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Dipartimento di Fisica

Sei in »» Didattica » Laurea Magistrale in Scienza e Ingegneria dei Materiali Innovativi e Funzionali » Insegnamenti

Ingegneria dei Materiali (Membrane) (Lezioni)

Corso di Studio:Corso di Studio: , Anno Accademico 2014/2015

_INSEGNAMENTI_SSD1 Sett. Scien./disciplinare: CHIM/07

Tipologia Attività Formativa: Tipologia Attività Formativa: Caratterizzante

Ambito Disciplinare: Ambito Disciplinare: Discipline dell'Ingegneria

Docente:Docente: Jansen Johannes C.

Tipologia di Copertura: Tipologia di Copertura: Affidamento gratuito

CFU CFU: 6

Periodo didattico: Periodo didattico: Primo Semestre

Anno Corso: 1

Ore di lezione: Ore di lezione: 48

Ore di studio individuale: Ore di studio individuale: 102

Informazioni sull'insegnamento: Informazioni sull'insegnamento:


Programma

ITALIANO
1) Introduzione generale sui polimeri e sulle membrane polimeriche. Struttura e applicazione di membrane polimeriche; principi di funzionamento; configurazione delle membrane e moduli a membrana; principali operazioni a membrana.

2) Materiali polimerici impiegati. Classificazione per struttura e proprietà: gomme, termoplastici e termoindurenti; classi chimiche dei polimeri più comunemente usati per le membrane; proprietà termiche, fisiche e meccaniche dei polimeri (cristallinità, transizione vetrosa, volume libero, resistenza meccanica, . . . . ); proprietà delle soluzioni polimeriche.

3) Uso e lavorazione dei polimeri, con enfasi sulla preparazione di membrane polimeriche. Polimerizzazione in situ ed interfacciale; estrusione; post-trattamenti, ‘track etching’, stiramento. Tecniche di inversione di fase (indotta da non solvente, indotta termicamente, per evaporazione del solvente, …); aspetti cinetici e termodinamici delle soluzioni polimeriche binarie e ternarie.

4) Caratterizzazione dei polimeri e delle membrane polimeriche
Caratterizzazione morfologica; microscopia ottica; microscopia a scansione e a trasmissione elettronica (SEM e TEM); microscopia a forza atomica (AFM); permporometria; punto di bolla; colonna d’acqua.

Caratterizzazione termica e caratterizzazioni varie.

5) Fenomeni di trasporto in membrane e tecniche analitiche per il loro studio. Trasporto in membrane dense: legge di Fick, modello di solubilità-diffusività, modelli di assorbimento, effetti di plasticizzazione, trasporto facilitato. Trasporto di gas e vapori in membrane porose: flusso viscoso, diffusione di tipo Knudsen, trasporto superficiale, separazione per esclusione sterica. Trasporto in fase liquida in membrane porose: meccanismi di flusso e di separazione (per dimensione, per carica elettrica).

6) Case study: polimeri speciali per applicazione in membrane.

ENGLISH
1) General introduction to polymers and polymer membranes. Structure and application of polymer membranes; operating principles, membrane configuration and membrane devices (modules); basic membrane operations.

2) Materials used: Classification according to structure and properties: rubbers thermoplastics and thermosets; chemical classes of the polymers most commonly used in membranes; thermal, physical and mechanical properties (crystallinity, glass transition, free volume, mechanical resistance, . . . .). Polymer solution properties.

3) Polymer use and processing, with emphasis on the preparation of polymer membranes. In situ and interfacial polymerization; extrusion; post treatments; ‘track etching’, stretching. Phase inversion techniques (nonsolvent induced, thermally induced, by solvent evaporation, . . .); kinetic and thermodynamic aspects of binary and ternary polymer solutions.

4) Polymer characterization and characterization of polymer membranes,
Morphological analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy (SEM, AFM), permporometry, bubble point, water column. Thermal and various characterizations

5) Transport phenomena and characterization methods for their analysis. Transport in dense membranes; Fick’s law; solution diffusion model; sorption models, effects of plasticization, facilitated transport. Transport of gases and vapours in porous membranes: flow mechanisms and separation mechanisms (by size, by electrical charge).

6) Case study: special polymers for application in membranes

Propedeuticità

Nessuna

Testi di riferimento

M. Guaita, F. Ciardelli, La Mantia, E. Pedemonte, Fondamenti di scienza dei polimeri, Edizioni Nuova Cultura, 2009 (parziale)
Fotocopie dei lucidi

Modalità di verifica dell'apprendimento

ITALIANO - Esame scritto, con possibilità di successivo colloquio

ENGLISH - Written exam, with possibility of subsequent oral discussion

Obiettivi formativi

ITALIANO
- Conoscenza generale dei polimeri, delle membrane polimeriche, la loro struttura e le operazioni a membrana.
- Conoscenza dei polimeri come costituente di membrane; principali correlazioni struttura-proprietà.
- Conoscenza della lavorazione dei polimeri, in particolare dalla soluzione; aspetti termodinamici delle soluzioni polimeriche e del processo di inversion di fase
- Conoscenza delle principali tecniche di caratterizzazione e comprensione dei fenomeni di trasporto, con particolare attenzione alle membrane.

ENGLISH
- Basic knowledge of polymers and polymer membranes, knowledge of their structure and their properties. General knowledge of membrane operations.
- Knowledge of polymers as membrane materials; understanding of relevant structure-property relationships;
- Knowledge of polymer processing, especially from solution, and thermodynamic aspects of polymer solutions and the phase inversion process
- Knowledge of common characterization methods and understanding of transport phenomena related to the use of polymers as membranes.

Note

Lingua d'insegnamento: Italiano
Modalità di erogazione: Frontale
Modalità di frequenza: Obbligatoria

Commissione d'esame
Presidente Johannes Carolus Jansen
Commissari Riccardo Barberi, Cesare Umeton

Anno Accademico