Сорбционное взаимодействие аммиака и воды с ацетатцеллюлозной мембраной

• Автор: Гамаюнова, Татьяна Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Физикохимические свойства аммиака, воды и

ацетата целлюлозы.

1.2. Современные тренды развития мембранного метода

газоразделения для очистки аммиака

1.3. Модели сорбции для систем полимерный сорбент

активный сорбат.

Глава 2. Методика эксперимента.

2.1. Методика определения изотерм сорбции паров воды, аммиака, азота и водорода методом обращенной
газовой хроматографии.
2.2. Методика определения энтальпии сорбции воды
ацетатом целлюлозы калориметрическим методом
2.3. Методика определения ИКспекгров
взаимодействующих систем аммиак ацетат целлюлозы и
вода ацетат целлюлозы.
Глава 3. Экспериментальные данные и обсуждение результатов.
3.1. Определение изотерм сорбции аммиака, азота, водорода и паров воды на ацетате целлюлозы методом
обращенной газовой хроматографии
3.2. Определение термодинамических характеристик сорбции аммиака и паров воды на ацетате целлюлозы по
данным обращенной газовой хроматографии.
3.3. Определение энтальпии сорбции воды на ацетате
целлюлозы калориметрическим методом.
3.4. Определение характера взаимодействия аммиака и воды с ацетатом целлюлозы методом ИК
спектроскопии
Выводы
Список литературы


Аммиак и вода относятся к летучим неорганическим гидридам одному из основных классов соединений водорода . При обычных условиях это газы или легколстучие вещества. Летучие неорганические гидриды известны давно, однако они долгое время не находили практического применения изза, как правило, высокой токсичности, энергичного взаимодействия с кислородом и влагой воздуха и взрывоопасности . Все это вызывало значительные трудности при исследовании гидридов. Сегодня интерес к летучим неорганическим гидридам весьма высок, так как они нашли успешное применение в получении элементов в особочистом состоянии и используются для выращивания и легирования полупроводниковых эпитаксиальных слоев пленок 6, 7, . Свойства летучих гидридов, определяющиеся свойствами гидридобразующего элемента и водорода, закономерно меняются при переходе одного гидридобразующего элемента к другому по периодам и группам периодической системы. В зависимостях физикохимических свойств летучих гидридов от положения гидридобразующего элемента в периодической системе рисунки 1. Энергия ковалентной связи составляет 1 кДжмоль . В отличие от остальных гидридов элементов пятой группы фосфора, мышьяка и сурьмы, молекула аммиака обладает значительным дипольным моментом 1, дебай . Рисунок 1. Зависимость энергии связи в молекулах гидридов от положения гидридобразующего элемента в периодической системе . Рисунок 1. Зависимость полярности связи в молекулах гидридов от положения гидридобразующего элемента в периодической системе . Рисунок 1. Зависимость теплоты образования летучих гидридов от положения гидридобразующсго элемента в периодической системе 1. Рисунок 1. Зависимость температуры кипения летучих гидридов от положения гидридобразующего элемента в периодической системе . Значительный дипольный момент молекулы аммиака обуславливается, весьма вероятно, как заметной полярностью связи ЫН, так и собственным дипольным моментом атома азота, вызванным переходом неподеленной Зэ пары электронов на гибридную орбиту, что приводит к смещению центра тяжести электронного облака от ядра атома . Таблица 1. Энтальпия образования аммиака составляет , кДжмоль, стандартная свободная энергия образования Ан. Джмоль, энтропия и теплоемкость в стандартном состоянии . Джмольтрад и с , Джградмоль . Основные термодинамические параметры аммиака приведены в таблице 1. Таблица 1. Вода относится к летучим неорганическим гидридам элементов шестой группы периодической системы. У молекулы воды дипольный момент выше, чем у аммиака и составляет 1, дебай . Высокая полярность молекулы воды объясняется теми же причинами, что и у молекулы аммиака. Основные термодинамические параметры воды приведены в таблице 1. Таким образом, аммиак и вода, обладающие высокой полярностью, могут вступать в специфические взаимодействия с полимерным материалом мембраны в процессе мембранного газоразделения. Трансмембранный перенос в данном случае будет носить частично активный характер, что повышает интерес к определению характера взаимодействия аммиака и воды с полимерами, используемыми в качестве газоразделигсльных мембран. Такими полимерам являются производные целлюлозы, в том числе ацетат целлюлозы , . Ацетат целлюлозы относится к сложным эфирам целлюлозы, получаемый частичным замещением гидроксильных групп в целлюлозе радикалом уксусной кислоты рисунок 1. Важным параметром, определяющим свойства полимера, является длина цепи макромолекулы, которую часто выражают величиной молекулярной массы. Однако вследствие существования в полимере цепей различной длины молекулярная масса полимера не является точным числом можно говорить только о средней молекулярной массе 1. Кроме того, молекулярная масса, несомненно, зависит от степени замещения СЗ среднего количества заместителей в элементарном звене макромолекулы производного целлюлозы. По данным, приведенным в работе , молекулярная масса ацетата целлюлозы с максимальной степенью замещения 3,0 составляет 8, гмоль. Рисунок 1. Химическое строение молекулы ацетата целлюлозы. Рисунок 1. Модуль упругости как функция температуры для аморфного полимера.