин. В результате наблюдается полное удаление оловянных частиц и восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Пример 3
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, нагрев производится при 100°С (порядка 9 Вт) в течение 3 мин. В результате наблюдается модификация оловянных наночастиц и частичное восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Пример 4
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, нагрев производится при 1800°С в течение 3 мин. В результате наблюдается полное удаление оловянных частиц и восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Пример 5
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, нагрев производится в атмосфере азота. В результате наблюдается полное удаление оловянных частиц и восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Пример 6
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, нагрев производится при 100°С в атмосфере азота в течение 3 мин. В результате наблюдается полное удаление оловянных частиц и восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Пример 7
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, нагрев производится при 1800°С в атмосфере азота в течение 1 мин. В результате наблюдается полное удаление оловянных частиц и восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Пример 8
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, в качестве мембраны используется композит на основе однослойных углеродных нанотрубок, покрытых слоем гексагонального нитрида бора. В результате наблюдается увеличение эксплуатационных характеристик мембраны (прочность, термостойкость и др.), а также подтверждено полное удаление оловянных частиц с поверхности.
Пример 9
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, в качестве мембраны используется композит на основе однослойных углеродных нанотрубок и пиролитического углерода. В результате наблюдается увеличение эксплуатационных характеристик мембраны (прочность, термостойкость и др.), а также подтверждено полное удаление оловянных частиц с поверхности.
Пример 10
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, в качестве аэрозоля используется водный раствор деоксихолата натрия. Нагрев до 300°С в кислороде позволяет частично разложить органическое вещество. В результате наблюдается частичное удаление аэрозольных частиц, увеличение эксплуатационных характеристик мембраны, подтверждена возможность инактивации органических соединений.
Пример 11
Аналогично примеру 10, отличающийся тем, в качестве мембраны используется композиционный материал на основе углеродных нанотрубок, покрытых слоем гексагонального нитрида бора. Нагрев до 700°С в воздухе позволяет полностью разложить органическое вещество. В результате наблюдается разрушение структуры органических веществ и регенерация мембраны с точки зрения, например, патогенности мембраны.
Пример 12
Аналогично примеру 11, отличающийся тем, что происходит осаждение глицерина, нагрев производится при 100°С. В результате наблюдается частичное осажденных частиц и восстановление эксплуатационных характеристик мембраны.
Claims (10)
1. Способ регенерации мембраны на основе углеродного материала, с возможностью подведения электрических контактов, включающий в себя частичное или полное удаление захваченных аэрозольных частиц с мембраны путём нагрева в вакууме при температуре 100-1800°С, или при температуре 100-700°C при атмосферном давлении на воздухе, или при температуре 100-1800°С в инертной среде.
2. Способ по п. 1, в котором используется мембрана малослойных или многослойных углеродных нанотрубок.
3. Способ по п. 2, в котором используется композитная мембрана на основе углеродных нанотрубок, покрытых слоем гексагонального борнитрида.
4. Способ по п. 2, в котором используется композитная мембрана на основе углеродных нанотрубок и пиролитического углерода.
5. Способ по п. 1, в котором используется мембрана на основе однослойного, малослойного или многослойного графена.
6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором нагрев при атмосферном давлении для мембран на основе углеродных нанотрубок осуществляют при температуре 100-400°С, для композитных мембран – при температуре 100-700°С.
7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором нагрев производится непосредственно во время прохождения аэрозоля.
8. Способ по любому из пп. 1-5, в котором нагрев осуществляют многократно с различными интервалами нагрева и охлаждения, в том числе импульсно с интервалами от долей миллисекунд и более.
9. Способ по любому из пп. 1-5, в котором нагрев осуществляется бесконтактно, токами высокой частоты без подведения электрических контактов.
10. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором нагрев осуществляется за счет внешнего источника тепла без подведения электрических контактов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2022/050380 WO2023113648A1 (ru) | 2021-12-17 | 2022-12-06 | Способ регенерации аэрозольных фильтров и защитных |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786874C1 true RU2786874C1 (ru) | 2022-12-26 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2432985C1 (ru) * | 2010-03-15 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОТЕХ" | Способ регенерации ультрафильтрационных мембранных элементов из полых волокон |
| RU2648920C1 (ru) * | 2016-12-16 | 2018-03-28 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Способ получения тонких пленок на основе углеродных наноматериалов |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2432985C1 (ru) * | 2010-03-15 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОТЕХ" | Способ регенерации ультрафильтрационных мембранных элементов из полых волокон |
| RU2648920C1 (ru) * | 2016-12-16 | 2018-03-28 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Способ получения тонких пленок на основе углеродных наноматериалов |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Single-walled carbon nanotube membranes for optical applications in the extreme ultraviolet range. V.M. Gubarev, V.Y. Yakovlev, M.G. Sertsu, O.F. Yakushev, V.M. Krivtsun, Y.G. Gladush, LA. Ostanin, A. Sokolov, F. Schafers, V. V. Medvedev, A.G. Nasibulin. Carbon N. Y. 155 (2019) 734-739. doi:10.1016/j.carbon.2019.09.006. Регенерация углерод-углеродных композиционных мембран от 1,1-диметилгидразина Попов О.В., Маньшев Д.А., Островская В.М., Кравчик А.Е., Шевченко С.А. Крит. технол. Мембраны. 2006. N1 ( 29), с. 16-19. * |
| Structure-dependent performance of single-walled carbon nanotube films in transparent and conductive applications. Khabushev E.M. Krasnikov D.V., Kolodiazhnaia J.V., Bubis A.V., Nasibulin A.G. CARBON. Elsevier Science Publishing Company, Inc. ISSN: 0008-6223eISSN: 1873-3891, volume: 161, 2020, Р. 712-717. * |
| Аэрозольный синтез однослойных углеродных нанотрубок с заданными характеристиками с использованием генератора искрового разряда. Красников Д.В и др. "Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение": материалы III Международной научно-практической конференции: 13 - 15 ноября 2019. Под общей редакцией оргкомитета. - Тамбов: Изд-во ИП Чеснокова А.В., 2019. - 280 с., С. 96-97. Электромагнитные свойства полимерных композиционных материалов на основе углеродных нанотрубок с контролируемыми свойствами. Красников Д.В.1,2, Мосеенков С.И.1, Коровин Е.Ю.3, Кузнецов В.Л. Программа и тезисы докладов Второго Российско-Белорусского семинара "Углеродные наноструктуры и их электромагнитные свойства" / Ответственный за выпуск Окотруб А.В. Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2017, 44, С.16. A spark discharge generator for scalable aerosol CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes with tailored characteristics / D. Krasnikov, B. Zabelich, A. Nasibulin, V. Iakovlev, A. Tsapenko, S. Romanov, A * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Self-reporting and photothermally enhanced rapid bacterial killing on a laser-induced graphene mask | |
| Dixit et al. | Application of MXenes for water treatment and energy-efficient desalination: A review | |
| Li et al. | Nanomaterials for airborne virus inactivation: a short review | |
| Zhou et al. | Microstructuring of graphene oxide nanosheets using direct laser writing | |
| JP4993642B2 (ja) | 薄膜製造法および装置 | |
| Dixit et al. | Laser-induced graphene (LIG) as a smart and sustainable material to restrain pandemics and endemics: A perspective | |
| Simmons et al. | Effect of ozone oxidation on single-walled carbon nanotubes | |
| Zhang et al. | Production of graphene sheets by direct dispersion with aromatic healing agents | |
| Smith et al. | Enhanced photocatalytic activity by aligned WO3/TiO2 two-layer nanorod arrays | |
| JP2019531189A (ja) | 気固分離によるマイクロ波反応器システム | |
| JP5578640B2 (ja) | 導電性膜、導電性基板、透明導電性フィルムおよびこれらの製造方法 | |
| JP5599204B2 (ja) | カーボンナノチューブ集合体及びその製造方法 | |
| JP2010159209A (ja) | 配向単層カーボンナノチューブ・バルク構造体およびその製造方法 | |
| Song-Yuan et al. | Optimum nanoporous TiO2 film and its application to dye-sensitized solar cells | |
| Homola et al. | Atmospheric dry hydrogen plasma reduction of inkjet‐printed flexible graphene oxide electrodes | |
| Ye et al. | Superhydrophilic photocatalytic g-C3N4/SiO2 composite membranes for effective separation of oil-in-water emulsion and bacteria removal | |
| Liu et al. | The rise of two-dimensional-material-based filters for airborne particulate matter removal | |
| RU2786874C1 (ru) | Способ регенерации аэрозольных фильтров и защитных мембран | |
| Hong et al. | Plasma-assisted purification of nanodiamonds and their application for direct writing of a high purity nanodiamond pattern | |
| Sharifzadeh Mirshekarloo et al. | UV-assisted fabrication of green quality rGO with wavelength-dependant properties | |
| WO2023113648A1 (ru) | Способ регенерации аэрозольных фильтров и защитных | |
| JP2006095429A (ja) | 気体清浄装置 | |
| Thi et al. | Graphene-integrated nonwoven polypropylene fabric for simultaneous filtering of particulate matter and volatile organic compounds | |
| Ramesh et al. | Synthesis of graphene nanosheets by emitted black carbon and its sustainable applications | |
| Nakahira et al. | Microstructural control of mesoporous bulk composed of TiO2-derived titanate nanotubes |