Кислотно-основные мембраны для твердополимерных топливных элементов А. И. Емельянов, О. В. Лебедева, Е. А. Малахова, Т. В. Раскулова, Ю. Н. Пожидаев, Ю. А. Верхозина, Л. И. Ларина, С. А. Коржова, Г. Ф. Прозорова, А. С. Поздняков
Кислотно-основные мембраны были получены смешиванием полимера 1-винил-1,2,4-триазола с фенол-2,4-дисульфокислотой в присутствии продуктов межмолекулярной сшивки поливинилового спирта и щавелевой кислоты. Состав и строение мембран изучены методами элементного анализа, ИК и ЯМР спектроскопии. Термическая устойчивость мембран составила до 245°C. Удельная электропроводность возрастает с повышением температуры и содержанием фенол-2,4-дисульфокислоты от 6.23 мСм см–1/см (мембрана ПВТ-ФДСК 80 : 20 мас. %) до 59.8 мСм см–1 (мембрана ПВТ-ФДСК 10 : 90 мас. %) при температуре 80°C и влажности 75%. Энергия активации мембран составила от 19.5 до 38.2 кДж/моль соответственно. Водопоглощение мембран, определяющее, в том числе, удельную электропроводность, зависит от содержания ПВТ: с увеличением его количества в составе мембраны от 9.1 до 81.30 мол. % водопоглощение снижается от 200 до 50%, что, наряду со снижением доли ФДСК, приводит и к уменьшению удельной электропроводности.
165
Потенциометрическая мультисенсорная система на основе мембран МФ-4СК и поверхностно модифицированных оксидов для анализа препаратов никотиновой кислоты А. В. Паршина, Г. З. Хабтемариам, Т. С. Колганова, Е. Ю. Сафронова, О. В. Бобрешова
Гибридные материалы на основе перфторированных сульфокатионообменных мембран МФ-4СК исследованы в качестве материалов потенциометрических сенсоров для определения никотиновой кислоты в водных растворах и фармацевтических препаратах. Гибридные мембраны содержали оксиды циркония и кремния с сульфированной (напрямую или через углеводородные мостики) поверхностью (МФ-4СК/ZrO2– МФ-4СК/SiO2–(СН2)3– ) и оксид кремния, модифицированный 3-аминопропилом (МФ-4СК/SiO2–(CH2)3– ). Выявлено влияние модификации мембран допантами с протондонорными и протоноакцепторными свойствами на перекрестную чувствительность сенсоров на их основе. Пределы обнаружения ионов никотиновой кислоты в водных растворах составили 10–8–10–7 М. Массив перекрестно чувствительных сенсоров на основе мембран, содержащих 5 мас. % SiO2–(СН2)3– и 3 мас. % SiO2–(CH2)3– (15 мол. %), использован для определения действующего и вспомогательного веществ в фармацевтическом препарате никотиновой кислоты. Погрешность определения никотиновой кислоты в препарате составила 2%.
175
Исследование Анизотропных композитов на основе анионообменных мембран и полианилина методом вольтамперометрии Н. В. Лоза, Н. А. Кутенко, Н. А. Кононенко
Синтез полианилина на поверхности анионообменных мембран выполнен методом последовательной диффузии растворов окислителя и мономера через мембрану в воду. Изучены вольтамперные кривые исходных и композитных мембран в растворах хлорида натрия, кальция, соляной кислоты и их эквимолярных смесях. Обнаружена асимметрия вольтамперных характеристик композитных мембран, обусловленная присутствием слоя полианилина на поверхности мембран, степень проявления которой зависит от природы ионогенных групп анионообменных мембран. Впервые обнаружено увеличение плотности предельного тока в результате модифицирования ионообменных мембран полианилином.
185
Влияние высоких давлений на транспорт жидкостей через обратноосмотическую коммерческую мембрану из полиамида на пористой подложке Ю. С. Еремин, М. О. Панчихин, А. М. Грехов
В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния высоких давлений на протекание жидкостей через композиционную обратноосмотическую мембрану промышленного мембранного модуля AG-90 (GE Water & Process Technologies), состоящую из микропористой подложки (полисульфон) с нанесенным селективным слоем из полиамида. Обнаружено, что при продавливании “фильной” жидкости (воды) при увеличении давления проницаемость мембраны изменяется нелинейно, и наблюдается экстремум в области 7.5 МПа. Для мембраны из модуля AG-90 обнаружен гистерезис при цикле увеличение–уменьшение давления, что можно связать с необратимой деформацией структуры мембраны при взаимодействии с водой при высоких давлениях. Для “фобных” жидкостей (глицерина, пропанола-1 и пропанола-2) проницаемость мембраны нелинейно уменьшается при увеличении давления, что может быть объяснено в рамках известных моделей транспорта.
194
Новая технология сокращения расхода концентрата установок обратного осмоса А. Г. Первов, А. П. Андрианов, Р. В. Ефремов, В. А. Головесов
Рассмотрены проблемы, связанные с работой установок обратного осмоса при очистке подземных вод для целей питьевого водоснабжения и изучены возможности сокращения расхода концентрата. Описаны существующие решения по сокращению расхода концентрата с использованием реагентных и выпарных методов. Представляемая статья посвящена дальнейшей разработке возможности удаления карбоната кальция из концентрата путем его контакта с “затравочными” кристаллами. Представлена технология сокращения расхода концентрата, состоящая в работе мембранной установки в циркуляционном режиме, и циркуляции концентрата через реактор с осадком, благодаря чему ионы кальция и карбонат-ионы переходят в осадок, при этом снижается величина солесодержания и опасность образования осадков на мембранах. Представлена схема очистки воды и определены параметры процесса на каждой ступени, позволяющие провести расчет всей технологической схемы. Определены: производительность на каждой ступени, скорости образования осадков и скорости удаления карбоната кальция, расход щелочи, количества мембранных аппаратов на каждой ступени. Описана экспериментальная методика, позволяющая определить глубину удаления ионов жесткости из концентрата и минимально достижимое значение объема концентрата, которое можно получить в сутки. Получены и представлены основные зависимости, позволяющие определить затраты электроэнергии и реагентов, типы мембран и объемы концентрата: скоростей накопления осадка на мембранах и эффективности удаления из воды ионов жесткости в процессе работы установки третьей ступени в режиме циркуляции.
202
Разработка портативного мембранного концентратора кислорода В. Н. Гуркин, Г. Г. Каграманов, А. В. Лойко, Е. Н. Фарносова, А. М. Бланко-Педрехон, А. В. Миляев
Применение портативных концентраторов кислорода для приготовления дыхательных газовых смесей на основе воздуха может стать хорошей альтернативой применения чистого кислорода в баллонах при оказании помощи в чрезвычайных ситуациях. В качестве газоразделительного аппарата могут быть применены мембранные модули. В настоящей работе проведен анализ, исследования и обоснован выбор компрессорно-вакуумной схемы портативного мембранного концентратора кислорода. Разработан и испытан экспериментальный образец с характеристиками целевого потока, отвечающего требованиям медицины: расход 6 л/мин; концентрация кислорода 50 об. %.
211
Влияние соотношения хлоридов натрия и магния на их разделение с использованием нанофильтрационной мембраны А. С. Чугунов, В. А. Винницкий, К. В. Степанюк
В работе обсуждаются экспериментальные данные по взаимному влиянию концентраций солей NaCl–MgCl2 при их переносе через нанофильтрационную мембрану Vontron VNF2-1812 при низких удельных нагрузках входного потока, предполагающих наличие концентрационной поляризации у поверхности мембраны. Процесс разделения осуществлялся при минимальном различии между рабочим, поддерживаемым в напорном канале на значении 0.3 МПа, и расчетным осмотическим давлением для индивидуальных и смешанных растворов, которое для всех использованных растворов составляло 0.25 МПа. Показано, что в исследуемых условиях плотность потока воды практически не зависит от соотношения концентраций солей в растворе, находящемся в разделительной камере, и с увеличением удельной нагрузки входного потока на мембрану имеет тенденцию к достижению предельного значения. Установлено, что для условно-изопиестических растворов NaCl и MgCl2 зависимость плотности потока солей от молярной доли соответствующей соли имеет нелинейный характер. Это может быть связано с нелинейным характером связи абсолютной и относительной концентраций солей во входном потоке и зависимостью коэффициентов их взаимодиффузии в смешанных растворах от состава. Представлены приемы, позволяющие повысить эффективность нанофильтрационного разделения разнозаряженных катионов.
