Мембраны и мембранные технологии

Мембранная рекуперация паров летучих органических соединений (ЛОС) – перспективный разделительный процесс как с точки зрения снижения экологической нагрузки производств, так и с точки зрения ресурсосбережения. Для задачи выделения ЛОС из газовых сред традиционно применяют мембраны на основе силоксановых каучуков. В данной работе рассмотрены мембраны на основе высокоселективного полидецилметилсилоксана (С10) и впервые изучено влияние степени его сшивки (путем варьирования соотношения 1-децен/1,7-октадиен (ОД)) на транспортные и разделительные свойства. Определено влияние степени сшивки на сорбционные свойства С10. На основании данных спектроскопической эллипсометрии определены параметры взаимодействия Флори – Хаггинса (χ₀, χ₁), константы Генри (S₀) и коэффициент набухания тонкой пленки сшитого С10 в насыщенных парах ЛОС (н-октан, изооктан, толуол, бутилацетат). Наибольшие значения сорбции наблюдаются для изооктана, что коррелирует с данными, полученными ранее для полидиметилсилоксанов. Обнаружено, что прямой корреляции сорбционных свойств С10 и переноса паров ЛОС через мембраны на основе С10 нет. Наиболее подходящим параметром для предсказания изменения коэффициентов проницаемости паров ЛОС в исследуемом ряду сшитых С10 оказался параметр взаимодействия χ₁ – параметр, определяющий изменение растворимости с ростом концентрации сорбата. При разделении бинарной смеси ЛОС/N₂ проницаемость и селективность уменьшаются с ростом степени сшивки, что особенно характерно для изооктана и связано с уменьшением свободного объема полимерной сетки. Наименьшее (4–12%) относительное изменение проницаемости азота (изменение коэффициента проницаемости при переходе от индивидуальных газов к парогазовой смеси) демонстрировали С10 с меньшей степенью сшивки, что может быть связано с изменением структуры мембраны при высокой концентрации ОД.

Исследованы физико-химические свойства и характеристики пористой структуры композиционных анионообменных мембран “Поликон А”, полученных методом поликонденсационного наполнения полиэфирного волокна. Показано, что общая пористость, удельная площадь внутренней поверхности и удельная влагоемкость композиционных волокнистых мембран “Поликон А” сравнимы с этими характеристиками для мембран “Поликон К” и существенно выше, чем для гетерогенных ионообменных мембран МА-40. Обнаружено, что способ получения наночастиц оксида кремния, как и предварительная ионно-плазменная обработка волокон, существенно влияют на пористую структуру мембран “Поликон А” на лавсане.

Впервые разработан модифицированный метод времени запаздывания для определения параметров газопереноса в мембранных слоях бислойной мембраны. Получены аналитические выражения для времени запаздывания изменения давления газа в зависимости от положения бислойной мембраны в мембранной установке. Впервые предложен метод , позволяющий определять проницаемости, коэффициенты диффузии и растворимости газа каждого слоя бислойной мембраны. Он также может быть использован для оценки степени влияния различных методов модификации мембранных слоев и способов формирования бислойной мембраны на параметры газопереноса мембраны и ее слоев.