ПОРИСТЫЕ МЕМБРАНЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА: ПОЛУЧЕНИЕ МЕТОДОМ ИНВЕРСИИ ФАЗ И СВОЙСТВА

DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236608.6762
Ключевые слова: инверсия фаз, полимерная мембрана, мембранная дистилляция, поливинилхлорид

Аннотация

Методом инверсии фаз получены пористые полимерные мембраны на основе нестабилизированного поливинилхлорида (ПВХ) с концентрацией 7, 9 и 11 масс.%. В качестве растворителя использовался диметилформамид (ДМФА). Структура мембран, изученная по СЭМ изображениям, демонстрирует значимую зависимость от времени выдержки и состава атмосферы во время выдержки. Выдержанный в течение 30 с в атмосфере насыщенных паров растворителя образец имеет равномерную губчатую структуру, чем отличается от всех прочих образцов, выдержанных на воздухе, имеющих классическое для данного способа синтеза строение: два скин-слоя и пальцеообразные вертикальные поры. С увеличением концентрации литьевых растворов возрастают толщина мембран, плотность, минимальное гидростатическое давление; уменьшается усадка. Образец, изготовленный из 11% масс. раствора ПВХ, выдержанный на воздухе в течение 10 с, гидрофобен, имеет краевой угол 104,3°, для остальных краевой угол лежит в диапазоне 62–82°. Смачивание пористых материалов сильно зависит от характера поверхности, гидрофобные свойства данного образца обусловлены большим количеством мелких поверхностных пор, что подтверждается максимальным значением гидростатического сопротивления мембран LEP (liquid entry pressure). Интересно, что свойства скин-слоя, непосредственно контактирующего с водой, для всех образцов достаточно гомогенны, в том время как для скин-слоев, прилегающих к стеклянной подложке, наблюдаются значимые отличия для различных образцов и сложная иерархическая структура пор, внешне напоминающая фигуры дыхания. Оценка размера пор проводилась при помощи программы обработки изображений с открытым доступом ImageJ (Image processing and analysis in Java). Размеры пор лежат в диапазоне 0,03–0,5 мкм. Установлено, что свойства полученных мембран в общем соответствуют требованиям к материалам для мембранной дистилляции, а метод их синтеза позволяет гибко управлять структурой.

Для цитирования:

Лим Л.А., Еремеева А.А., Сайдакова К.В., Козлов А.Г., Заболотная А.М. Пористые мембраны на основе поливинилхлорида: получение методом инверсии фаз и свойства. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 8. С. 77-84. DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6762.

Биографии авторов

Lyubov A. Lim, Политехнический институт (Школа)

Кандидат химических наук, доцент департамента нефтегазовых технологий и нефтехимии, Политехнический институт (Школа), Дальневосточный федеральный университет.

Anastasia A. Eremeeva, Дальневосточный федеральный университет

Аспирант 04.06.01 Химические науки (Профиль: Экология), асистент департамента нефтегазовых технологий и нефтехимии, Политехнический институт (школа), Дальневосточный федеральный университет

Ksenia V. Saidakova, Политехнический институт (Школа)

Магистрант по направлению подготовки 18.04.01 Химическая технология, профиль "Процессы и аппараты химической технологии (совместно с ПАО "НК Роснефть"), департамента нефтегазовых технологий и нефтехимии, Политехнического института (Школы) Дальневосточного федерального университета

Alexey G. Kozlov, Дальневосточный федеральный университет

Старший преподаватель департамента общей и экспериментальной физики, Институт наукоемких технологий и передовых материалов (Школа), Дальневосточный федеральный университет

Anna M. Zabolotnaya, Политехнический институт (Школа)

Старший преподаватель Департамента нефтегазовых технологий и нефтехимии, Политехнический институт (Школа), Дальневосточный федеральный университет

Литература

Katalevsky E.E. // Abstr. report XII All-Russian. Scientific conf. Membranes-2013. Vladimir: Inst. of Petro-chem. Synt. of the RAS. 2013. P. 28–29 (in Russian).

Katalevsky E.E. // Abstr. report XII Intern. Scientific Conf. from scientific youth. session. Vladimir State Uni-versity. Vladimir-Suzdal. 2016. P. 141–143 (in Russian).

Apchel V.Ya., Zmeeva T.A., Malyshev V.V., Sboychakov V.B., Mardanly S.G., Katalevsky E.E. // Vestn. Ross. Voenno-Med. Akad. 2017. V. 1. N 57. P. 142–146 (in Russian).

Medvedeva I.V., Medvedeva O.M., Studenok A.G., Studenok G.A., Zeitlin E.M. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 1. P. 6-27 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236601.6538.

Camacho L.M., Dumée L., Zhang J., Li, J., Duke M., Gomez J., Gray S. // Water. 2013. V. 5. N 1. P. 94-196. DOI: 10.3390/w5010094.

Ahmad T., Guria C. // J. Water Process Eng. 2022. V. 45. P. 102466. DOI: 10.1016/j.jwpe.2021.102466.

Hankins N.P., Singh R. Emerging Membrane Technology for Sustainable Water Treatment. Elsevier. 2016. 472 p. DOI: 10.1016/B978-0-444-63312-5.12001-7.

Peng Y., Sui Y. // Desalination. 2006. V. 196. N 1–3. P. 13–21. DOI: 10.1016/j.desal.2005.07.053.

Perepechkin L.P. // Rus. Chem. Rev. 1988. V. 57. N 6.

P. 539–548. DOI: 10.1070/RC1988v057n06ABEH003370.

Dzyubenko V.G. // Membr. Membr. Technol. 2020. V. 2. N 4. P. 217-220. DOI: 10.1134/S2517751620040034.

Kang G., Cao Y. // J. Membr. Sci. 2014. V. 463. P. 145-165. DOI: 10.1016/j.memsci.2014.03.055.

Behboudi A., Jafarzadeh Y., Yegani R. // J. Memb. Sci. 2017. V. 534. P. 18–24. DOI: 10.1016/j.memsci.2017.04.011.

Jones E., Qadir M., Michelle T.H. van Vliet, Smakhtin V, Seongmu Kang. // Sci. Total Environ. 2019. V. 657. P. 1343-1356. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.076.

Pinto F.S., Marques R.C. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2017. V. 78. P. 904–915. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.024.

Ahmed E., Hashaikeh R., Hilal N. // Desalination. 2019. V. 453. P. 54-76. DOI: 10.1016/j.desal.2018.12.002.

Ravi J., Othman M.H.D., Matsuura T., Ro'il Bilad M., Elbadawy T.H., Aziz F., Ismail A.F., Rahman M.A., Jaafar J. // Desalination. 2020. V. 490. P. 114530. DOI: 10.1016/j.desal.2020.114530.

GOST 409–2017 (ISO 845:2006). Cellular plastics and spongy rubbers. Method for determining the apparent density. M.: Standartinform. 2017. P. 7. (in Russian).

GOST 2409–2014. Refractories. Method for determining apparent density, open and total porosity, water absorp-tion. M.: Standartinform. 2014. P. 8. (in Russian).

Muhammad I.K.M., Manaf O., Sujith A. // Mater. Lett. 2019. V. 252. P. 321–324. DOI: 10.1016/j.matlet.2019.06.008.

Bon A.I., Dzyubenko V.G., Shishova I.I. // Vysokomol. Soed. 1993. V. 35. N 7. P. 922–932 (in Russian).

Eykens L., De Sitter K., Dotremont C., Pinoy L., Van der Bruggen B. // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. V. 182. P. 36-51. DOI: 10.1016/j.seppur.2017.03.035.

Rao G., Hiibel S.R., Childress A.E. // Desalination. 2014. V. 351. P. 151-162. DOI: 10.1016/j.desal.2014.07.006.

Wang K.Y., Foo S.W., Chung T.S. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. P. 4474-4483. DOI: 10.1021/ie8009704.

Essalhi M., Khayet M. // J. Membr. Sci. 2013. V. 433.

P. 180-191. DOI: 10.1016/j.memsci.2013.01.024.

Qtaishat M., Khayet M., Matsuura T. // J. Membr. Sci. 2009. V. 341. P. 139-148. DOI: 10.1016/j.memsci.2009.05.053.

Rao G., Hiibel S.R., Childress A.E. // Desalination. 2014. V. 351. P. 151-162. DOI: 10.1016/j.desal.2014.07.006.

Alkhudhiri A., Darwish N., Hilal N. // Desalination. 2012. V. 287. P. 2–18. DOI: 10.1016/j.desal.2011.08.027.

Schneider K., Hölz W., Wollbeck R., Ripperger S. // J. Membr. Sci. 1988. V. 39. P. 25–42. DOI: 10.1016/S0376-7388(00)80992-8.

Idrees H., Ali S., Sajid M., Rashid M., Khawaja F.I., Ali Z., Anwar M.N. // Desalination. 2012. V. 306. P. 60–71. DOI: 10.1016/j.desal.2012.07.043.

Winter D., Koschikowski J., Düver D., Hertel P., Beuscher U. // Desalination. 2013. V. 323. P. 120–133. DOI: 10.1016/j.desal.2013.04.007.

Khayet M., Khulbe K.C., Matsuura T. // J. Membr. Sci. 2004. V. 238. P. 199-211. DOI: 10.1016/j.memsci.2004.03.036.

Fernández-Pineda C., Izquierdo-Gil M., Garcı́a-Payo M. // J. Membr. Sci. 2002. V. 198. P. 33-49. DOI: 10.1016/S0376-7388(01)00605-6.

Lagana F., Barbieri G., Drioli E. // J. Membr. Sci. 2000. V. 166. P. 1-11. DOI: 10.1016/S0376-7388(99)00234-3.

Martinez L., Rodriguez-Maroto J.M. // J. Membr. Sci. 2008. V. 312. P. 143-156. DOI: 10.1016/j.memsci.2007.12.048.

Wu H.Y., Wang R., Field R.W. // J. Membr. Sci. 2014. V. 470. P. 2257-2265. DOI: 10.1016/j.memsci.2014.06.002.

Ali A., Quist-Jensen C.A., Macedonio F. Drioli E. // J. Membr. Sci. Res. 2016. V. 2. P. 179-185. DOI: 10.22079/jmsr.2016.21948.

Опубликован
2023-06-24
Как цитировать
Lim, L. A., Eremeeva, A. A., Saidakova, K. V., Kozlov, A. G., & Zabolotnaya, A. M. (2023). ПОРИСТЫЕ МЕМБРАНЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА: ПОЛУЧЕНИЕ МЕТОДОМ ИНВЕРСИИ ФАЗ И СВОЙСТВА. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 66(8), 77-84. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236608.6762
Выпуск
Том 66 № 8 (2023)
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы