Rys. 6. Schemat membrany aneksyjnej.
A to dlatego, że spadek napięcia w używanym w procesach przemysłowych, elektrolicie jest dużo większy niż spadek napięcia na membranie, głównie ze względu na jej minimalną grubość. Membrany używane do procesów elektroforezy, oprócz odpowiednich właściwości elektrochemicznych, muszą posiadać znaczną trwałość mechaniczną i chemiczną. Wymaganie podwyższonej trwałości mechanicznej membrany przy utrzymaniu pierwotnych właściwości elektrochemicznych osiągnięto przede wszystkim w zespołach tubowych EFC. Dowieść tego można koniecznością wyprodukowania membrany o cylindrycznym kształcie, który jest następnie utrwalany, a po tzw. spęcznianiu, membrana zostaje doprowadzona do stanu roboczego. Obecni producenci czy dystrybutorzy zespołów tubowych EFC korzystają z różnych sposobów przygotowania cylindrycznego kształtu membrany, które najczęściej wywodzą się z klasycznego arkusza. Stosowanie różnego rodzaju klejów czy kitów do nadania cylindrycznego kształtu membranie, jak również instalowanie różnego rodzaju listew ściągających należy zaliczyć do dość ryzykownych i niewłaściwych rozwiązań. Z reguły takie metody nie gwarantują dostatecznej wytrzymałości i szczelności danego złącza membranowego, co wpływa na ogólną trwałość zespołu, a ponadto generują ryzyko uwalniania się dodatkowych substancji do kąpieli technologicznej. Takie złącza nie są również elektromechanicznie aktywne, co wymaga konieczność właściwej ich orientacji kierunkowej przy instalowaniu do wanny technologicznej. Znacznie bardziej efektywne są takie technologie produkcyjne, które pozwalają uzyskiwanie kształtu cylindrycznego membran bez użycia jakichkolwiek dodatków łączących, technologie produkcji membran bez szwów aktywnych elektrochemicznie na całej powierzchni. Z punktu widzenia trwałości chemicznej membrany aneksyjne przede wszystkim muszą być odporne na farby rozcieńczane wodą, na kwasy organiczne (kwas mrówkowy, kwas octowy), które są podstawą anolitu oraz na działanie różnych innych substancji, używanych w instalacji obiegowej anolitu (bio oczyszczaczy, HNO3 itd.), jak również dodawanych do kąpieli.
Niewątpliwie tak wysokie wymagania stawiane materiałom na membrany może spełnić tylko niewiele firm na świecie, które zajmują się ich produkcją. Do nich można zaliczyć spółkę akcyjną MEGA a.s., której specjaliści w ramach realizacji programów badawczych zdołali zwinąć i wprowadzić do produkcji omawianą tu membranę jonowymienną, oznaczoną jako RALEX AMH5E-HD, jak również opracowali własną technologię przygotowania membrany cylindrycznej. Projekt badawczy, wspierany przez Ministerstwo Przemysłu i Handlu Republiki Czeskiej został rozpoczęty w 1999 roku a realizacja przemysłowa produktu końcowego nastąpiła już na początku 2001 roku. Dziś dysponujemy bogatym doświadczeniem przemysłowym, które stanowi podstawę ciągłego wdrażania innowacji do wytwarzanych produktów.Badania i rozwój odpowiedniego materiału membranowego rozpoczęły się od podstawowego heterogennego systemu na bazie wysoko polimeryzowanego kompozytu PE. Ten podstawowy materiał trzeba było modyfikować z uwagi na właściwości mechaniczne, zapewniające stabilność wymiarową podczas spęczniania materiału membranowego oraz z uwagi na jego właściwości elektrochemiczne, określane przede wszystkim wystarczającą przewodnością i permselektywnością w końcowym rezultacie. Technologię produkcji można ogólnie podzielić na przygotowanie wykorzystywanego materiału jonizacyjnego poprzez operacje suszenia i mielenia, potem uzupełnia się dodatki i całość jest mieszana przy pomocy kalandra i granulowana. Następne optymalizowane operacje wytłaczania i prasowania zapewniają produkcję obustronnie laminowanych arkuszy membran. Dziś osiągamy maksymalny format 850 × 2500 mm.W celu oceny wyników wytrzymałościowych charakterystyk membrany RALEX AMH5E-HD w tzw. roboczym stanie spęcznienia, wykonany został test porównawczy z dwoma konkurencyjnymi produktami. Jako jedną z właściwości wybrano wytrzymałość na siłę rozciągającą.
Rys. 7. Porównanie wytrzymałości na siłę rozciągającą membrany AMH5E-HD z produktami konkurencyjnymi.
Z przedstawionej prezentacji graficznej wynika, że uzyskana membrana heterogenna RALEX AMH5E-HD osiąga około pięciokrotnie większą wytrzymałość na działanie siły rozciągającej w stosunku do wybranych produktów konkurencyjnych. Oddzielnym specyficznym problemem pozostawało badanie i znalezienie odpowiedniej technologii umożliwiającej produkcję wymienionej membrany w formie cylindrycznej. Wykorzystując wykazywane przez materiał membrany cechy termoplastyczne, opracowano technologię wykonywania złącz metodą regulacji ciśnienia i temperatury.
Rys. 8. Analiza złącza membrany RALEX AMH5E-HD przy pomocy mikroskopu SEM.
Można przyjąć, że technologia ta umożliwia uzyskiwanie złącza membranowego, które spełnia nie tylko wymagania wytrzymałościowe (tzw. pewność eksploatacyjna min. do 0,8 bar) lecz także materiał membranowy zachowuje właściwości separacyjne w strefie złącza, nie wykazując zmian strukturalnych. Analiza struktury została potwierdzona zdjęciami wykonanymi za pomocą mikroskopu SEM, na których dobrze jest widoczna spójność i jednorodność materiału membrany. W oparciu o prezentowaną technologię, MEGA a.s. produkuje membrany cylindryczne o dwu średnicach ø 81 mm i ø 91 mm i długości max 2500 mm. Te półfabrykaty są wykorzystywane w zespołach tubowych EFC własnej produkcji oraz jako komponenty serwisowe konkurencyjnych zespołach EFC używanych już w kraju i zagranicą.
