Исследование поровой структуры ультрафильтрационных ацетатцеллюлозных мембран УМА-50 и УАМ-100 методами спектроскопии и электронной микроскопии
Аннотация
В работе приводятся результаты исследования структуры ацетатцеллюлозных мембран УАМ-50 и УАМ-100 до и после воздействия трансмембранного давления методами ИК-спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. В диапазонах валентных колебаний 3000-3700 см-1; 2884.02-2942.35 см-1 отмечены изменения колебаний атомов для рабочих образцов мембран. Отмечено уменьшение интенсивности рассеяния, изменение формы полос поглощения и снижение их индекса асимметрии для ОН-групп до 0.77 для УАМ-50, до 0.79 для УАМ-100. На полосах поглощения проявляются два «плеча» – одно при 3350.2 см-1, второе при 3412.8 см-1 , для УАМ-50, для УАМ-100 при 3248.5 и 3505.9 см-1, которые свидетельствуют о разрушении ОН-групп, участвующих в межмолекулярных связях. Исследование ацетатцеллюлозных мембран методом сканирующей электронной микроскопии позволило установить толщину активного слоя исследуемых образцов: для УАМ-50 – 28 нм, для УАМ-100-16 нм. На поверхности активного слоя мембран наблюдались поры от 2 до 20 нм. Отмечено уменьшения диаметра пор у рабочих образцов мембран. Это явление объясняется сорбцией задерживаемого вещества мембраной, а также приложенное давление уплотняет активный слой за счет чего уменьшается поры.
Исследования морфологии поверхности ультрафильтрационных аццетатцеллюлозных мембран показали, что они имеют асимметричную структуру пор. Мелкопористый селективный слой задерживает молекулы растворенного вещества, а крупнопористый слой, располагающийся под селективным, отводит растворитель, влияя на проницаемые свойства мембраны.
Скачивания
Литература
Zuo K., Wang K., DuChanois R.M., Fang Q., Deemer E.M., Huang X., Xin R., Said I.A., He Z., Feng Y., Walker W.Sh., Lou J., Elimelech M., Huang X., Li Q. Selective membranes in water and wastewater treatment: Role of advanced materials. Materials Today. 2021; 81. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.06.013
Lazarev S.I., Golovin Yu.M., Shestakov K.V., Kovalev S.V. Osobennosti rentgenodifraktometricheskih issledovanij strukturnyh harakteristik polimernyh mem-bran Vestnik Technologicheskogo Universi-ty. 2018; 21(2): 22-26.
Kovaleva O.A., Lazarev S.I., Kovalev S.V., Konovalov D.N. Sravnitel'noe issle-dovanie metodov razdeleniya tekhnolog-icheskih rastvorov i stochnyh vod gal'vanicheskih proizvodstv Vestnik Kazanskogo Technologicheskogo University. 2018; 21(5): 58-64.
Lazarev S.I., Golovin Yu.M., Kovalev S.V., Ryzhkin V.Yu. Metod avtomatiziro-vannogo opredeleniya morfologii selektivnopronicaemoj poverhnosti polimernyh membran OPMN-P i OFAM-K. Factory laboratory. Diagnostics of materials. 2018; 84(9): 34-40.
She Q., Wang R., Fane A.G., Tang C.Y. Membrane fouling in osmotically driven membrane processes: A review. J. of Membrane Science. 2016; 499: 201-233.
Lyozova O.S., Myasnikov D.V., Shi-lova O.A., Ivanova A.G., Selivanov S.I. Issledovanie sostava i struktury ionoprovodyashchih membran na osnove poli-vinilovogo spirta metodom spektroskopii YAMR 1N. Alternative energy and ecology (ISJAEE). 2021; 4-6: 93-105. https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.093-105
Abonosimov O.A., Lazarev S.I., Shestakov K.V., Levin A.A. Issledovanie sostava i struktury ionoprovodyashchih membran na osnove polivinilovogo spirta metodom spektroskopii YAMR 1N. Chemical Technology. 2018; 19(2): 74-80.
Akberova E.M., Kolganov V.I., Korotkov D.V., Babichev S.V. Fiziko-himicheskie svojstva i morfologiya pover-hnosti geterogennyh ionoobmennyh mem-bran posle temperaturnoj modifikacii Sorbtsionnye I khromatograficheskiye protsessy. 2016; 16(5): 631-639.
Goleva E.A., Vasilyeva V.I., Sele-menev V.F., Kuznetsov V.A. et al. Vliyanie fenilalanina na strukturu profilirovannoj sul'fokationoobmennoj membrany MK-40. Sorbtsionnye I khromatograficheskiye protsessy. 2016; 16(5): 640-652.
Yatsev A.M., Akberova E.M., Goleva E.A., Vasilyeva V.I. et al. Diagnos-tika izmenenij mikrostruktury poverhnosti i ob"ema sul'fokationoobmennoj membrany MK-40 pri elektrodialize sil'nomineralizirovannyh prirodnyh vod. Sorbtsionnye I khromatograficheskiye protsessy. 2017; 17(2): 313-322.
VasilievaV.I., Akberova E.M., Goleva E.A., Yatsev A.M. et al Izmenenie mikrostruktury i ekspluatacionnyh harakter-istik sul'fokationoobmennoj membrany MK-40 pri elektrodialize prirodnyh vod. Surface. X-ray, synchrotron and neutron research. 2017; 4: 49-56.
Akberova E.M., Vasilyeva V.I., Ko-stylev D.V., Smagin M.A., REM-analiz svojstv poverhnosti eksperimental'nyh sul'fokationoobmennyh membran RALEX. Sorbtsionnye I khromatograficheskiye protsessy. 2019; 19(5): 557-565.
Seitzhanova M.A., Yashnik S.A., Ismagilov Z.R., Khairulin S.R. et al. Issle-dovanie prirody funkcional'nyh grupp graf-enovyh membran metodom IK-spektroskopii Chemistry for sustainable de-velopment. 2020; 28(5): 494-500.
Horohorina I.V. Diss. dokt. tekh. nauk. Tambov. 2021. 407 p.
Zhbankov R.G. Phizika cellulozi i ee proizvodnih. Minsk. Nauka i tehnika. 1983. 296 p.
Bazarnova N.G., Karpova E.V., Katrakov I.B. Methods for the study of wood and its derivatives: textbook. Benefit. Baranul. Alt. State University. 2002. 160 p.
Terent'eva E.P., Udovenko N.K., Pavlova E.A. Chemistry of wood, cellulose and synthetic polymers: textbook. SPb., SPbGTURP. 2014. Part 1. 53 p.
Nakasini K. Infrakrasnie spectri i stroenie organicheskih coedinenii. A practi-cal guide M. Mir. 1965. 216 p.
Lazarev S.I., Golovin Y.M., Khorokhorina I.V., Lazarev D.S. Study of the surface acetate-cellulose layer in the compositional membranes by the vibrational spectroscopy method. Russian Journal of Physical Chemistry B 2020. 14; (5): 835-841.
Lazarev S.I., Golovin Y.M., Khorokhorina I.V. et al. Influence of the structure of the surface cellulose acetate layer on the transport characteristics of ultrafiltration composite membranes. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2021; 94(2): 384-391.
