Получение и свойства композиционных мембран на основе высокопроницаемых полимерных стекол для мембранных контакторов высокого давления

• Автор: Дибров, Георгий Альбертович
• Шифр специальности: 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ:
ВВЕДЕНИЕ
1. Обзор литературы
1Л. Типы мембран
1.2. Транспорт через сплошные мембраны
1.3. Транспорт через пористые мембраны
1.4. Модель сопротивления
Транспорт в композиционных мембранах
1.5. Выбор мембранных материалов
1.5.1. Выбор материала селективного слоя
1.5.2. Выбор материала подложки
1.6. Методы получения композиционных мембран
1.7. Высокопроизводительные мембраны на основе ПТМСП
1.8. Старение ПТМСП
1.9. Способы модификации мембран
1.10. Выбор оптимальной толщины селективного слоя
2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты исследования
2.2. Формование сплошных мембран
2.3. Формование композиционных мембран
2.4. Г азопроницаемость
2.5. Устойчивость к течению абсорбентов через мембрану
2.6. Капиллярная потоковая порометрия
2.7. Сканирующая электронная микроскопия
2.8. ИК-спектроскопия, дифференциальная сканирующая
калориметрия (ДСК)
2.9. Гидростатическое взвешивание
2.10. Методы обработки подложек
3. Результаты и обсуждение
3.1. Химическая устойчивость в абсорбентах

'V і ’ ' »
3.2. Характеризация объектов исследования
3.3. Композиционные ПТМСП мембраны на подложке МФФК
3.4. Композиционные ПТМСП мембраны на подложке ПП
3.5. Композиционные ПТМСП мембраны на металлокерамической подложке
3.6. Исследование термической устойчивости полученных мембран
3.7. Модификация ПТМСП: химическая сшивка
3.8. Модификация ПТМСП: добавка ПВТМС
3.9. Композиционные мембраны с селективным слоем ПТМСП/ПВТМС
3.10. Импрегнация пористой подложки для уменьшения степени проникновения полимера в поры
3.11. Сравнительный анализ полученных композиционных ПТМСП мембран на металлокерамической подложке

ВВЕДЕНИЕ.
Мембранные технологии являются эффективным и конкурентоспособным способом интенсификации промышленных процессов, связанных с разделением и очисткой газов и жидкостей. Оборудование для мембранных процессов отличается компактностью, а его масштабирование, как правило, не сопряжено с серьезными проблемами. Мембранные процессы менее энергоемки, чем альтернативные процессы разделения и легко встраиваются в уже действующие производства. Этим объясняются устойчивые темпы роста спроса на мембранные технологии и оборудование (рис. 1).

и ч §

2007 2012 2017
Рис. 1. Динамика спроса на мембранные технологии и оборудование с прогнозом на 2012 и 2017 годы [1].
Устойчивое развитие мембранной отрасли, в частности, в области газоразделения, обеспечивается постоянным совершенствованием разделительных свойств мембран - производительности и селективности. Это достигается как путем создания мембран из новых типов полимеров, так и совершенствованием, модификацией и целенаправленной адаптацией к конкретным газоразделительным процессам существующих мембран.
Среди множества технологических процессов с применением мембран все более актуальными становятся процессы газирования и дегазации

было связано с физическим старением (релаксацией свободного объема). Наибольшая подвижность боковых заместителей (метальных групп), то есть более высокая доля свободного объема, была обнаружена для пленок в диапазоне толщин 300-800 нм. Это было дополнительно подтверждено экспериментами по проницаемости Не. Таким образом, поведение диффузии С02 через тонкие пленки ПТМСП обусловлено конкуренцией двух процессов: а) пластификации, приводящей к повышению сегментальной подвижности цепей полимера, снижению температуры стеклования и увеличению коэффициента проницаемости, и б) физического старения, обусловленного релаксацией свободного объема и приводящего к снижению коэффициентов проницаемости. Однако, как было установлено в этой работе [99] и работах посвященных другим стеклообразным полимерам [100; 101], эффект физического старения при длительных экспериментах оказывается доминирующим.
Ямпольский и др. [102] исследовали ПТМСП методами измерения газотранспортных характеристик, макроскопической плотности, ДСК, малоуглового рентгеновского рассеяния (МРР), аннигиляции позитронов, ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Для пленок, состаренных 4 года в атмосфере воздуха при комнатной температуре, было установлено возрастание плотности на 20-30%, 27-кратное падение газопроницаемости при возрастании селективности 02/М2 и Н2ЛТ2, падение коэффициентов диффузии на 2 порядка и уменьшение межцепных расстояний.
В работе [103] отжиг при 100 °С в течение 15 часов пленок ПТМСП, толщиной 10-50 мкм, приводил к 10-кратному падению коэффициента проницаемости по 02 при увеличении селективности СЪ/ЬЬ с 2 до 2,6.
В работе [50] были исследованы не только толстые (85 мкм), но и тонкие (1 и 3 мкм) пленки ПТМСП. Толщину тонких пленок рассчитывали, принимая допущения об одинаковой плотности для мембран разной