Регистрация / Вход
Прислать материал

Полимерные мембранные материалы для эффективного выделения промышленно значимых жидкостей и газов

ФИО
Пулялина Александра Юрьевна
Surname Name
Pulyalina Alexandra
Организация
Санкт-Петербургский государственный университет
Область наук
Химия и химические технологии
Название доклада
Полимерные мембранные материалы для эффективного выделения промышленно значимых жидкостей и газов
Project title
Polymer membrane materials for effective separation of industrially important liquids and gases
Резюме
Настоящая работа посвящена разработке и детальному физико-химическому исследованию полимерных мембран в процессах очистки и концентрирования промышленно значимых жидкостей и газов. В качестве объектов исследования были выбраны термо- и химической стойкости полимерные материалы, обладающие высокими механико-прочностными показателями. Детально исследованы их физико-химические свойства и дана интерпретация особенности массопереноса при диффузионном мембранном разделении жидких и газовых смесей. Изучена зависимости транспортных характеристик от условий проведения процессов, способов создания или модификации рассматриваемых мембранных материалов.
Ключевые слова
мембрана, первапорация, газоразделение, диффузия
Тезисы

В последние десятилетия мембранные методы разделения жидких и газовых смесей выделились в динамично развивающуюся отрасль промышленности. Они эффективны для концентрирования, очистки и разделения промышленно значимых индивидуальных компонентов. Использование мембранных технологий на производстве позволяет решать как задачи высокоэффективного разделения смесей, так и экологические задачи ввиду возможности работы с водными средами, безреагентности и безотходности.

Диффузионные мембранные методы – первапорация и газоразделение обладают преимуществами перед другими способами разделения смесей благодаря низкой энергоемкости и безотходности. С их помощью становится возможным разделение азеотропных, близкокипящих (в том числе гомологов и изомеров), термически и химически неустойчивых смесей, что применимо для решения промышленных задач разделения растворов, регенерации растворителей из водных сред и выделения особо чистых химических веществ.

В настоящее время основным фактором, препятствующим широкому внедрению современных мембранных технологий разделения и очистки, является ограниченный набор используемых функциональных материалов с заданными свойствами. Небольшой ассортимент мембранных материалов, сочетающих высокие механико-прочностные параметры с высокой разделительной способностью, а также ограниченность подходов прогнозирования свойств материалов приводит к крайне ограниченному применению диффузионных мембранных процессов в промышленности.

Основным материалом для изготовления диффузионных мембран служат полимеры. Низкая стоимость и хорошие пленкообразующие свойства полимерных мембранных материалов являются очевидными дополнительными технико-экономическими показателями, отражающими их значимость для промышленного применения.

В качестве мембранного материала в настоящей работе предполагается использовать полигетероарилены и полифениленоксиды. Материалы на их основе обладают исключительной термостойкостью, химической и радиационной устойчивостью, имеют высокую прочность и износостойкость.

Совокупность уникальных физико-химических параметров полимеров этой группы определяет высокий уровень селективности разделения различных смесей. Ввиду структурной упорядоченности, фиксированного свободного объема и ряда термодинамических характеристик полигетероарилены и полифениленоксиды широко зарекомендовали себя как материал для диффузионных мембранных процессов, где эффективность разделения во многом определяется селективным транспортом молекул через полимерную матрицу.

Настоящая работа направлена на разработку мембранных методов разделения с использованием указанных новых полимерных материалов для концентрирования, очистки и выделения промышленно-значимых веществ.

Детальные исследования физико-химических и структурных характеристик были проведены для интерпретации транспортных свойств. Степень кристалличности, температура стеклования, доля свободного объема, морфология мембран были изучены для анализа возможности регулирования структуры мембран при введении гибридного модификатора и обеспечения избирательной диффузии молекул разделяемых веществ. Транспортные свойства мембран были изучены в процессах первапорации и газоразделения. Особое внимание уделено влиянию структуры полимеров, а также природы функционального модификатора на разделительные свойства мембран.  

Summary of the project
The present work is devoted to design and detailed physico-chemical studies of polymer membranes in the purification and concentration of industrially important liquids and gases. The objects of study are thermal and chemical stability, high mechanical-strength polymer materials. Detail study of their physico-chemical properties and interpretation of mass transfer in the diffusion membrane separation of liquid and gas mixtures were performed. The dependence of the process conditions, ways of design or modification of membrane materials on the transport characteristics was under consideration.
Keywords
membrane, pervaporation, gas separation, diffusion