Полимерные мембраны для первапорационного разделения смесей ароматических и алифатических углеводородов

• Автор: Кремнёв, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мембранные процессы. Общие понятия и закономерности
1.1. Первапорация: метод, основные закономерности
1.1.1. Способы проведения первапорационного процесса
1.1.2. Массоперенос через мембрану при первапорации
1.1.3. Требования к материалу первапорационной мембраны
1.1.4. Выбор мембранообразующего полимера
1.1.5. Способы модификации первапорационных мембран и мембранообразующих полимеров
1.1.6. Типы первапорационного разделения
1.2. Подходы к конструированию мембран для первапорационного разделения смесей ароматических и алифатических углеводородов
1.2.1. Первапорационные мембраны на основе гидрофильных
полимеров
1.2.2. Использование в дизайне мембран полярных полимеров
1.2.3. Мембраны на основе гетероцепных полимеров
1.2.4. Использование блочных сополимеров с жесткими и гибкими сегментами для формирования первапорационных мембран
1.3. Исследование свойств полимеров с помощью метода обращенной газовой хроматографии
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Материалы
2.2. Методы получения мембран
2.2.1. Приготовление пленочных мембран
2.2.2. Формирование микропористых несущих основ (подложек)
2.2.3. Формование мультислойных композиционных мембран

2.3. Методы исследования мембранообразующих полимеров
2.4. Методика исследования разделительных свойств мембранообразующих полимеров с применением метода обращенной газовой хроматографии
2.4.1. Исследования мембранообразующих полимеров методом обращенной газовой хроматографии
2.5. Изучение транспортных свойств мембран
2.6. Определение коэффициентов диффузии через полимерную
мембрану для компонентов смесей органических жидкостей
2.7. Анализ составов пермеатов
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Селективные свойства поливинилового спирта, полиакриловой кислоты и композиций поливинилового спирта и полиакриловой
кислоты различного состава
3.1.1. Композиции на основе поливинилового спирта и полиакриловой кислоты для формирования диффузионных мембран
3.1.1.1. Определение фазовой гетерогенности полимерной композиции ПВС-ПАК (рентгенофазовый анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия и инфракрасная спектроскопия)
3.1.2. Первапорационные свойства мембран на основе композиций поливинилового спирта и полиакриловой кислоты при разделении
смесей толуола и н-гептана
3.2. Транспортные характеристики мембран на основе композиций поливиниловый спирт - поли-Х,]т-диметиламииоэтилметакрилат при разделении смеси толуола и н-гептана
3.3. Поли-у-бензил-Ь-глутамат в качестве мембранообразующего полимера
3.3.1. Первапорация смесей толуол - н-гептан на непористых пленках
из поли-у-бензил-Ь- глутамата
3.3.2. Исследование структурной организации непористых пленочных слоев поли-у-бензил-Ь-глютамата до и после процесса первапорации
3.4. Мультислойная композиционная мембрана поли-у-бензил-Ь-глютамат/полиимид

3.4.1. Транспортные свойства непористых пленок полиамидоимидов
3.4.2. Формирование и характеристики микропористой несущей полиамидоимидной основы
3.5. Транспортные свойства мультислойной композиционной мембраны с диффузионным слоем из поли-у-бензил-Ь-глутамата на микропористой основе из поли(дифенилсульфонамидо-М-фенилфталимид)а
3.5.1. Морфология и структура мультислойной мембраны поли-у-бензил-Ь-глутамат/поли(дифенилсульфонамидо-М-фенилфталимид)
3.6. Корреляции между процессами обращенной газовой хроматографии и первапорации
3.6.1. Определение преимущественно проникающего компонента разделяемой смеси с помощью метода обращенной газовой хроматографии
3.6.2. Оценка селективности мембранообразующих полимерных материалов при варьировании разделяемых компонентов смесей жидкостей
3.6.3. Оценка разделительных свойств поливинилового спирта, полиакриловой кислоты и их смесей с помощью метода обращенной газовой хроматографии
3.6.4. Применимость метода прогнозирования направления селективного массопереноса для ПВС, ПАК и композиций на их
основе
3.6.4.1.................................Зависимость селективных свойств композиций ПВС-ПАК от их состава
3.8. Применимость метода прогнозирования направления селективного массопереноса для поли-П,М-диметиламиноэтилметакрилата
3.9. Оценка разделительных свойств поли-у-бензил-Ь-глутамата с помощью метода обращенной газовой хроматографии
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

так и несшитые полиэфиры, а также их смеси [90]. В обсуждаемой работе авторы применили пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТ) (продукция фирмы Дюпон), а также из смеси полиэтилентерефталат/цикло-гексилдиметилентерефталат (ПЭТ/ПЦГДМТ). В качестве модельной смеси ароматических и алифатических углеводородов использовалась смесь толуол/изооктан 50/50 масс.%, при этом разделение проводилось при различных температурах. Так, в случае ПЭТ при 170°С фактор разделения достиг значений 23 при потоке -4,5 кгмкм-м_2ч-1. При 200°С фактор разделения снизился до 18, а поток вырос до 7,9 кгмкм’м~2ч" В случае ПЭТ/ПЦГДМТ при 100°С фактор разделения имел значение 50 при потоке
12,5 кгмкм-м_2ч-1, а при 150°С фактор разделения снизился до 12, а
г л
проницаемость выросла до 54 кгмкм*м ч .
В работе [91] авторы использовали для формирования мембраны ненасыщенные ароматические полиэфиры. Полиэфиры получали при реакции хлорангидридов ненасыщенных дикислот с олигомерами полиэфирдиолов. В качестве хлорангидридов ненасыщенных кислот выступали малеоилхлорид, фумароилхлорид, итаконоилхлорид, мезаконоилхлорид или 5-норборнен-2,3-дикарбонилхлорид. В качестве олигомеров полиэфирдиолов служили полиэтиленадипатдиол, полиэтиленсукцинатдиол, полималонатдиол, полиоксалатдиол,
полиглутаратдиол. Полимерные мембраны отливали на пленку их пористого тефлона и сверху размещали еще один слой пористого тефлона. Полученный «сэндвич» помещался в мембранную ячейку. Для разделения использовали исходные смеси двух типов:
1) 2 масс.% тиофена, 10 масс.% толуола, 33 масс.% п-ксилола, 3 масс.% бензотиофена, 20 масс.% изооктана и 32 масс.% н-октана;
2) 10 масс.% толуола, 40 масс.% п-ксилола, 20 масс.% изооктана и 30 масс.% н-октана.