Сорбция ассоциирующихся жидкостей и нанофильтрационное разделение органических сред в мембранах из поли(1-триметилсилил-1-пропин)а

• Автор: Волков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06, 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Некоторые сорбционные свойства ПТМСП

1.1.1. Типы изотерм сорбции по классификации Брунаузра

1.1.2. Сорбция газов в ПТМСП

1.1.3 Сорбция паров спиртов в ПТМСП

1.1.4 Модель кооперативной полимолекулярной сорбции

1.1.5 Сорбция водноспиртовых жидких смесей в ПТМСП и

плотность полимера

1.2 Нанофильтрация органических сред области применения

1.2.1 Нефтехимическая промышленность
1.2.2 Гомогенный катализ в органическом синтезе
1.2.3 Выделение ионных жидкостей
1.2.4 Замена растворителей в многостадийных органических
синтезах
1.2.5 Пищевая промышленность
II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Объекты исследования
2.2 Равновесная сорбция паров спиртов
2.3 Нанофильтрация органических сред
2.4 Сорбция красителей в ПТМСП
2.5 Рентгеноструктурный анализ
2.6 ИКспектроскопия
2.7 Сканирующая электронная микроскопия
III РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Сорбция паров спиртов в ПТМСП
3.2 Нанофильтрация органических сред
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В настоящее время исследователи открывают все большие возможности использования высокопроницаемых полимерных стекол в качестве мембранных материалов для первапорации, газо и пароразделения. Эти материалы имеют коэффициенты проницаемости на уровне высокопроницаемых каучуков, но превосходят последние по механическим и пленкообразующим свойствам, позволяющим формовать из них высокопроизводительные мембраны с тонкими разделительными слоями. В этой связи, неослабевающий интерес исследователей в области полимерной мембранологии, попрежнему, привлекает ПТМСП самый высокопроницаемый стеклообразный полимер температура стеклования выше 0С. Этот уникальный полимер был впервые синтезирован в году полимеризацией триметисилилпропина на катализаторах ТаС и МЬС в Киотском университете . Изучению свойств этого полимера посвящено более полутысячи печатных работ, получено большое число патентов, а важнейшие результаты исследований опубликованы в ключевых обзорных статьях ,. Однако, несмотря на возрастающее количество публикаций, мембраны на основе этого полимера не вышли пока на коммерческий рынок. Согласно известной классификации Брунауэра , все разнообразие изотерм физической сорбции низкомолекулярных веществ сводится к пяти основным типам рис. Рис. Классификация изотерм сорбции по Брунауэру а активность сорбата с концентрация сорбата в сорбенте. Изотермы I типа характерны для адсорбции в микропористых тврдых телах углеродные адсорбенты, цеолиты и т. Если тврдое тело содержит микропоры, т. Ленгмюра. Важная ее особенность наличие насыщения. Физическая адсорбция газов непористыми тврдыми телами обычно характеризуется изотермами адсорбции II типа. Изотермы данного типа описываются обычно с помощью уравнения БЭТ. Изотермы III и V типов имеют выпуклую по отношению к оси активностей форму. Изотерма III типа выпукла на всм свом протяжении. На изотерме V типа имеется точка перегиба при малых значениях активности а. Изотермы адсорбции III и V типов характерны тогда, когда взаимодействие сорбаттвердое тело слабее, чем взаимодействие сорбатсорбат. Изотермы III типа наблюдаются при адсорбции на непористых и макропористых тврдых телах, а изотермы V типа при адсорбции на мезопористых и микропористых. IV тип изотерм характерен для адсорбции в мезопористых тврдых телах. В области низких давлений изотермы II и IV типов идентичны друг другу . Особый интерес вызывают изотермы типа V, наблюдаемые, в частности, при сорбции ассоциированных флюидов например, спиртов и их водных растворов в стеклообразных полимерах . Одна из целей настоящей работы состоит в изучении изотерм этого типа. Изотермы сорбции газов в ПТМСП относятся к изотермам типа II рис. Самым известным из подходов к описанию сорбции газов в полимерных стеклах является модель двойной сорбции МДС , которая объединяет два процесса заполнение микропустот полимерного стекла концентрация сорбата Сн и растворение низкомолекулярного вещества в матрице полимера концентрация сорбата Со. Первый процесс описывается моделью Ленгмюра, а второй уравнением Генри. Сн концентрация сорбата в микропустотах полимерного стекла подстрочный значок Н означает , Со концентрация сорбата в объме полимера подстрочный значок означает ii. Сн так называемая, ленгмюровская сорбционная емкость или максимальная концентрация сорбата в микропустотах полимерного стекла, Ь параметр сродства сорбата к ленгмюровскому сорбционному центу константа равновесия сорбатполимер рдавление газа. Генри. В табл. МДС, рассчитанные по изотермам сорбции СОг для ПТМСП и других стеклообразных полимеров. Таблица 1. Параметры МДС для изотерм сорбции СОг в ПТМСП и ряде стеклообразных полимеров. Из табл. Сн для ПТМСП намного больше, чем для других полимерных стекол. На основании полученных значений Сн авторами ряда работ ,, был сделан вывод о том, что величина неравновесного свободного объема в ПТМСП значительно выше, чем у всех известных стеклообразных полимеров. В связи с этим ПТМСП присущи высокие коэффициенты растворимости и диффузии газов, значения которых на несколько порядков выше, чем у других полимеров, находящихся как в стеклообразном, так и в высокоэластическом состоянии .