Том 1, номер 4, 2011

Предложены потенциометрические сенсоры с пластифицированными поливинилхлоридными мембранами на основе ионных ассоциатов ?-лактам-тетраалкиламмоний, чувствительные к антибиотикам пенициллинового ряда. Изучены физико-химические характеристики (произведения растворимости, константы диссоциации) электродноактивных компонентов (ЭАК), а также электродные, транспортные, селективные свойства мембран твердоконтактных и жидкоконтактных сенсоров на их основе. Оценены скорости переноса, проницаемости и потоки ионов антибиотиков через пластифицированные поливинилхлоридные мембраны. По количественным характеристикам мембранного транспорта выявлены основные переносчики заряда в мембранах и на границе раздела мембрана–раствор. Показано применение потенциометрических сенсоров для определения антибиотиков пенициллинового ряда в лекарственных формах и биологических жидкостях (сыворотке крови, смешанной слюне) больных с инфекционно-соматической патологией.

Исследовано влияние жесткости осадителя, концентрации полимера и порообразователя в формовочных растворах ароматического полиамида на водопроницаемость и селективность ультрафильтрационных полых волокон. Установлено, что эффективным порообразователем для растворов ароматического полиамида в ДМАА может служить полиэтиленгликоль ПЭГ-400. Показано, что использование в качестве добавки 15–20% ПЭГ-400 позволяет получить полиамидные полые волокна с высокой проницаемостью.

Рассмотрена глубокая очистка газов от легкопроникающих примесей в мембранном модуле с импульсным отбором. Процесс разделения осуществляется в два цикла. В первом цикле мембранный модуль работает с закрытым отборным клапаном на выходе полости высокого давления, где устанавливается состояние, близкое к стационарному. Во втором цикле клапан открывается, и часть газовой смеси из мембранного модуля отбирается. Цикл многократно повторяется. Получена зависимость степени разделения от степени отбора. Показано, что в режиме импульсного отбора можно получить более высокую степень разделения, чем в стационарном режиме с постоянным отбором.

Mетодом ЯМР изучено распределение воды и метанола и определены коэффициенты самодиффузии (КСД) водно-метанольных компонент в перфторированных мембранах МФ-4СК, допированных углеродной фазой (УГФ). Показано, что при концентрации внешнего раствора 12–35 вес. % концентрация метанола внутри мембраны с УГФ в 1.4–2 раза выше, чем во внешнем растворе и растет с увеличением содержания УГФ. Установлено, что значения КСД воды и метанола в мембране снижаются с увеличением содержания УГФ. В мембране с 23 вес. % УГФ снижение КСД метанола составляет 1.6 раза. Показано, что в исследованных мембранах КСД метанола в 1.5 раз ниже КСД воды. Определены энергии активации самодиффузии воды и метанола. Установлено, что они практически не зависят от содержания УГФ, близки по величине и составляют 19–20 кДж/моль, что на 2–4 кДж/моль выше энергии активации самодиффузии чистой воды в этих же мембранах.

Методом in situ получены гибридные материалы на основе перфторированной сульфокатионитной мембраны МФ-4СК и наночастиц диоксида церия. Изучены протонная проводимость и диффузионная проницаемость материалов по отношению к растворам HCl и NaCl. Показано, что модификация мембран позволяет добиться увеличения их влагосодержания, приводит к значительному повышению протонной проводимости и уменьшению энергии ее активации.

Исследовано распределение отличающихся по твердости и проводимости фаз ПВДФ матрицы и сульфированного полистирола (ПС-SO₃H) в синтезированной ранее мембране ПВДФ-ПС-SO₃H. Показано, что размеры областей фаз с пониженной твердостью, относящиеся к внедренному ПС-SO₃H, находятся в диапазоне 10–500 нм. Установлена корреляция между участками повышенной сквозной проводимости и пониженной твердости на поверхности мембраны. Суммарная доля поверхности фазы ПС-SO₃H оценена в 10%, что свидетельствует о пониженном содержании ПС на поверхности мембраны. Обеднение поверхностного слоя мембраны имплантированным ПС подтверждено исследованиями распределения серы по толщине мембраны методом электрон-рентгеновского анализа. Наблюдаемое пониженное содержание атомов S в приповерхностных слоях мембраны ПВДФ-ПС-SO₃H подтверждает сформулированное нами ранее предположение о частичном вымывании ПС в окружающий раствор в процессе полимеризации. Полученные данные дают наглядную картину структуры полученной композитной мембраны и позволяют наметить пути совершенствования ее синтеза.

В обзоре проведен краткий анализ известных методов приготовления цеолитных мембран со сплошным селективным слоем и с внедренными в матрицу кристаллами цеолитов. Рассмотрены принципы разделения на цеолитных мембранах и области применения этих материалов. Приведен ряд примеров разделения веществ и мембранного катализа на цеолитных мембранах, подтверждающих их высокую эффективность. Наряду с обсуждением литературных данных представлены оригинальные результаты авторов.

В работе рассмотрена возможность применения парофазного мембранного метода для извлечения органических компонентов (низших спиртов и кетонов) из ферментационных смесей. Исследована проницаемость паров индивидуальных компонентов (вода, этанол, ацетон, бутанол), а также бинарной смеси бутанол–вода через мембраны из поли-1-триметилсилил-1-пропина (ПТМСП) и поли-4-метил-2-пентина (ПМП). Проведена оценка энергозатрат при парофазном выделении бутанола как энергоносителя из разбавленных водных растворов.