Том 2, номер 2, 2012

Исследовано влияние модификации оксидом циркония(IV) перфторированных сульфокислотных мембран на их проводящие свойства и электродоактивные свойства для потенциометрических сенсоров, аналитическим сигналом которых является потенциал Доннана. Показано, что внедрение частиц ZrO₂ в матрицу мембраны приводит к росту ионной проводимости по сравнению с немодифицированными образцами, а величина коэффициента диффузионной проницаемости изменяется немонотонно. Использование мембраны с градиентным распределением допанта по длине образца обеспечивает частичное снижение катионообменной функции ПД-сенсоров, за счет уменьшения концентрации фиксированных катионообменных групп, а также за счет сорбции коионов. Это позволило повысить чувствительность отклика сенсоров к органическим и серосодержащим анионам в мультиионных водных растворах. Для оценки влияния концентрации и природы противо -, коионов, а также влияния рН исследуемых растворов на характеристики ПД-сенсоров использовали методы многомерной градуировки по неортогональным схемам эксперимента.

В обзоре представлен анализ современного состояния научных разработок и практических достижений в области модификации полимерных пленок, покрытий и мембран. Рассмотрены особенности физических и химических методов модификации. Приведены некоторые примеры эффективного их использования. Выявлены наиболее перспективные способы модификации полимерных продуктов.

Синтезированы гибридные мембраны на основе полибензимидазола и гидратированного оксида циркония, допированные ортофосфорной кислотой. Исследовано влияние условий синтеза на свойства полученных материалов. Показано, что модификация мембран позволяет добиться увеличения их протонной проводимости. Введение гидратированного оксида циркония снижает количество вымываемой из мембраны при обработке водяным паром фосфорной кислоты. Исследована диффузионная проницаемость композиционных мембран в растворах различных солей. Проведены модельные испытания некоторых образцов в режиме работы топливного элемента.

Рассматривается процесс микрофильтрации в тупиковом режиме, когда поток полидисперсной суспензии, имеющей логарифмически-нормальную плотность распределения диаметров частиц, перпендикулярен рабочей поверхности мембраны. Для описания процесса фильтрации через гетерогенную мембрану, имеющую билогарифмически-нормальную плотность распределения пор по диаметрам, используется разработанный авторами ранее вероятностно-ситовой механизм. Интегральное уравнение для определения производительности мембраны во времени решается численно для пяти различных положений максимума плотности распределения частиц по диаметрам относительно двух максимумов плотности распределения пор мембраны по размерам. Результаты иллюстрируются рисунками, которые отражают изменение производительности и задерживающей способности мембраны, а также распределение пор по размерам в процессе их блокировки с течением времени.

Исследован новый подход к формированию асимметричных ультрафильтрационных мембран, состоящих из нерастворимого жесткоцепного ароматического полиимида, с участием модифицированного, частично циклизованного, полиакрилонитрила. Показано положительное влияние м-ПАН на процесс формирования и состав мембраны: i) на стадии мокрового формования – способствует быстрому осаждению, ii) на стадии твердофазной термической имидизации – снижает температуру, являясь катализатором этого процесса, iii) остается в мембране ПИ/м-ПАН полноправным компонентом. Показана возможность эффективного введения до 20 мас. % м-ПАН в состав мембраны. Проведена калибровка мембран модельной смесью белков разной молекулярной массы. Изучена структура, гидропроницаемость и термомеханические свойства полученных мембран.

Представлены результаты исследования процесса электромембранного гидролиза нитратов церия и лантана в катодном пространстве двухкамерного электролизера с анионообменной мембраной МА-41 при одновременной рекуперации азотной кислоты в анолите. Изучено фазообразование как индивидуальных, так и совместных наноразмерных (10–60 нм) оксидных продуктов церия и лантана различного состава, полученных с использованием электромембранной технологии, а также при последующей термообработке. Показано, что предварительная дегидратация продуктов совместного электрогидролиза солей церия и лантана способствует разделению элементов за счет увеличения разницы растворимости в разбавленных кислотах обезвоженного CeO₂ и оксидных соединений лантана(III).

Рассмотрены вопросы переноса ионов в порах полупроницаемых диацетатцеллюлозных мембран при ультрафильтрации водных растворов, содержащих высокомолекулярные соединения (сывороточные белки) и минеральные вещества, представленные ионами Cl^-, К⁺, Ca²⁺, Na⁺. Экспериментальным путем установлено, что в процессе мембранной фильтрации имеет место изменение не только концентрации белков, но и указанных ионов. Предложена модель переноса ионов в капиллярных порах ультрафильтрационных мембран и получены численные значения параметров переноса Ca²⁺ и СI^- в исследованных системах.

В работе рассмотрены особенности получения трековых мембран (тм) на классическом циклотроне у-120. показано, что классические трековые мембраны могут быть использованы не только для фильтрации жидкостей, но и в качестве темплейтных шаблонов при синтезе наноструктурированных металлических нано-и микроструктур. приведены результаты исследования синтеза структур с наноструктурированными металлическими слоями на поверхности с целью создания принципиально новых металлических мембран для фильтрации водорода и острийных катодов.

В работе представлены результаты исследования транспортных характеристик и несимметрического переноса газа в трех различных по природе и морфологии мембранах: асимметричных газоразделительных полимерные мембраны из ПВТМС с непрерывным изменением радиусов пор по толщине, двухслойных композиционных мембраны, изготовленные методом СВС, а также трековых полиэтилентерефталатовых мембраны с асимметричной формой пор. Обнаружены эффекты анизотропии и впервые гистерезиса проницаемости в нанопористых мембранах с градиентом радиусов пор и пористости в исследованных мембранах, на основе анализа известных моделей течения через градиентные пористые среды показано, что они не позволяют объяснить гигантскую анизотропию проницаемости. Показано, что отношение проницаемостей (величина анизотропии проницаемости) может достигать нескольких раз. Анизотропия проницаемости, как правило, монотонно уменьшается с увеличением давления.

Изучено влияние концентрации на ультрафильтрацию водных растворов поливинилового спирта на мембране УПМ-50М. Выявлено влияние на процесс динамической мембраны. Получены зависимости гидродинамического сопротивления динамических мембран от времени фильтрования. Найдены зависимости объемного потока и коэффициента задержания от концентрации поливинилового спирта.

Одной из важнейших проблем красильно-отделочных производств является разработка эффективных способов и методов очистки сточных вод, образующихся в процессе крашения тканей и содержащих большое количество синтетических красителей различного химического состава, поверхностно-активные и минеральные вещества, что создает серьезную химическую нагрузку на очистные сооружения коммунальных сетей. В работе сделан сравнительный анализ эффективности очистки сточных вод основного и активного крашения на примере красильно-отделочного цеха ОАО “Свiтанак” (г. Жодино, Беларусь) двумя методами: коагуляции с помощью реагентов на основе гидроксихлорида алюминия, анионоактивных и катионоактивных флокулянтов и ультрафильтрации с использованием мембран из полиакрилонитрила, полисульфона, ароматического полиамида, полисульфонамида и экспериментальных образцов мембран с дополнительно модифицированной поверхностью.

Приведены результаты исследования кинетики реакции СО₂ + Н₂ → СО + Н₂ (Ir) на поверхности мембранных палладиевых сплавов серии В1–В3 в широком диапазоне условного времени контакта (τ = 10–200 с) и температуры (750–943 К). Экспериментально получены кинетические кривые зависимости концентрации продуктов реакции от условного времени контакта, выходящие на насыщение при τ 100 с, определены удельные скорости и энергии активации. Обнаружено, что на участках насыщения кинетических кривых отношения концентраций реагентов и продуктов этой реакции на разных сплавах при постоянных температуре и давлении зависят от состава сплава. Обсуждается механизм реакции и причина этой зависимости.