Создание новых мембран со смешанной матрицей для развития экологически чистого и ресурсосберегающего мембранного процесса-первапорации: 2019 г. этап 1

Project

Project Details

Description

В настоящее время одним из наиболее важных направлений в современном обществе является разработка процессов устойчивого развития (sustainable processes). Одними из таких процессов разделения являются мембранные процессы в связи с тем, что данные методы экологичны, используют компактное оборудование и имеют низкое энергопотребление. Данный проект посвящен развитию мембранного процесса - первапорации. Выбор данного процесса обусловлен его высокой востребованностью для практического использования: данный метод применим для разделения азеотропных смесей, смесей изомеров, близкокипящих или термически неустойчивых веществ. Но, в то же время, применение первапорации может быть ограничено тем, что для разделения используются синтетические полимерные мембраны, которые, как правило, получают из мономеров путем полимеризации или из коммерчески доступных полимеров с использованием органических растворителей, что имеет негативное влияние на окружающую среду. Данный проект направлен на разработку методов модификации для получения новых первапорационных экологичных мембран с заданными свойствами на основе водорастворимого полимера альгината натрия. Для модификации в проекте будет проведена объёмная (введение в формовочную композицию водорастворимых производных фуллерена (полигидроксилированный фуллерен, производное фуллерена с аминокислотой) и/или полиэлектролитов (хитозана, полиаллиламин гидрохлорида, полиакриловой кислоты)) и поверхностная (нанесение полиэлектролитных слоев (хитозан, полиаллиламин гидрохлорид, полистиролсульфонат натрия, полиакриловая кислота и др.)) модификация мембран. Все представленные соединения растворимы в воде. Улучшение транспортных свойств ожидается за счет изменения поверхностных свойств и свободного объема в процессе модификации полимерных мембран. Транспортные характеристики (фактор разделения и удельная производительность) полученных мембран будут исследованы при разделении промышленно-значимых смесей в процессе первапорации.

Key findings for the stage (in detail)

) Будет проведена объемная модификация альгината натрия водорастворимыми производными фуллерена (полигидроксилированным фуллереном, производным фуллерена с аминокислотой) и/или полиэлектролитами (полиаллиламин гидрохлоридом, полиакриловой кислотой). Введение перечисленных модификаторов позволит изменить и свободный объем и поверхностные свойства мембран на основе альгината натрия. Будет проведена разработка оптимальных условий получения полимерных композитов для приготовления мембран (концентрация модификатора, вязкость полимерного раствора, условия сшивания полимерных цепей, температура испарения растворителя, условия диспергации наночастиц в полимере, концентрация наполнителя и т.д.).

2) Будут приготовлены на основе композитов диффузионные первапорационные мембраны, будут подобраны оптимальные условия их приготовления (концентрация сшивающего агента, температура и время прогрева полимерных образцов для достижения оптимальной степени сшивания полимерных цепей, и т.д.).

3) Полученные композиты и мембраны будут охарактеризованы различными физико-химическими методами анализа, которые включают микроскопию, спектроскопию, термохимические исследования, рентгенодифракционные методы анализа, измерение краевого угла, сорбционные эксперименты и т.д.

4) Транспортные свойства полученных мембран будут оценены в процессе первапорации при разделении водно-органических смесей (этанол-вода, изопропанол-вода, тетрагидрофуран-вода).

5) Будет опубликована 1 статья по результатам проекта в высокорейтинговом рецензируемом научном издании, которыое индексируется в «Сеть науки» (Web of Science Core Collection) и «Скопус» (Scopus).

Key findings for the stage (summarized)

В рамках проведения работы в течение первого года будут разработаны и охарактеризованы диффузионные первапорационные мембраны, содержащие полимерные композиты «альгинат натрия-производное фуллерена», «альгинат натрия- полиэлектролит» и «альгинат натрия-производное фуллерена-полиэлектролит». Транспортные свойства полученных мембран будут изучены в процессе первапорации при разделении водно-органических смесей. Будет опубликована 1 статья по результатам 1 года проекта в высокорейтинговом рецензируемом научном издании, которое индексируется в «Сеть науки» (Web of Science Core Collection) и «Скопус» (Scopus).
AcronymRSF_MOL_2019 - 1
StatusActive
Effective start/end date31/07/1930/06/20