Особенности сорбции и массопереноса гидрофильных веществ через гидрофобный изотактический полипропилен

  • Надежда Львовна Струсовская Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
  • Наталия Николаевна Матушкина Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Ключевые слова: сорбция, первапорация, мембраны, полипропилен

Аннотация

В последние годы в литературе исследованию модификации промышленных полимеров уделяется большое внимание. Модифицированные системы и полимерные композиционные материалы на основе крупнотоннажных полимеров позволяют эффективно расширить марочный ассортимент полимерных материалов и существенно улучшить их технологические и эксплуатационные свойства, создавать новые виды продукции для новых областей применения. В техническом плане перспективным является изотактический полипропилен (ПП), который, в частности, показал хорошие результаты в процессе первапорации при разделении смеси толуол – н-бутанол. Он широко используется в качестве одного из компонентов композитных мембран. В работе продолжены исследования сорбции и массопереноса в процессе первапорации сорбатов двух классов на мембранах из модифицированного изотактического промышленного гидрофобного ПП марки 01030 (ГОСТ 26996-86). Модификацию проводили, обрабатывая пленки ПП жидкими алканами с увеличивающимся числом атомов углерода С69 несколькими способами, названными нами маршрутами. Суть их сводится к набуханию ПП в одном сорбате (алканы) с последующим набуханием (сразу или после высушивания) в другом сорбате (ацетон, изопропанол). Величина сорбции гидрофильных ацетона и изопропанола зависит, как от маршрута модификации, так и от количества атомов углерода в молекуле алкана, вызывающего изменение в структуре полимера. В работе показано, что модификация ПП пленки алканами приводит к увеличению проницаемости ацетона и изопропанола в процессе первапорации. Наибольшее повышение величины проницаемости достигается при обработке пленки гексаном по всем маршрутам. На процесс массопереноса оказывает влияние способ модификации мембраны: поверхностная, когда модификация проводится в первапорационной установке и алканы сорбируются на стороне мембраны, обращенной к жидкости, и объемная, при которой мембрана набухает в алканах в свободном состоянии вне первапорационной установки. В случае объемной модификации изменение структуры мембраны происходит по всей толщине, что приводит к увеличению свободного объема полимера и возрастанию проницаемости ацетона и изопропанола. Повышение температуры в процессе первапорации также приводит к увеличению проницаемости исследуемых растворителей.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Надежда Львовна Струсовская, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

к.х.н., научн. сотр., Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра физической химии, Москва, Россия

Наталия Николаевна Матушкина, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

к.х.н., ст. научн. сотр., Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет, кафедра физической химии, Москва, Россия

Литература

Ozerin A.N. Novye tipy materialov na osnove krupnotonnazhnyh polimerov.”Polimery v strategii nauchno-tehnicheskogo razvitija RF “Polimery-2020”, sbornik tezisov Vos'moj Vserossijskoj Karginskoj konferencii, 09-13 nojabrja 2020 g., M. Obshhestvo s ogranichennoj otvetstvennost'ju “MESOL”, 2020, P 42. (In Russ.)

Ljubimov A.G., Prokopchuk N.R., Manulenko A.F. Osobennosti modifikacii polipropilena dlja izgotovlenija plenochnoj niti. Himija i tehnologija organicheskih veshhestv, materialov i izdelij. Trudy BGTU. 2011; 4: 59-63. (In Russ.)

Abdukarimova S.A., Bozorova N.H., Turaev Je.R. Osobennosti modifikacii polipropilena. Universum: tehnicheskie nauki, jelektron. nauchn. Zhurn. 2022; 1(94). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12949. (In Russ.)

Kravec L.I., Dmitriev S.N., Apel P.Yu. Polipropilenovye trekovye membrany dlya mikro- i ultrafiltracii himicheski agressivnyh sred. I. Travlenie trekov vysokoenergetichnyh ionov v polipropilene, Membrany, 2000, Nо 7, рр. 13-28.

Dai Z.-W., Wan L.-S., Xu Z.-K. Glycopolymer-filled microporous polypropylene membranes for pervaporation dehydration. J. of Membrane Science. 2010; 348(1-2): 245-251. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.11.007

Shahverdi M., Baheri B., Rezakazemi M., Motaee E., Mohammadi T. Pervaporation Study of Ethylene Glycol Dehydration Through Synthesized (PVA-4A)/Polypropylene Mixed Matrix Composite Membranes. Polymer Engineering and Science. 2013; 53(7): 1487-1493. https://doi.org/10.1002/PEN.23406

Strusovskaja N.L., Matushkina N.N., Vlijanie modifikacii izotakticheskogo polipropilena na ego transportnye svojstva. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2020; 20(2): 335-342. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2870 (In Russ.)

Ageev E.P., Strusovskaja N.L., Dolgova A.A. Vlijanie sorbcionnoj predystorii i processa krejzovanija na nabuhanie plenok alifaticheskih poliamidov. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2011; 11(2): 211-219. (In Russ.)

Smirnov A.V., Fedorov B.A., Temnov D.Je. Fomicheva E.E. Strukturnye i jelektretnye svojstva polipropilena s razlichnym soderzhaniem amorfnogo dioksida kremnija. Nanosistemy: Fizika, himija, matematika. 2012; 3(2): 65-72. (In Russ.)

Stekol'shhikov M.N. Uglevodorodnye rastvoriteli: Svojstva, proizvodstvo, primenenie: Spravochnoe izd. M. Himija Publ.; 1986. 120 p. (In Russ.)

Rabinovich V.A., Havin Z.Ja. Kratkij himicheskij spravochnik. Leningrad, Himija Publ.; 1977. 376 p. (In Russ.)

Himicheskaja jenciklopedija. M. Sovetskaja jenciklopedija Publ.; 1988; 1. 625 p. (In Russ.)

Kratkij spravochnik fiziko-himicheskih velichin. Izd. 8. Pod red. A.A. Ravdelja i A.M. Ponomarevoj. Leningrad. Himija Publ.; 1983. 231 p. (In Russ.)

Kondratov A.P., Zhuravleva G.N. Fizika i himija materialov i tehnologicheskih processov. M. MGUP imeni Ivana Fedorova Publ.; 2016. 52 p. (In Russ.)

Filippov V.V. Teploobmen v himicheskoj tehnologii. Teorija. Osnovy proektirovanija: ucheb. Posobie. Samara. Samar. gos. tehn. Un-t Publ.; 2014. 197 p. (In Russ.)

Strusovskaja N.L., Ageev E.P. Rol' sorbcionnoj predystorii v nabuhanii poliamidnyh plenok. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015; 15(5): 600-606. (In Russ.)

Ageev E.P., Matushkina N.N., Strusovskaja N.L. Osobennosti povedenija plenok izotakticheskogo polipropilena v processe pervaporacii. Kolloidnyj zhurnal. 2018; 80: 41-46. https://doi.org/10.7868/S0023291218010032 (In Russ.)

Krizhanovskaja O.O., Sinjaeva L.A., Karpov S.I., Selemenev V.F., Borodina E.V., Rjossner F. Kineticheskie modeli pri opisanii sorbcii zhirorastvorimyh fiziologicheski aktivnyh veshhestv vysokouporjadochennymi neorganicheskimi kremnijsoderzhashhimi materialami. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2014; 14(5): 784-794. (In Russ.)

Schott H. Kinetics of swelling of polymers and their gels. J. Pharmaceutical Sci. 1990; 5(81): 467-470.

Hu C.-C., Fu Y.-J., Qui H.- Z., Lee K.-R., Lai J.-Y. Effects of residual solvent on gas separation properties of polyimide membranes. Separation and Purification Technology. 2008; 62: 175-182. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2008.01.008

Guan R., Dai H., Li C., Liu J., Xu J. Effect of casting solvent on the morphology and performance of sulfonated polyethersulfone membranes. J. Membrane Sci. 2006; 277: 148-156. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2005.10.025

Urjadov V.G., Arist.ova N.V. Oficerov E.N. Chislennaja harakteristika strutktury organicheskoj molekuly. Chast' 10. Opredelenie chislennoj harakteristiki struktury alkanov normal'nogo stroenija po jeksperimental'nym dannym. Butlerovskie soobshhenija. 2010; 19(1): 66-73. (In Russ.)

Zevackij Ju.Je. Model' sol'vatacii i associacii v rastvorah nejelektrolitov. Zhurnal obshhej himii. 2019; 89(11): 1724-1731. https://doi.org/10.1134/S0044460X19110131 (In Russ.)

Lirova B.I., Ljutikova E.A., Vasil'eva N.V. et al. Vlijanie napolnitelja na processy migracii iz plastificirovannyh kompozicij na osnove polivinilhlorida. Zhurnal prikladnoj himii. 2008; 81(2): 308-313. (In Russ.)

Kostina Yu.V., Bondarenko G.N., Alent'ev A.Ju., Jampol'skij Ju.P. Izmenenie struktury i gazorazdelitel'nyh svojstv polijefirimidov pod dejstviem hloroforma. Vysokomolekuljarnye soedinenija A. 2006; 48(1): 41-48. (In Russ.)

Puljalina A.Ju., Polockaja G.A., Kaljuzhnaja L.M. et al. Sorbcija i transport vodnyh rastvorov izopropanola v kompolzitah iz poliimida i poli(anilin-SO-antranilovoj kisloty). Zhurnal prikladnoj himii. 2011; 84(5): 810-817. (In Russ.)

Darvishmanesh S., Degreve J., van der Bruggen B. Physicochemical characterization of transport in nanosized membrane structures. a European journal of chemical physics and physical chemistry. 2010; 11(2): 404-411. (In Russ.)

Volkov B.B. Razdelenie zhidkosti ispareniem cherez polimernye membrany, Izvestija Akademii nauk, serija himicheskaja. 1994; 2: 208-218. (In Russ.)

Mironjuk A.V., Pridatko A.V., Sivolapov P.V., Sviderskij V.A. Osobennosti ocenki smachivanija polimernyh poverhnostej. Vostochno-Evropejskij zhurn. peredovyh tehnologij, Tehnologii organicheskih i neorganicheskih veshhestv. 2014; 1(6(67)): 23-26. (In Russ.)

Timakova K.A., Tarasov A.V., Fedotov Ju. A., Lepeshin S.A., Panov Ju.T., Modifikacija polimernyh plenok, pokrytij i membrane. Membrany i membrannye tehnologii. 2012; 2(2): 74-84. (In Russ.)

Hvang S.T., Kammermejer K. Membrannye processy razdelenija. M., Himija Publ.; 1981. 464 p. (In Russ.)

Dytnerskij Ju.I. Membrannye processy razdelenija zhidkih smesej. M. Himija Publ.; 1975. 232 p. (In Russ.)

Опубликован
2023-01-05
Как цитировать
Струсовская, Н. Л., & Матушкина, Н. Н. (2023). Особенности сорбции и массопереноса гидрофильных веществ через гидрофобный изотактический полипропилен. Сорбционные и хроматографические процессы, 22(5), 748-759. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10717