Для обеспечения качества жизни людей, а также заботе о будущих поколениях, необходимо использовать процессы, которые экологичны (направлены на сохранение окружающей среды), ресурсосберегающие и имеют низкое энергопотребление. Всем этим критериям удовлетворяют мембранные процессы, в связи с чем в современном обществе мембранные методы активно применяются для очистки, концентрирования и фракционирования смесей. Применение мембранных процессов для разделения смесей относится к критическим технологиям, без которых невозможно инновационное развитие промышленности.
Данный проект посвящен развитию таких мембранных процессов, как первапорация, нанофильтрация и ультрафильтрация. Применение данных процессов, использующих непористые и пористые мембраны, позволит проводить разделение смесей для широкого круга задач. Однако, для эффективного использования данных процессов необходима разработка новых мембранных материалов с заданными транспортными характеристиками. Данный проект направлен на разработку методов модификации для получения новых мембран с заданными свойствами на основе производных целлюлозы. Использование производных целлюлозы обусловлено тем, что биополимер целлюлозу трудно перерабатывать из-за ее низкой растворимости в большинстве растворителей.
В проекте будет проведена объемная модификация для всех разрабатываемых мембран путем введения в формовочную композицию модификаторов и поверхностная модификация с использованием метода ионного наслаивания полиэлектролитов и создания тонкого селективного слоя из полиамида методом межфазной полимеризации. Производные целлюлозы (нитроцеллюлоза, ацетат целлюлозы), модификаторы (добавки и порогены), а также полиэлектролитные пары будут выбраны в зависимости от типа мембранного процесса, в котором будут применены разработанные мембраны.
Улучшение транспортных свойств ожидается за счет изменения поверхностных свойств, свободного объема и пористости в процессе модификации полимерных мембран. Нанесение полиэлектролитных пар на поверхность позволит регулировать транспортные характеристики. Транспортные свойства (селективность, задержание и удельная производительность) полученных мембран будут исследованы при разделении промышленно-значимых смесей в процессах ультрафильтрации, нанофильтрации и первапорации. Выбор данных процессов связан с их высокой востребованностью для практического использования и обусловлен специфическим различием, как в движущей силе, так и в структуре используемых мембран (пористые и непористые). Будет проведено молекулярно-динамическое моделирование с использованием модели атомистического разрешения наиболее перспективных изучаемых систем.