Сорбционные и транспортные свойства ароматического (со)полиамида
Аннотация
Разделение водно-спиртовых растворов и дегидратация N,N-диметилацетамида (ДМАА), образующих азеотропы, важно для получения полимерных материалов, обезвоженных спиртов для медицины, топливной, пищевой и др. отраслей промышленности. В настоящее время в мире в эксплуатации находятся около ста первапорационных модулей, большинство из которых предназначены для дегидратации различных растворителей, таких как этанол, изопропанол и др. Известно, что полиамидные и полиимидные пленки из-за их высокой термической стабильности, хорошей механической прочности и высокой устойчивости к органическим растворителям рассматриваются как перспективные мембранные материалы. Нами был синтезирован (со)полиамид низкотемпературной поликонденсацией хлорангидрида терефталевой кислоты с 4,4'-диаминодифенилоксидом и 3,5-диаминобензойной кислотой в N-метил-2-пирролидоне (N-МП). Были изучены транспортные характеристики мембран, отлитых из этого (со)полиамида (СПА). Показано, что после вымачивания образцов в воде масса пленки уменьшается больше, чем после вымачивания в изопропаноле. Возможно, это связано с разной полярностью молекул применяемых растворителей. Проверено утверждение, что учет вымытых примесей из полимера дает истинную величину сорбции, присущую ему. Методом первапорации было изучено разделение смеси вода-изопропанол в интервале концентраций 0-100 масс.% воды при разных температурах. Показано, что во всем диапазоне исследуемых концентраций пермеат обогащен водой. Коэффициенты разделения для мембран СПА сравнимы с мембранами PIM и TFC. На пленках СПА была изучена температурная зависимость сорбции, проницаемости и селективности водных растворов ДМАА (5:1). Показано, что сорбция раствора полимером не изменяется в пределах 20-50оС, затем уменьшается, а проницаемость разделяемой смеси возрастает в 2-3 раза, причем пермеат содержит только воду. Таким образом, (со)полиамид СПА может рассматриваться как основа для получения селективных мембран при дегидратации спиртов и органических растворителей.
Скачивания
Литература
Fazlyev A.R. Diss. cand. tehn. nauk. Kazan', 2016, 119 р. (In Russ.)
Puljalina A.Ju., Shugurov S.M., Larkina A.A. Vlijanie zvezdoobraznyh modifikatorov na transportnye svojstva polimernyh kompozitov v processe degidratacii butan-1-ola. Zhurnal obshhej himii. 2019; 89 (10): 1595-1605. (In Russ.)
Ivanov O.A., Zharkov A.S., Pevchenko B.V., Kopylov E.V.; Russkih G.I. Otrabotka kachestva dimetilacetamida primenitel'no k proizvodstvu aramidnyh volokon. Konstrukcii iz kompozicionnyh materialov. 2015; 4: 26-28. (In Russ.)
Litjaeva Z.A., Zemljanuhina M.P., Pshenichnaja V.A. Analiticheskij kontrol' produktov rektifikacii dimetilacetamida. «Gazovaja hromatografija», sbornik nauchnyh trudov, Moskva, 1970; 13: 51-54. (In Russ.)
Rogovin Z.A. Osnovy himii i tehnologii himicheskih volokon. M., Himija Publ.; 1974. 44 р. (In Russ.)
Dmitrenko M.E. Diss. сand. chem. nauk. Sankt-Peterburg, 2018, 249 p. (In Russ.)
Smirnova N.N., Nebukina I.A. Vlijanie prirody i koncentracii ionogennyh grupp na sorbcionnye i razdelitel'nye svojstva ul'trafil'tracionnyh membran na osnove aromaticheskih poliamidov po otnosheniju k lizocimu. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2014; 14 (1): 150-158. (In Russ.)
Michele Galicia, Won Seok Chi, Zachary P. Smith 50th Anniversary Perspective: Polymers and Mixed Matrix Membranes for Gas and Vapor Separation: A Review and Prospective Opportunities. Macromolecules. 2017; 50: 7809-7843.
Perel'man V.I., Nekrasov B.V. Kratkij spravochnik himika. 3-e izd. M. Goshimizdat Publ.; 1954. 560 p. (In Russ.)
Pasport bezopasnosti v sootvetstvii s Postanovleniem (EU) No. 1907/2006. 10.05.2023. (In Russ.)
Basile A., Figoli A., Khayet M. Pervaporation, vapour permeation and membrane distillation : principles and applications. Cambridge, Woodhead Publishing, 2015, 449 р. https://doi.org/10.1016/C2013-0-16500-2
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.)
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.
Puljalina A.Ju., Polockaja G.A., Kaljuzhnaja L.M. Sorbcija i transport vodnyh rastvorov izopropanola v kompozitah iz poliamida i poli(anilin-SO-antranilovoj kisloty) // Zhurnal prikladnoj himii. 2011; 84 (5): 810-817. (In Russ.)
Lirova B.I., Ljutikova E.A., Vasil'eva N.V. Vlijanie napolnitelja na processy migracii iz plastificirovannyh kompozicij na osnove polivinilhlorida. Zhurnal prikladnoj himii. 2008; 81 (2): 308-311. (In Russ.)
Barwick V.J. Strategies for solvent selection – a literature review. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 1997; 16 (6): 293-309.
Krestov G.A. Termodinamika processov v rastvorah. L. Himija Publ.; 1984. 272 р. (In Russ.)
Chirkova V.Ju., Stas' I.E. Skorost' isparenija vody, spirtov S3-S5 i ih rastvorov, podvergshihsja jelektromagnitnoj obrabotke. Vestnik VGU, serija: Fizika. Matematika. 2016; 4: 60-71. (In Russ.)
Abramovich A.I., Lanshina L.V. Analiz struktury vodnyh rastvorov izopropanola na osnove dannyh po opticheskim i ob’’emno-uprugim svojstvam. Zhurnal fizicheskoj himii. 2015; 89 (7): 1116-1121. (In Russ.)
Osetrov S.B. Stroenie vodno-spirtovyh rastvorov. Available at: http://sergey-osetrov.narod.ru›Projects/Vodka/Spirit_ (accessed 7 december 2022). (In Russ.)
Kirk R.A., Putintseva M., Volkov A. The potential of polymers of intrinsic microporosity (PIMs) and PIM/graphene composites for pervaporation membranes. BMC Chem. Eng. 2019; 1: 18. https://doi.org/10.1186/s42480-019-0018-4
Huang S.H., Jiang G.J., Liaw D.J. Effects of the polymerization and pervaporation operating сonditions on the dehydration performance of interfacially polymerized thin-film composite membranes. J. Appl.Polym. Sci. 2009; 114: 1511-1522.
Cheng Cheng, Peiyun Li, Ke Shen et al. Integrated polyamide thin-film nanofibrous composite membrane regulated by functionalized interlayer for efficient water/isopropanol separation. Journal of Membrane Science 2018; 553: 70-81.
Ageev E.P., Matushkina N.N., Strusovskaja N.L. K voprosu o kriterii jeffektivnosti processov razdelenija veshhestv. Membrany i membrannye tehnologii. 2013; 3 (1): 9-12. https://doi.org/10.1134/S221811721301001X (In Russ.)
Jel'tekov A.Ju., Jel'tekov Ju.A. Vlijanie temperatury na adsorbciju i zhidkostnuju hromatografiju makromolekul polistirola. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2018; 18 (6): 810-815. (In Russ.)
Horohorina I.V. Diss. cand. tehn. nauk. Tambov, 2014, 130 p. (In Russ.)
Osovskaja I.I., Dobosh A.Ju. Gidrofil'nye svojstva rastitel'nyh polimerov. Gidrofil'nye svojstva prirodnyh polimerov: Uchebnoe posobie/ VShTJe SPbGUPTD. Spb. Publ.; 2020. 80. (In Russ.)
Majorov V.D., Voloshenko G.I., Kislina I.S., Tarakanova E.G. Sostav i struktura gidratov, obrazujushhihsja v vodnyh rastvorah dimetilacetamida. Himicheskaja fizika. 2020; 39 (1): 7-18. (In Russ.)
