Том 4, номер 2, 2014

Предложена расширенная трехпроводная модель проводимости ионообменных мембран, представляющая совокупность уравнений трехпроводной модели, дополненную уравнениями связи между ее параметрами и параметрами микрогетерогенной модели. Для расчета полного набора параметров, позволяющих оценить структурную неоднородность мембраны и рассчитать ее основные электротранспортные характеристики, необходимо и достаточно располагать только концентрационной зависимостью удельной электропроводности мембран, что упрощает процедуру их характеризации. Выполнена верификация модели на основании независимых экспериментальных данных и расчетов транспортно-структурных параметров по микрогетерогенной модели. Установлено, что предлагаемый модельный подход позволяет найти достоверное сочетание структурных параметров, характеризующих объемные доли проводящих фаз и их взаимное расположение в ионообменном материале, присущее данному образцу мембраны.

Сорбционную емкость полимерной первапорационной мембраны по отношению к целевому компоненту можно существенно увеличить за счет предварительной обработки ее веществом, обладающим повышенным сродством к полимеру. Из балансовых соотношений рассчитаны основные характеристики сорбционной предыстории. Показано, что плотность потока ацетона в процессе первапорации через мембрану из полиамида-6, модифицированную предварительной сорбцией воды возросла на порядок. Экспериментально определена температура стеклования полиамида в воде, равная ~50°C.

Обсуждены теоретические подходы для описания встречной диффузии водных растворов неорганических 1 : 1 электролитов, имеющих общий анион, через катионообменную мембрану. В рамках однородной модели “тонкопористой мембраны” предложен новый метод описания взаимной диффузии катионов через сульфокатионообменную мембрану МФ-4СК, учитывающий ее физико-химические свойства. Теоретически установлено, что величина коэффициента взаимной диффузии мембраны по паре электролитов обратно пропорциональна разности обратных коэффициентов диффузии катионов и зависит от отношения плотности фиксированных зарядов к концентрации электролитов, а также от коэффициентов равновесного распределения ионных пар катион–анион в матрице мембраны. Адекватность предложенного подхода подтверждена путем сравнения теоретических расчетов и собственных экспериментальных результатов по взаимно-диффузионной проницаемости мембран МФ-4СК.

В работе приведены результаты исследования свойств гибридных материалов на основе мембраны Nafion, диоксида кремния, фосфорновольфрамовой кислоты и ее кислых солей (калия, рубидия и цезия), полученных методом in situ. При модификации происходит повышение влагосодержания, а также значительное увеличение проводимости гибридных мембран, в особенности, при низкой относительной влажности. Материалы, содержащие малорастворимые кислые соли фосфорновольфрамовой гетерополикислоты, обладают более низкой проводимостью, чем материал, содержащий кислоту, однако являются более стабильными. Установлено, что диффузионная проницаемость раствора HCl в системах Nafion + SiO₂ + M_xH_{3 - x}PW₁₂O₄₀ ниже, чем в Nafion + SiO₂ и дополнительно понижается с ростом ионного радиуса катиона. Сделано предположение о причинах изменения свойств таким образом.

Целью работы являлось определение воздействия паров водно-органических смесей, использованных для модификации порошкообразных диацетатов целлюлозы, на структуру и свойства получаемых полимерных мембран. Описываются экспериментальные установки и методики исследования. Анализируются результаты воздействия модификаторов на степень набухания полимера, реологические и оптические свойства формовочных растворов, поровые, транспортные и разделительные характеристики мембран.

Исследован процесс ионного переноса гомологов алкилсульфат-анионов и катионов алкилпиридиния через поливинилхлоридные фильтрационные мембраны (молекулярные сита) в условиях диффузионного массопереноса и при постоянном токе. Рассчитаны количественные характеристики мембранного транспорта: коэффициенты проницаемости, диффузии, распределения, поток ионов, селективность, сорбционная емкость, степень обогащения. Показано влияние длины углеводородного радикала ионных поверхностно-активных веществ на количественные характеристики мембранного транспорта. Установлена возможность разделения гомологов ПАВ с использованием молекулярных сит.

Детально изучено влияние амидного растворителя N-метилпирролидона, присутствующего в составе полимерных пленок после их формирования, на физико-химические и транспортные свойства мембран при первапорации смеси вода–изопропанол. Объектами исследования были новые мембраны на основе поликарбамида, полученные испарением растворителя из полимерных растворов и содержащие остаточный растворитель, а также мембраны, где остаточный растворитель удалялся в результате специальной обработки. Показано, что удаление остаточного растворителя повышает плотность и уменьшает гидрофильность мембраны; при этом в процессе первапорации несколько уменьшается поток пенетранта, но фактор разделения смеси вода–изопропанол остается высоким. Для увеличения потока пенетранта создана и исследована композиционная мембрана, состоящая из тонкого селективного слоя поликарбамида (~6 мкм) на пористой подложке из полифениленоксида.

В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований химической очистки (регенерации) нанофильтрационных мембран ОПМН-П (ЗАО НТЦ “Владипор”, Россия) после разделения молочной сыворотки. Эксперименты проводились на лабораторной установке тупикового типа. Использовали растворы NaOH, HNO₃, HCl, лимонной кислоты, триполифосфата натрия в сочетании с трилоном Б концентрациями от 0.5 до 5%. Наилучшие результаты получены при использовании растворов NaOH, а также кислот с концентрациями 0.5 и 2% соответственно.

В последние годы все большее внимание исследователей привлекают винилтетразолы и их полимерные производные. Однако, несмотря на выявленное многообразие свойств, о возможности их практического применения имеется ограниченное число работ. В литературе также отсутствуют какие-либо данные, характеризующие газопроницаемость этих полимеров. В настоящей работе представлены исследования транспортных свойств полимерных мембран на основе поли(2-метил-5-винилтетразол)а (ПМВТ) для газов: гелия, кислорода, азота и метана. Установлено, что эти свойства зависят от толщины мембраны. Коэффициенты проницаемости и диффузии увеличиваются при уменьшении кинетического диаметра молекул газов пенетрантов или при увеличении температуры. ПМВТ демонстрирует поведение, характерное для большинства исследованных полимеров.