Регистрация / Вход
Прислать материал

Новые ионообменные мембраны для "зеленой" химии

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен

Выполнение НИР должно обеспечивать достижение научных результатов мирового уровня, подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов, развитие международного сотрудничества в научно-технической сфере

Соисполнители

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Никоненко Виктор Васильевич

Этапы проекта

1
29.06.2010 - 30.11.2010
1.1.Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к методам получения и совершенствования биполярных и монополярных мембран, а также методам исследования их структурных, равновесных, кинетических, массообменных и электрохимических характеристик
1.2.Отработка приёмов синтеза модификаторов и изготовления катализаторов. Идентификация их структуры и химического состава. Подбор технологических растворов для осуществления модифицирования. Отработка способов и оптимизация процессов модифицирования и введения катализаторов в разрабатываемые мембраны.
1.3.Многофакторные экспериментальные исследования серийно выпускаемых биполярных (МБ-1, МБ-2, МБ-3) и монополярных анионообменных мембран (МА-40, МА-41, АМХ, AW, Ralex AMH-PES, Fumitex FTAM-E, FTAM-EDI) в модельных растворах NaCl, амфолитов и NaCl. Выбор на этой основе исходных мембран для модифицирования. Формирование базы данных для сравнительного анализа характеристик модифицированных анионообменных мембран (МА-М) и биполярных мембран с катализаторами (БПМ-К)
1.4.Разработка стационарной многослойной одномерной модели массопереноса в допредельных и сверхпредельных токовых режимах, учитывающей реакции генерации Н+ и ОН− ионов и реакции. гидролиза внутри монополярной мембраны, на границе мембрана/раствор и в диффузионных слоях.
1.5.Разработка стационарной многослойной модели диссоциации воды и переноса ионов через биполярную мембрану.
1.6.Проведение патентных исследований по ГОСТ 15.011-96.
1.7. Разработка, комплектация, изготовление и отладка экспериментальных установок для проведения многофакторных исследований мембран.
1.8.Получение и анализ дополнительной научно-технической информации для уточнения направлений исследований и определения конкурентоспособности разрабатываемой продукции
Развернуть
2
01.01.2011 - 15.09.2011
2.1.Изготовление 10-15 (5х5 см2) лабораторных образцов гетерогенных монополярных анионообменных мембран (МА-М) с варьируемой степенью сшивки и химического состава ионообменного полимера в объёме мембран, а также различными значениями гидрофильно-гидрофобного баланса и каталитической активностью фиксированных групп поверхностного слоя.
2.2.Изготовление 5-10 лабораторных образцов (5х5 см2) биполярных мембран (БПМ-К) с различной морфологией, толщиной и химическим составом слоя вводимого катализатора.
2.3.Разработка способа изготовления мембран БПМ_К методом вальцевания.
2.4.Предварительная характеризация модифицированных мембран, включающая в себя визуализацию структуры их объема и поверхности (СЭМ, АСМ), изучение химического состава поверхности и объема исследуемых образцов (РФ, ИК), угла смачивания поверхности, измерения концентрационных зависимостей электропроводности и диффузионной проницаемости анионообменных мембран МА-М в модельных растворах NaCl и растворах амфолитов, а также частотных спектров электрохимического импеданса биполярных мембран БПМ-К и чисел переноса ионов через БПМ-К
2.5.Сравнение результатов расчета по стационарной модели с экспериментальными данными вольтамперометрии, измерения чисел переноса ионов амфолитов в монополярных мембранах, а также pH и степени обессоливания модельных растворов в каналах обессоливания лабораторных электродиализаторов-деминерализаторов и их интерпретация. Выбор на основе проведенных исследований 2-3 перспективных модификаторов для МА-М.
2.6.Сопоставление результатов расчётов по стационарной модели с экспериментальными данными вольтамперометрии, импедансометрии и измерения чисел переноса ионов через БПМ.
2.7.Изготовление и адаптация к объёкту исследования установки для получения БПМ-К методом вальцевания
2.8.Технико-экономическая оценка получаемых результатов.
2.9. Разработка, комплектация, изготовление и отладка лабораторных стендов для исследования мембран.
2.10. Разработка, комплектация, изготовление и отладка установки для получения БПМ-К методом вальцевания
Развернуть
3
16.09.2011 - 30.11.2011
3.1.Оптимизация состава модификаторов и катализаторов с идентификацией их химического состава. Доработка способов модифицирования монополярных мембран и введения катализатора в биполярные мембраны.
3.2.Изготовление 8-10 лабораторных образцов (5х5 см2) с использованием более совершенных способов модифицирования, их характеризация, а также изучение массообменных (концентрационные зависимости коэффициентов массопереноса и чисел переноса электролитов через мембраны) и электрохимических характеристик (вольтамперометрия, хронопотенциометрия, измерение частотных спектров электрохимического импеданса) изготовленных и серийно выпускаемых мембран в модельных растворах NaCl и амфолитов (МА-М) и системах кислота/щёлочь (БПМ-К). Выбор 2-3 типов мембран БПМ-К и МА-М, продемонстрировавших наилучшие характеристики.
3.3.Разработка двумерной динамической модели, описывающей процессы обессоливания растворов амфолитов в длинных каналах обессоливания электродиализаторов-деминерализаторов и электродиализаторов-синтезаторов.
3.4.Подготовка технологических приспособлений и оснастки для изготовления экспериментальных образцов мембран БПМ-К, МА-М; отработка метода получения мембран БПМ_К вальцеванием.
Развернуть
4
01.01.2012 - 15.09.2012
4.1.Доработка способа модифицирования и введения катализаторов в исходные мембраны. Изготовление мембран БПМ-К и МА-М (6х6 см2) в количестве, необходимом для осуществления процессов электродиализа в лабораторных электродиализаторах типа электродиализатор-синтезатор ЭДС-004, электродиализатор – деминерализатор ЭДД-004, электродиализатор – деминерализатор с функцией регулирования pH ЭДР-004.
4.2. Осуществление процессов переработки модельных растворов NaCl и (или) амфолитов при варьируемых параметрах процесса электродиализа (токовые и гидродинамические режимы, минерализация исходных растворов, время пребывания мембран в условиях протекания электрического тока и пр.)
4.3.Определение структуры, химического состава, электропроводности и диффузионной проницаемости (МА-М), а также сопротивления монополярных слоёв, биполярной границы и чисел переноса ионов (БПМ-К) образцов до и после их использования в процессе электродиализа. Выявление на этой основе степени стабильности новых свойств модифицированных образцов и окончательный выбор модификатора и катализатора; способов и режимов модифицирования и введения катализатора для изготовления экспериментальных образцов мембран БПМ-К, МА-М полупромышленного масштаба (2525 см2).
4.4. Изготовление экспериментальной серии мембран БПМ-К и МА-М (25х25 см2) в количестве, необходимом для осуществления процессов электродиализа в аппаратах ЭДС-04, ЭДД-04, ЭДР-04.
4.5.Демонтаж ЭД и определение структуры, химического состава, электропроводности и диффузионной проницаемости (МА-М) и сопротивления биполярной границы (БПМ-К) образцов мембран до и после их использования в процессе электродиализа.
4.6.Подбор приспособлений и комплектующих для изготовления экспериментальных образцов БПМ-К, МА-М и экспериментальных образцов электродиализаторов.
4.7.Подготовка технологической оснастки и приспособлений для изготовления экспериментальных образцов электродиализаторов полупромышленного масштаба .
Развернуть
5
16.09.2012 - 05.11.2012
5.1.Формулирование технических требований к техническому заданию на ОКР по производству разработанных биполярных и анионообменных мембран.
5.2. Проведение дополнительных патентных исследований по ГОСТ 15.011-96.
5.3.Оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
5.4.Дополнительные исследования и метрологическая проработка разработанных мембран.
5.5. Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
5.6.Доработка стендов и установок для изготовления и испытаний экспериментальных образцов мембран и содержащих их ЭД.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
7,8 млн
Организация
ИОНХ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2011 - 2013, 20 мес.
Бюджетные средства
8 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
10,5 млн
Организация
ИСАН
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Организация
МИЭТ
профинансировано
Тема
«Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров, принимающих участие в 7-й Рамочной Программе Евросоюза в области технических и естественных наук»
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
67
Тема
«Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области cистемной биологии, биоинформатики и промышленной биотехнологии совместно с научными организациями Германии».
Продолжительность работ
2010 - 2012, 29 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
30
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров совместно с малыми инновационными предприятиями в области энергосбережения
Продолжительность работ
2010 - 2012, 28 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
72
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров совместно с малыми инновационными предприятиями в области информационно-телекоммуникационных технологий
Продолжительность работ
2010 - 2012, 28 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
65
Тема
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров совместно с малыми инновационными предприятиями в области высокотехнологичной медицинской техники
Продолжительность работ
2010 - 2012, 28 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
52