ISSN: 2218-1172
ЖУРНАЛ
МЕМБРАНЫ
И МЕМБРАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ

Выберите язык

Поли(2,6-диметилфениленоксид-1,4) как полимер-полимерный нанокомпозит: механические и газотранспортные характеристики
А. Ю. Алентьев, С. В. Чирков, Р. Ю. Никифоров, И. А. Левин, А. С. Кечекьян, П. А. Кечекьян, Н. А. Белов

В работе проанализированы механические и газотранспортные характеристики пленок из двух образцов поли(2,6-диметилфениленоксида-1,4) с молекулярными массами 355 (ПФО-1) и 610 (ПФО-2) кДа. Методом рентгеновской дифракции показано, что исходные частично-кристаллические образцы ПФО-1 содержат только β-модификацию кристаллической фазы, а в пленках ПФО-2 присутствует также α-модификация кристаллической фазы. Фазовый состав исследуемых образцов существенным образом сказывается на изменении их механических и газотранспортных параметров при однородной двухосной деформации. По исследованным механическим и газотранспортным характеристикам частично-кристаллические образцы пленок ПФО можно считать полимер-полимерным нанокомпозитом с дисперсной низкоплотной высокопроницаемой нанокристаллической фазой, распределенной в аморфной матрице того же полимера. Неориентированная нанокристаллическая фаза ПФО при высоких степенях наполнения образует высокопроницаемый перколяционный кластер. При однородной двухосной деформации пленок нанокристаллическая фаза ПФО в β-модификации не подвергается существенным изменениям, в то время как нанокристаллическая фаза ПФО в α-модификации ориентируется вдоль направления деформации, причем как механические, так и газоразделительные свойства такого композита резко отличаются от неориентированных образцов. Для неориентированных пленок ПФО-1 и ПФО-2 относительное удлинение не превышает 12%, тогда как для ориентированных пленок ПФО-2 на кривых напряжение–деформация появляются верхний и нижний предел текучести, а относительное удлинение увеличивается до 217%. Снижение коэффициентов проницаемости и диффузии в ориентированных образцах ПФО-2 доказывает наличие и ориентацию α-модификации кристаллической фазы ПФО.

2
Хронопотенциограммы послойно модифицированной катионообменной мембраны МК-40 с нанесенными слоями полиаллиламина и полистиролсульфоната натрия
К. А. Цыгурина, Е. В. Кириченко, К. А. Кириченко

Послойная адсорбция полиэлектролитов с чередующимися знаками зарядов полярных групп позволяет создавать функциональные покрытия для повышения специфической селективности ионообменных мембран по отношению к однозарядным противоионам. В данной работе проанализированы хронопотенциограммы гетерогенных ионообменных мембран МК-40, послойно модифицированных полиаллиламином и полистиролсульфонатом натрия. Показано, что использование метода хронопотенциометрии позволяет обнаружить более выраженное второе переходное время, снижение стационарного скачка потенциала и увеличение амплитуды осцилляций скачка потенциала на стационарных участках хронопотенциограмм модифицированных мембран, что указывает на различия в переносе противоионов в случае исходной и модифицированных мембран, которые можно отнести к “расширению ворот воронки” для вхождения линий тока в гетерогенную мембрану после нанесения гомогенизирующего слоя и к усилению развития электроконвекции. Увеличение количества модифицирующих слоев с двух до пяти не приводит к существенным изменениям в форме хронопотенциограмм.

15
Изучение деградации перфторированной мембраны в процессе работы в водородном топливном элементе
Д. С. Кудашова, Н. А. Кононенко, М. А. Бровкина, И. В. Фалина

Представлены результаты исследования транспортных и структурных характеристик мембраны МФ-4СК на разных этапах ее работы в составе мембранно-электродного блока водородного топливного элемента. Для оценки деградации мембраны использованы методы мембранной кондуктометрии и вольтамперометрии, контактной эталонной порометрии и оптической микроскопии. Выполнена количественная оценка влияния термомеханического воздействия в процессе прессования мембранно-электродного блока и различных условий его эксплуатации на толщину мембраны, ее обменную емкость, влагосодержание, характеристики пористой структуры, удельную электропроводность и параметры вольтамперной кривой. Выявлены основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на деградацию перфторированной мембраны.

29
Развитие электроконвекции у волнистой поверхности анионообменной мембраны в растворах хлорида и гидротартрата натрия
О. А. Рыбалкина, И. А. Мороз, А. Д. Горобченко, Н. Д. Письменская, В. В. Никоненко

Проведено сравнение электроконвективных (ЭК) вихревых структур, формирующихся у поверхности анионообменной мембраны АМХ в 0.02 М растворах NaCl и NaHT. Поверхность АМХ волнистая и представляет собой чередующиеся в шахматном порядке выпуклости и впадины. Зоны ЭК перемешивания визуализированы с использованием флуоресцирующего агента родамина. В случае NaCl вихревые ЭК структуры и распределение концентраций рассчитаны с использованием “базовой” модели, основанной на уравнениях Нернста–Планка–Пуассона–Навье–Стокса. Согласно расчету, зона низкой концентрации примерно совпадает в своих границах с крупным вихрем, локализованным вблизи дна впадины. Визуализация показывает, что в случае NaCl ЭК вихри более крупные, а концентрация электролита в них более высокая, чем в случае NaHT при одном и том же отношении тока к своему предельному значению. Причиной является более интенсивная генерация ионов Н+ на границах обедненный раствор/мембрана в результате потери протона частью тартрат-анионов при их входе в мембрану. Генерированные ионы H+ являются дополнительными переносчиками тока; их поток от обедненной поверхности мембраны снижает (по абсолютной величине) плотность объемного электрического заряда у поверхности мембраны, а, следовательно, и интенсивность электроконвекции.

38
О влиянии растворителя и предварительной ультразвуковой обработки на свойства мембран Nafion®, полученных методом отливки
Е. Ю. Сафронова, Д. Ю. Воропаева, С. А. Новикова, А. Б. Ярославцев

В статье описано влияние природы растворителя на примере полярных протонных (вода) и апротонных (N,N-диметилформамид (ДМФА) и N,N-диметилацетамид (ДМА)) жидкостей на свойства мембран Nafion, полученных из них методом отливки. Влагосодержание и протонная проводимость мембран Nafion, полученных из водной дисперсии, существенно выше, чем из дисперсий в ДМФА и ДМА, однако их механические свойства и стабильность обычно оказываются невысокими. Непродолжительная ультразвуковая (УЗ) обработка дисперсий Nafion в ДМФА и ДМА позволяет повысить проводимость мембран и снизить энергию ее активации. Это происходит из-за улучшения микроструктуры мембран за счет деагломерации макромолекул. Присутствие воды при УЗ обработке дисперсий Nafion приводит к увеличению их вязкости и потере большого количества функциональных сульфогрупп. В результате этого снижается проводимость мембран. Для нивелирования этих процессов целесообразно использовать апротонные жидкости или смеси с небольшим содержанием воды. Предложено объяснение влияния природы диспергирующей жидкости и УЗ обработки на свойства мембран Nafion с точки зрения морфологии полимера в дисперсии и в пленке.

47
Использование бросового тепла системы охлаждения дизельной электростанции для опреснения морской воды методом мембранной дистилляции
М. М. Агамалиев, Д. А. Ахмедова, О. О. Алиева

В статье исследуются вопросы повышения эффективности опреснения морской воды методом мембранной дистилляции при использовании низкопотенциального (80–85°С) бросового тепла системы охлаждения дизельной электростанции и предотвращения образования накипи сульфата кальция на мембранах путем нанофильтрационного умягчения части исходной воды. Мембранный модуль интегрированный в систему охлаждения посредством промежуточного циркуляционного контура, подпитываемого смесью умягченной и исходной морской воды, обеспечивает выработку дистиллята и охлаждение теплоносителя. Исследования выполнены методом компьютерной симуляции расчетной модели системы, преобразованной в вычислительную программу, на примере вод Каспийского и Черного морей, с использованием мембранного модуля прямого контакта плоскорамной конструкции. Установлено, что каспийская вода характеризуется высоким потенциалом сульфатного накипеобразования и при подпитке промежуточного контура смесью умягченной и исходной воды в равном соотношении солесодержание питательной воды мембранного модуля не должно превышать 30 г/дм3, а в случае черноморской воды, даже без умягчения, этот показатель может быть повышен до 95 г/дм3. В обоих случаях достигается высокая конверсия подпиточной воды: 75–80%. Конверсия питательной воды мембранного модуля составляет 5.2–6.8%. Расход энергии связан только с работой насосов. На каждый мегаватт генерируемой электрической мощности приходится выработка 4.9–5.5 т/сут дистиллята (опресненной воды). Исследования носили расчетноаналитический характер, что делает необходимым дальнейшую экспериментальную проверку полученных результатов.

57
Исследование процесса получения диэтиламина из его соли методом биполярного электродиализа
Т. В. Карпенко, Н. В. Ковалев, Н. В. Шельдешов, В. И. Заболоцкий

Исследовано влияние концентраций растворов, расположенных по обе стороны от биполярной мембраны аМБ-2м в процессе получения диэтиламина и серной кислоты из сульфата диэтиламмония, на частотный спектр электрохимического импеданса биполярной мембраны аМБ-2м и на вольт-амперную характеристику мембраны Ralex AMH. Концентрации растворов практически не влияют на импеданс мембраны аМБ-2м и заметно влияют на вольт-амперную характеристику мембраны Ralex AMH. Определены технико-экономические характеристики электромембранного процесса получения диэтиламина и серной кислоты из сульфата диэтиламмония. Использование модифицированной биполярной мембраны аМБ-2м в сочетании с анионообменной гетерогенной мембраной Ralex AMH в электродиализном аппарате позволяет получать растворы диэтиламина с концентрацией около 0.5 моль-экв/л и серной кислоты с концентрацией около 0.9 моль-экв/л из 0.5 моль-экв/л сульфата диэтиламмония.

69