ISSN: 2218-1172
ЖУРНАЛ
МЕМБРАНЫ
И МЕМБРАННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ

Выберите язык

Новая гибридная мембрана на основе поли(м-фенилен-изо-фталамида) для первапорации азеотропной смеси метанол/н-гептан
А. Ю. Пулялина, И. И. Файков, А. С. Сорокина, Н. С. Тян, И. С. Курындин, Г. А. Полоцкая

Объект настоящей работы – новая гибридная мембрана на основе поли(м-фенилен-изо-фталамида) (ПА), модифицированного комплексным наполнителем, состоящим из равных количеств гетеролучевых звездообразных макромолекул (ГЗМ) и ионной жидкости [BMIM+Tf2N] (ИЖ). Сравнительные исследования структуры проведены на образцах мембран из ПА и гибридных ПА/ГЗМ и ПА/(ГЗМ:ИЖ), содержащих 5 мас. % добавок; использованы методы АСМ, рентгенофазового анализа, измерения плотности и контактных углов смачивания. Транспортные свойства мембран исследованы при разделении смеси метанол/н-гептан методом первапорации. Актуальность этой задачи связана с процессом переработки нефти. При первапорации азеотропной смеси метанол/н-гептан, гибридная ПА/(ГЗМ:ИЖ) мембрана продемонстрировала более высокую производительность и фактор разделения, относительно мембран сравнения. Механические испытания мембран выявили высокий уровень важных для эксплуатации свойств (прочность и относительное удлинение) гибридной мембраны.

259
Электродиализное разделение и селективное концентрирование серной кислоты и сульфата никеля с мембранами, модифицированными полианилином
С. А. Лоза, Н. А. Романюк, И. В. Фалина, Н. В. Лоза

На основе промышленных катионообменных гетерогенных мембран МК-40 и гомогенных мембран МФ-4СК в условиях электродиализа получены поверхностно модифицированные катионообменные материалы методом окислительной полимеризации анилина in situ. Изучены проводящие и диффузионные характеристики исходных и модифицированных мембран в растворах серной кислоты и сульфата никеля. Показано, что модифицирование мембран полианилином приводит к снижению их удельной электропроводности и диффузионной проницаемости при сохранении высокой селективности. Диффузионная проницаемость катионообменных мембран выше в растворах сульфата никеля по сравнению с растворами серной кислоты, тогда как для анионообменных мембран обнаружена обратная зависимость. Изучен конкурентный перенос серной кислоты и сульфата никеля при электродиализном разделении и концентрировании их смеси с использованием коммерческих и модифицированных катионообменных мембран в паре с анионообменной мембранной МА-41. Показано, что нанесение слоя полианилина с положительно заряженными группами на одну из поверхностей катионообменных мембран МК-40 или МФ-4СК приводит к уменьшению переноса двухзарядного катиона никеля во всем диапазоне плотностей тока как в режиме разделения, так и концентрирования. При этом наибольший барьерный эффект наблюдается при использовании гомогенных модифицированных мембран, где коэффициент избирательной проницаемости P(H2SO4/NiSO4) увеличивается с 0.7–1.7 до 32.5–19.7 в зависимости от плотности тока. Установлено, что использование катионообменных мембран, поверхностно модифицированных полианилином, позволяет сконцентрировать раствор, содержащий 0.1 моль-экв/л (4.9 г/л) Н2SO4 и 0.1 моль- экв/л (7.7 г/л) NiSO4, с одновременным разделением на серную кислоту с концентрацией около 2.4 моль-экв/л (120 г/л) и раствор сульфата никеля. Содержание сульфата никеля в концентрате при этом не превышает 0.13 моль-экв/л (10 г/л).

269
Низкотемпературная ионно-плазменная предподготовка волокнистых систем при создании композиционных гетерогенных мембран
Д. В. Терин, М. М. Кардаш, Т. А. Тураев, Д. В. Айнетдинов

Предложен оригинальный способ получения катионообменных композиционных гетерогенных мембран при низкотемпературной ионно-плазменной предподготовке волокнистых систем. Мембраны созданы методом поликонденсационного наполнения полимерных композитов, путем синтеза и отверждения сильнокислотного сульфокатионита на поверхности и в структуре новолачной фенолформальдегидной волокнистой системы. Исследовано влияние низкотемпературной ионноплазменной предподготовки на изменение гидрофильности, капиллярности и структуры гетерогенных катионообменных композиционных материалов Поликон.

291
Влияние лактозы на транспортные свойства ионообменных мембран
Н. В. Лоза, Н. А. Кутенко, М. А. Бровкина, А. А. Самков, М. Н. Круглова

Изучено влияние лактозы на основные транспортные характеристики ионообменных мембран, в том числе катионообменных мембран, поверхностно модифицированных полианилином. Обнаружено в разной степени выраженное положительное влияние модифицирования полианилином мембран МК-40 и Ralex CMHPES на их биообрастание клетками культур Bacillus sp. или Shewanella oneidensis MR-1, что обусловлено разной площадью проводящей поверхности этих мембран. Выявлено, что присутствие в растворе лактозы приводит к снижению удельной электропроводности всех исследованных мембран, однако наиболее существенно эффект проявляется для мембраны МК-40, модифицированной полианилином: ее электропроводность, снижается на 15–25%. Диффузионная проницаемость анионообменных и исходных катионообменных мембран слабо зависит от присутствия лактозы в растворе, однако в случае модифицированных полианилином катионообменных мембран наблюдается ее снижение в 2–2.5 раза. Обнаружено существенное влияние лактозы на вольтамперные характеристики анионообменных мембран, что указывает существенную адсорбцию лактозы на их поверхности в условиях внешнего постоянного электрического поля. Показано, что ионообменные мембраны остаются достаточно эффективными для электродиализа растворов молочной сыворотки, однако более эффективным будет их использование в допредельных токовых режимах.

301
Прямой осмос сегодня: перспективы и ограничения
А. П. Андрианов, О. В. Янцен, Р. В. Ефремов

Прямой осмос рассматривают как новую, передовую технологию, способную составить конкуренцию существующим на мировом рынке методам опреснения, обессоливания, очистки и концентрирования природных и сточных вод. В настоящем обзоре представлены возможные области применения прямого осмоса, технологические схемы и наиболее яркие примеры внедрения. Рассмотрены вопросы разработки мембран для прямого осмоса, составов осмотических агентов и их регенерации, загрязнения мембран. Особое внимание уделено проблемам, возникающим при работе мембран прямого осмоса, энергетической и экономической оценке рассматриваемой технологии. Сделаны выводы о текущем статусе коммерческого внедрения прямого осмоса и основных барьерах, встающих на пути его освоения.

312
Получение ультрафильтрационных мембран из композитов ПАН с гидрофильными частицами для выделения тяжелых компонентов нефти
А. А. Юшкин, А. В. Балынин, А. П. Небесская, М. Н. Ефимов, Д. С. Бахтин, С. А. Баскаков, А. Ю. Канатьева

В работе были получены мембраны из ПАН с добавлением частиц оксида графена (ОГ), пиролизованного под воздействием ИК-излучения ПАН (ИК-ПАН-а) и наноалмазов (НА). Исследована структура пор полученных мембран. Показано, что добавление углеродных компонентов незначительно снижает средний размер пор мембран с 17 до 12–15 нм, что приводит к снижению проницаемости мембран по воде со 158 до 80.9–119.9 кг/м2 ч атм. При этом добавление частиц приводило к гидрофилизации поверхности – угол смачивания по воде снижался с 65° до 48°–55°, что способствовало увеличению потока растворов нефти в толуоле в 2–3 раза по сравнению с ПАН мембраной. В то же время, добавление ГО и ИК-ПАН-а способствовало значительному усилению необратимого засорения мембраны. С другой стороны, добавление наноалмазов не только позволило снизить общее засорение мембраны и повысить проницаемость по разделяемой смеси с 4.93 до 8.47 кг/м2 ч атм, но и позволяет восстанавливать более 96% потока чистого толуола. Задерживающая способность мембран с добавлением НА при фильтрации растворов нефти в толуоле 10 г/л составила 85–89%.

331