Структура и электрохимические свойства частично имидизированных полиамидокислотных мембран

• Автор: Дьяконова, Ольга Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 158 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Синтез и физикохимические свойства ионообменных мембран.

1.1.Основные способы получения ионообменных мембран.

1.2. Ионообменные мембраны на основе гетероцепных полимеров

1.3.Современные представления о структуре ионообменных мембран

1.4. Строение и свойства ароматических полиимидов и частично имидизированных полиамидокисл от.

1.5. Возможности применения ароматических полиимидов и

частично имидизированных полиамидокислот в качестве мембран

7
егйе ча
ГЛАВА 2. Методы экспериментаПалучейбечастично имидизированных полиамидокислотных мембран и определение их характеристик
2.1.Характеристика исходного раствора полиамидокислоты.
2.2.Термический синтез полиамидокислотных мембран
2.3.Подготовка мембран к исследованиям.
2.4.0пределение основных физикохимических характеристик полиамидокислотных мембран
2.5.Метод ИК спектроскопии
2.6.Методика определения поверхностной плотности заряда мембран
2.7.Методика определения рК функциональных фупн
2.8.Методика определения рабггы смачивания
2.9.Метод эталонной порометрии.
2Методики определения электротранспортных свойств мембран
ГЛАВА 3. Особенносги формирования мембран в процессе термической обработки полиамидокислоты
3.1.Кинетические закономерности термической имидизацииполиамидокислоты
3.2.Модельные представления о строении частично имидизированных полиамидокислотных мембран.
ГЛЛВЛ 4. Поверхностные и идратационные свойства полнамнлокнелотных мембран.
4.1.Поверхностные свойства мембран.
4.1.1 .Поверхностная плотность заряда сухих мембран.
4.1.2.Исследование кислотноосновного равновесия в мембранах
4.1.3.Смачиваемость поверхности мембран с различной степенью имидизации
4.2.Явления гидратации в мембранах.
4.2.1.абухаемость и влагосодержанне мембран.
4.2.2.Изучение состояния воды в мембранах с различной степенью имидизации
4.2.2.1.Распределение воды по элементам матрицы полиамидокислотных мембран и межгелевому пространству
4.2.2.2.Распределение воды по порам мембран.
ГЛАВА 5. Электротранспортные свойства полиамндокислошых мембран
5.1.Электропроводность мембран
5.1.1.Влияние вида противоиона и концентрации равновесного раствора на электропроводност ь мембран.
5.1.2.Структурные особенности мембран на основе их электропроводности.
5.1.3.Мсханизм электромассопереноса в полнамидокнелотных мембранах
5.2.Предельныс плотности тока в электромембранных системах
с полиамидокислогнымн мембранами
5.3.Потенциометрическое исследование электрохимической активности полиамидокислотных мембран.
5.4.Электромембранное разделение смесей электролитов с использованием нолиамидокислотных мембран.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В гетерогенной мембране один полимер представляет собой струкгурный материал, лежащий в основе мембраны, а второй ионообменную смолу, которая не должна отвечать строгим механическим требованиям. Гетерогенная ионообменная мембрана предлагает больше свободы при выборе материалов, но и имеет свои ограничения, которые отсутствуют в случае гомогенной мембраны. В гомогенной мембране устанавлнваюгся только два доннановскнх равновесия на двух мембранных поверхностях, тогда как в гетерогенной помимо этого существует еще множество доннановскнх равновесий на всех поверхностях раздела 4. При набухании в воде в мембрану вводится еще одна фаза фаза воды . Поэтому с этой точки зрения даже гомогенная мембрана является гетерогенной. При набухании мембрана содержит три фазы полимерный скелет, который определяет механические свойства, ионообменные группы, от которых зависят электрохимические свойства, и водную фазу, обеспечивающую транспортные свойства. Гомогенные мембраны
2. Гетерогенные мембраны. Интерполнмерные, мозаичные и мембраны на основе привитых блоксополимеров являются промежуточными между гомо и гетерогенными. Их можно получить методом испарения из раствора смесей полиэлектролита и инертного полимера в виде тонких пленок Ц, химической активацией инертных пленочных материалов 3. Комплекс этих показателей определяет практическое применение ионообменных мембран. При этом в зависимости от конкретных задач электромембранного разделения отдельные из показателей могут варьироваться . Промышленные гетерогенные мембраны, выпускаемые в России МЛ, МК по способу получения являются гетерогенными. Вследствие неравномерного распределения функциональных групп, а также возникающей на стадии формирования неоднородности по фазам геля и межгелевого пространства функциональные свойства мембран оказываются недостаточно высокими. Одним из перспективных направлений преодоления этих недостатков является получение гомогенных мембран из растворов пленкообразующих полимеров. Ионообменные мембраны на основе гетероцепных полимеров. В настоящее время ведется интенсивный поиск новых полимерных материалов для получения высокоселективных ионообменных мембран. Одним из перспективных путей является получение гомогенных мембран с гетероцепным строением полимерной матрицы. Эти мембраны, в отличии от карбоцепных, являются более технологичными, а наличие набора сополимеров при их получении позволяет проводить направленный синтез. Кроме того, вследствие высокой жсткости полимерной матрицы при относительно малых размерах каналов для проникающих ионов и относительно низкого влагосодержания, мембраны, синтезированные на основе гетероцепных полимеров, обладают высокой избирательностью переноса для противоионов различной природы ,,,,3,9,3,8,9. Гомогенные катионообменные мембраны из сульфонатсодержащих ароматических полиамидов Каспион получены и исслсдованны в работах ,. Данные мембраны готовили из полимерного раствора сульфонатсодержащего полиамида в диметилформамиде ДМФА поливом на зеркальную поверхность стеклянной пластины, сушили на воздухе при комнатной температуре и иод вакуумом при 0 0 С в течение суток. Толщина полученных мембран составила мкм. На основании полученных данных авторами делается вывод о существовании в мембранах ионных каналов, структура которых определяется химической структурой пленкообразующего полимера и является жесткой, т. Избирательность переноса определяется двумя факторами количеством воды гидратации, вошедшей в мембрану с гидратированным ионом, и поперечным размером ионного канала. Проведенная оценка поперечного канала мембран на основе сульфонатсодсржащих ароматических полиамидов показала сю близость к размеру нона натрия с первой гидратной оболочкой, что обеспечивает достаточно высокий электротранспорт этого иона. Жесткая конструкция каналов затрудняет вхождение ионов калия и цезия как катионов большею размера, и лития как катиона с большей гидратной оболочкой, а их электротранспорт связан с большими кинетическими, энергетическими и энтропийными затруднениями. Гомогенные катионообменные мембраны на основе сульфированных лолнеульфона СПС и полиэфирэфиркетона СПЭЭК синтезированы в Центре мембранной технологии г. Гвенте, Нидерланды ,8,9.