ISSN: 2218-1172
ЖУРНАЛ
МЕМБРАНЫ
И МЕМБРАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
Синтез и газотранспортные параметры полипентафторстирола
Н. А. Белов, Р. Ю. Никифоров, М. В. Бермешев, Ю. П. Ямпольский, Е. Ш. Финкельштейн

Радикальной полимеризацией пентафторстирола получен полипентафторстирол (ППФС) (Mw = 1.7 × 105 Да, Mw/Mn = 1.6, Тg = 110°С). Структура полученного полимера подтверждена спектрами 1H и 19F-ЯМР. Измерены коэффициенты проницаемости и диффузии газов He, H2, O2, N2, CO2, CH4 на барометрической установке. Показано, что в ряду полимеров полистирол-поли(п-фторстирол)-ППФС с возрастанием доли атомов фтора в мономерном звене полимера возрастают коэффициенты проницаемости, диффузии и растворимости газов и убывают идеальные селективности. Эти закономерности связаны с возрастанием доли свободного объема и убыванием плотности энергии когезии в этом ряду полимеров. По сочетанию селективности проницаемости и коэффициента проницаемости для пар газов N2/CH4, CO2/CH4, O2/N2 и др. полимеры на основе стирола и его производных находятся на диаграммах Робсона в общем облаке точек и не представляют интерес для их разделения.

305
Получение металлокерамических мембран для эксплуатации в экстремальных условиях
В. И. Новиков, А. Г. Мурадова, А. И. Шарапаев

Описано получение двухслойных металлокерамических мембран с пористыми подложками из порошка нержавеющей стали и селективными слоями на основе TiO2. Полученные мембраны обладают высокой производительностью по воздуху и дистиллированной воде. Испытания по определению допустимых перепадов давления показали, что экспериментальные образцы подложек из нержавеющей стали выдерживают перепад давления до 1.9 МПа. Токсикологические испытания мембран показали возможность применения в медицинской промышленности. Данные мембраны могут быть использованы для микрофильтрации горячих коррозионно-активных сред в качестве высокоэффективных фильтров в химических и микробиологических производствах, в качестве фильтров тонкой очистки в технологических процессах пищевых производств, процессах мембранной стерилизации и других областях.

311
Влияние толщины мембраны из Pd–Ru сплава на поток Н2 из продуктов парового риформинга
Л. П. Диденко, В. Н. Бабак, Л. А. Семенцова, П. Е. Чижов, Т. В. Дорофеева

Изучено влияние толщины мембраны из Pd–Ru сплава на поток Н2 из бинарных смесей, содержащих около 5 и 20% СО, СО2, СН4 и водяного пара. Показано, что с уменьшением толщины мембраны от 30 до 10 мкм негативное влияние указанных примесей на скорость потока Н2 возрастает. В экспериментах с чистым Н2 установлено, что снижение толщины мембраны не влияет на природу лимитирующей стадии в механизме потока Н2. Эффективные величины энергии активации Н2-проницаемости мембран толщиной 30 и 10 мкм составляют соответственно 13.6 и 23.4 кДж/моль. Предложена математическая модель, описывающая поток водорода из бинарных смесей через мембраны различной толщины при варьировании температуры и давления.

318
Исследование электродиализа раствора хлорида меди при сверхпредельных токах
Е. А. Желонкина, С. В. Шишкина, И. Ю. Михайлова, Б. А. Ананченко

Изучен процесс электродиализа 0.005 М раствора хлорида меди(II), моделирующего сточную воду гальванического производства. Превышение предельного тока на катионообменной мембране МК-40 приводит к образованию на поверхности мембраны осадка гидроксида меди, который, катализируя реакцию диссоциации воды, вызывает подкисление раствора в камере концентрирования. Показано, что мембрана МА-40 вследствие комплексообразования с функциональными группами сорбирует до 15 вес. % меди. В процессе электродиализа при сверхпредельных токах мембрана МА-40 становится источником поступления протонов в камеры обессоливания, а ее сопротивление возрастает вследствие образования в крупных порах гидроксида и/или оксида меди.

330
Композиты на основе полиэтилентерефталатных трековых мембран и нанотрубки серебра в качестве катализаторов для разложения перекиси водорода
А. А. Машенцева, М. В. Здоровец

Данное исследование посвящено изучению процесса синтеза композитных материалов на основе нанотрубок серебра и ПЭТФ трековых мембран. Проведено систематическое исследование каталитических свойств полученных композитов на примере реакции разложения пероксида водорода. Рассматривается изменение каталитических свойств композитов в зависимости от плотности пор исходного ПЭТФ темплата и продолжительности химического темплатного синтеза нанотрубок серебра. Структура Ag/ПЭТФ ТМ была исследована методом РЭМ, фазовый состав и размерность кристаллитов – методом рентгеновской дифракции. При исследовании кинетических параметров реакции в температурном диапазоне 25–45°С были рассчитаны значения энергии активации как композитных образцов, так и пленки ПЭТФ с осажденными на поверхности наночастицами серебра, минимальное значение энергии активации было найдено для композитов Ag/ПЭТФ ТМ с плотностью пор 1 × 109 ион/см2. Определены оптимальные условия, позволяющие синтезировать композитные катализаторы Ag/ПЭТФ ТМ, сохраняющие целостность и механическую прочность при проведении испытаний, а также обеспечивающие максимально быстрое протекание исследуемой реакции. Проведено исследование стабильности свойств катализаторов, показано, что при 25°C активность уменьшается на 35% после третьего цикла испытаний.

337
Ионообменные мембраны в процессах электроизвлечения золота из растворов на проточные углеродные волокнистые электроды
В. К. Варенцов, И. А. Батаев

Изучено изменение свойств ионообменных мембран, предотвращающих отрицательное влияние продуктов анодных реакций на электроизвлечение золота на углеродные волокнистые катоды из: 1) сернокислых тиомочевинных элюатов, образующихся при добычи золота из руд, 2) цитратнофосфатных промывных растворов золочения изделий электронной техники. С использованием электронной микроскопии, микроанализа и атомно-абсорбционного анализа показано, что основной причиной, вызывающей изменения свойств мембран в процессе их эксплуатации является включение компонентов обрабатываемых растворов и продуктов электродных реакций в мембрану. Определен ресурс использования мембран в указанных процессах.

344
Влияние рH эмульсии на процесс ультрафильтрации нефтепродуктов и неионогенных ПАВ
Д. Д. Фазуллин, Г. В. Маврин

Исследованы состав и свойства водомасляной эмульсии. Проведена ультрафильтрация водомасляной эмульсии с помощью рулонной и половолоконной мембраны с разделением эмульсии на фильтрат и концентрат. Исследовано влияние рН на показатели эффективности процесса ультрафильтрации: производительность и степень разделения нефтепродуктов и неионогенных ПАВ. Выявлено, что увеличение водородного показателя эмульсии приводит к снижению производительности мембран и снижению степени разделении неионогенных ПАВ. Установлено, что мембрана марки “Raifil UF” эффективно задерживает нефтепродукты из эмульсии в кислой среде, а мембрана марки “ЭМУ 45-300” наоборот, в щелочной среде. Данное обстоятельство связано с положительным зарядом поверхности мембраны “ЭМУ 45-300”. В диапазоне водородного показателя эмульсии от 2.1 до 2.9 рН достигается максимальная производительность и степень разделения эмульсии от нефтепродуктов и неионогенных ПАВ с помощью ультрафильтрационной мембраны марки “Raifil UF”, и от 2.2 до 2.5 рН для мембраны марки “ЭМУ 45-300”. После ультрафильтрации происходит увеличение размеров частиц в фильтрате до 18 раз, что связано с коалесценцией частиц нефтепродуктов в примембранном слое из-за поляризационных явлений. Также увеличение размера частиц дисперсной фазы в фильтрате можно объяснить положительным зарядом поверхности полисульфонамидных мембран.

352
Влияние трансмембранного давления на микрофильтрационное концентрирование дрожжевой биомассы
О. А. Ковалева, С. И. Лазарев, С. В. Ковалев

Проведены экспериментальные исследования разделения зрелой мелассной бражки на микрофильтрационной установке с плоскокамерным элементом и получены данные по удельному выходному потоку и коэффициенту задержания для мембран ММПА+ (Р = 0.05; 0.1 МПа), МПС (Р = 0.3; 0.5 МПа), МФФК (Р = 0.05; 0.1; 0.3; 0.5 МПа). Представленные зависимости удельного выходного потока от времени проведения эксперимента и трансмембранного давления для исследуемых мембран указывают на то, что в процессе разделения зрелой мелассной бражки образуется динамическая мембрана, которая служит дополнительным барьером на пути растворителя, которая со временем уплотняется и задерживает дрожжевые клетки и полисахариды, а также пропускает более 80% этилового спирта. Удельный выходной поток для мембран МФФК и МПС при разделении зрелой мелассной бражки от времени проведения эксперимента при возрастании трансмембранного давления увеличивается, что связано с ростом движущей силы процесса – рабочего давления, в отличии от мембраны ММПА+, на которую оказывает влияние быстрое засорение пор и адсорбционные явления, а также появление в результате действия давления деформаций в виде профилированных линий вдоль и поперек мембраны. Визуальный анализ отработанного образца мембраны МФФК, полученный при Р = 0.05 МПа и подверженный процедуре смыва дистиллированной водой динамической мембраны в течении 1200 с показывает, что на мембране после разбора аппарата образуются выделенные области у выходного участка плоского канала аппарата, которые характеризуются скоплением различных мембранообразующих веществ (дрожжей и полисахаридов). Отмечается, что чем ближе выходной участок плоского канала мембранного аппарата, тем эти области более темные, из-за большего скопления мембранообразующих частиц дрожжей и полисахаридов.

358