Адсорбция азота, кислорода и аргона на полиорганосилоксанах с различными функциональными группами

Аннотация

В работе представлены полиорганосилоксановые адсорбенты, имеющие в своем составе один из органических радикалов с функциональными группами или без них, а также изучение их адсорбционных свойств по макрокомпонентам воздуха. В качестве базовой методики была выбрана схема «золь-гель» процесса, направленной сополиконденсации смеси реагентов. На основе отработанной методики синтеза были получены образцы полиорганосилоксанов с различными функциональными группами, имеющих в своем составе как четырехфункциональные фрагменты (Q-звенья), так и трехфункциональные (T-звенья). В свою очередь T-звенья имели один из органических радикалов с функциональными группами или без них.

Равновесные емкости по азоту, кислороду и аргону были определены по кинетическим кривым адсорбции этих газов при 25^оС и атмосферном давлении. В качестве меры адсорбционной селективности образцов по отношению к аргону использовали коэффициент разделения смеси аргон-кислород, который рассчитывали, как соотношение коэффициентов Генри.

Для описания кинетики сорбции азота, кислорода и аргона были применены модель внутридиффузионной кинетики физической адсорбции, модели псевдопервого и псевдовторого порядка. В результате обработки кинетических данных показано, что механизм адсорбции макрокомпонентов воздуха на синтезированных полиорганосилоксанах имеет сложный характер, при этом влияние оказывают как свойства исследуемых газов, так и тип функциональной группы. Адсорбция аргона на полученных образцах лимитируется внутренней диффузией и с высоким уровнем достоверности описывается моделью квазигомогенного пористого тела. Адсорбция азота на полиорганосиланах определяется взаимодействием с локальными активными центрами поверхности, которыми являются силанольные группы кремнезема. Механизм адсорбции с высокой степенью достоверности описывается моделью химической кинетики псевдо-второго порядка. В скорость сорбции кислорода вносят вклад как внутридиффузионное лимитирование, так и скорость локализованной физической адсорбции, при этом влияние оказывает тип функциональной группы. Из представленных данных видно, что введением функциональных групп в полиорганосилоксаны можно влиять на адсорбционные свойства полученных материалов по макрокомпонентам воздуха. Наибольшую селективность к аргону проявил образец, содержащий диэтиламинометильную функциональную группу; значение коэффициента разделения составило 2.4.