Структурные, селективные и поверхностные свойства модифицированных металлокерамических мембран на основе оксидов титана, циркония, кремния, алюминия

• Автор: Магдуш, Евгения Томашевна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание

1. Введение.

2. Обзор литературы.

2.1. Неорганические мембраны

2.1.1. Керамические мембраны.

2.2. Полимерные мембраны.

2.2.1. Трековые мембраны.

2.3. Методы модифицирования мембран

2.3.1. Модифицирование неорганических мембран

2.3.2. Модифицирование органических мембран

3. Материалы и методы исследований.

3.1. Металлокерамические мембраны МКМ
3.2. Полиэтилснтерефталатные трековые мембраны.
3.3. Полимерные мембраны.
3.4. Определение среднего диаметра пор трековых мембран
3.5. Модифицирующие агенты.
3.5.1. Гаммааминопропилтриэтоксисилан уАПТЭС
3.5.2. Водорастворимые полимеры
3.6. Дифильные ионотнные вещества
3.7. Исследование структуры поверхности МКМ
3.8. Методы модифицирования МКМ
3.8.1. Ковалентное связывание
3.8.2. Адсорбция водорастворимых полимеров.
3.8.3. Ионноплазменное напыление
3.8.4. Электрохимическое осаждение.
3.8.5. Химическое осаждение палладия на ультрафильтрационные МКМ, модифицированные уАПТЭС.
3.9. Основные методы исследования физикохимических
свойств МКМ
Содержание
3.9.1. Адсорбция красителей и дифильных ионогенных веществ
на поверхности МКМ.
3.9.2. Исследование электроповерхностных свойств МКМ.
3.9.3. Определение краевого угла смачивания поверхности МКМ
ЗЛО. Методы определения структурноселективных свойств МКМ .
. Определение селективности по латсксам
. Определение селективности методом калибровки белками
. Экспрессметод анализа структурноселективных свойств
УФ МКМ.
3 Определение селективности нанофильтрационных МКМ по электролитам
4. Результаты и их обсуждение
4.1. Микрофильтрационные металлокерамические мембраны
МФ МКМ.
4.1.1. МФ МКМ в ряду современных микрофильтров.
4.1.2. Модифицированные МФ МКМ.
4.2. Ультрафильтрационные металлокерамические мембраны
УФ МКМ.
4.2.1. Структурноселективные свойства УФ МКМ
4.2.2. Модифицированные УФ МКМ.
4.2.3. Разработка экспрессметода анализа структурноселективных свойств УФ МКМ.
4.3. Нанофильтрационные металлокерамические мембраны
НФ МКМ.
4.3.1. Структурноселективные свойства НФ МКМ
4.3.2. Модифицированные НФ МКМ.
5. Выводы
6. Список цитируемой литературы
Введение


Особенно следует отметить роль мембран в развитии современных нанотехнологий, где они играют роль матрицы для получения уникальных материалов и, что особенно важно, наноустройств на их основе, при этом материал мембраны также может быть частью этого устройства 4, . В настоящее время наблюдается все возрастающий интерес к неорганическим мембранам, что связано с их гораздо более высокой термической, химической стойкостью, а также механической прочностью по сравнению с органическими мембранами 5, , . Применение термически стабильных полимеров возможно в интервале температур С, тогда как рабочая температура неорганических мембран может превышать 0 С. Это позволяет использовать их в процессах газоразделения при высоких температурах, особенно в сочетании с химическими реакциями, где мембраны используются как в качестве селективного барьера для удаления одного из образующихся компонентов, так и в роли катализаторов. Комбинация же процессов фильтрации с одновременным проведением химических реакций непосредственно на поверхности мембраны, представляется наиболее важным применением в этой области в ближайшем будущем . Химическая стабильность неорганических материалов существенно выше, чем у органических их можно использовать в широком диапазоне с использованием различных растворителей. К тому же, неорганические мембраны могут быть достаточно легко восстановлены, что особенно важно в условиях образования пограничного с мембраной слоя с повышенной концентрацией залерживаемого вещества или задерживаемых частиц, встречающегося в микро и ультрафильтрации, особенно в неводных системах. Такие явления, как концентрационная поляризация и отложение осадков на мембране, приводят к существенному ухудшению качества целевого продукта, а также к сильному уменьшению потока через мембрану. Таким образом, долговечность неорганических мембран гораздо выше, чем у органических полимерных мембран 5, . Для получения неорганических мембран используют цеолиты, глины, металлы, стекло, оксиды кремния, алюминия и др. Здесь следует также упомянуть мембраны, изготовленные из палладиевой фольги и обладающие уникальной особенностью способностью пропускать только Н2, диффузия которого протекает в атомарной форме в результате диссоциации на атомы, и полностью задерживать все другие газы. Однако, широкого практического использования эти мембраны не получили изза высокой стоимости Рс1 и явления эрозии, возникающего при длительном контакте металла с водородом при высоких давлениях и повышенной температуре. Единственным их применением в прошлом было обогащение гексафторида урана в режиме кнудсеновского течения 6, , . В настоящее время керамические мембраны, полученные на основе таких материалов, образуют основной класс неорганических мембран. Как наиболее важные могут быть отмечены мембраны на основе оксида алюминия уА, оксида титана ТЮ2 и оксида циркония 2Ю2. БЮг получают травлением стекол, полученных из растворов путем разделения фаз 6, , . Большое внимание в литературе уделяется также цеолитньтм неорганическим мембранам, которые представляют собой микропористые кристаллические материалы, обычно используемые в качестве катализаторов, ионобменников и адсорбентов. Они также известны как молекулярные сита, благодаря порам молекулярного размера, пропускающим молекулы, размеры которых меньше определен нот критического. Однако, несмотря на достаточную простоту получения таких мембран гидротермическими методами, большую трудность представляет контроль толщин мембранных слоев и ориентации частиц. Другая сложность, как и для большинства керамических мембран, заключается в контролировании условий отжига для получения бездефектных не имеющих трещин мембран. Также ведутся разработки цеолитных композитных мембран для газоразделения, получаемых шаблонным методом. При этом слой чистого цеолита растет на поверхности керамического субстрата, в результате чего получаемая мембрана не имеет трещин, но обладает другим недостатком малой площадью поверхности . Мировой рынок неорганических мембран, большинство из которых композитные, постоянно развивается. В большей степени это относится к пористым керамическим мембранам .