Особенности сорбции и массопереноса гидрофильных веществ через гидрофобный изотактический 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 С6-С9 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
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.)
