Анализ структурных трансформаций и состояния воды в микрофильтрационной полиамидной мембране
- Authors: Лазарев С.И.1, Головин Ю.М.1, Коновалов Д.Н.1, Яновская Э.Ю.2, Лазарев Д.С.1
-
Affiliations:
- Тамбовский государственный технический университет
- Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
- Issue: Vol 60, No 2 (2024)
- Pages: 150-159
- Section: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-1856/article/view/263478
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044185624020057
- EDN: https://elibrary.ru/NQZBUH
- ID: 263478
Cite item
Abstract
В работе представлены результаты исследований структурных превращений и состояние воды в образцах нерабочей, водонасыщенной и рабочей мембраны ММК-045 методами ИК-спектроскопии НПВО и рентгенофазным анализом. Идентифицированы три типа водородных связей–(-CO…H2O…СО-) (III) тип ~30 кДж/моль, H2O…HN (II) тип ~16кДж/моль, (I) тип ~9 кДж/моль. Сорбционная вода в водонасыщенном образце, уменьшая энергию межмолекулярных (N–H…О=С) связей, меняет конфигурацию макромолекул ПА-6 без изменения транс-конформеров. В тоже время, ИК-спектр НПВО образца рабочей мембраны (отсутствие полосы поглощения при 1478 см–1), демонстрирует разрыв Н-связей, сопровождающий изменения конфигурации молекул с увеличением гош-конформеров. Проявление сложной полосы поглощения при ~1723см–1 и 1737 см–1, отнесенной к терминальным карбоксильным группам (СООН), свидетельствует о деструкции макромолекул ПА-6. Исчезновение полосы поглощения при ~3089 см–1 впервые экспериментально подтверждает связь между явлением Ферми-резонанса в молекулах полимера и деструкцией макромолекул ПА-6 до элементарных структурных единиц. Рентгеновские исследования свидетельствуют о структурных изменениях в основном на надмолекулярном уровне в образцах ММК-045 мембраны. В водонасыщенном образце плотность молекул в аморфной фазе увеличивается (2θ = 26.4°), а в рабочем уменьшается (2θ = 20.9°). Общая кристалличность в образце рабочей мембраны относительно нерабочей уменьшилась с 36% до 33% отнюдь не в результате перекристаллизации, а уменьшения кристаллитов α-фазы и увеличения кристаллических образований γ-фазы с несовершенной кристаллической структурой.
About the authors
С. И. Лазарев
Тамбовский государственный технический университет
Email: kdn1979dom@mail.ru
Russian Federation, Тамбов
Ю. М. Головин
Тамбовский государственный технический университет
Email: kdn1979dom@mail.ru
Russian Federation, Тамбов
Д. Н. Коновалов
Тамбовский государственный технический университет
Author for correspondence.
Email: kdn1979dom@mail.ru
Russian Federation, Тамбов
Э. Ю. Яновская
Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
Email: kdn1979dom@mail.ru
Russian Federation, Москва
Д. С. Лазарев
Тамбовский государственный технический университет
Email: kdn1979dom@mail.ru
Russian Federation, Тамбов
References
- Пахомов П.М., Малинин М.Н., Хижняк С.Д. // Высокомолекулярные соединения. Сер. Б. 2005. Т. 47. № 6. С. 1066.
- Лазарев С.И., Головин Ю.М., Хорохорина И.В. и др. Анализ влияния трансмембранного давления на изменение структурных и транспортных свойств активного и дренажного слоев композитных пленок УПМ-50 и УПМ-100 // Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 9. С. 1398. doi: 10.31857/S0044453720090150
- Сенатов Ф.С., Сенатова С.И., Горшенков М.В. и др. // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. https://science-education.ru/ru/article/view?id=10046 (дата обращения: 06.06.2023).
- Королева О.Е., Григорьева И.А., Иванова А.И. и др. // Вестник ТвГУ. Серия: Химия. 2018. № 3. C. 119. doi: 10.26456/vtchem13
- Kiefer J., Rasul N.H., Ghosh P.K. et al. // Journal of Membrane Science. 2014. V. 452. P. 152. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.10.022
- Enes da Silva M.J., Banerjee A., Lefferts L. et al. // ChemCatChem. 2022. V. 14. I. 10. P. e202101835. https://doi.org/10.1002/cctc.202101835
- Rahman M.M., Al-Sulaimi S., Farooque A.M. // Applied Water Science. 2018. № 8. P. 183. https://doi.org/10.1007/s13201-018-0806-7
- Bunkin N.F., Bashkin S.V., Gudkov S.V. et al. // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Natural Sciences. 2022. V. 100. № 1. P. 122. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-1-122-140
- Bunkin N.F., Kozlov V.A., Kir'yanova M.S. et al. // Optics and Spectroscopy. 2021. V. 129. № 4. P. 460. doi: 10.1134/S0030400X2104007X
- Witt K., Radzymińska-Lenarcik E. Characterization of PVC-based polymer inclusion membranes with phosphonium ionic liquids // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2019. V. 138. P. 4437. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08912-3
- Kishore Chand A.A., Bajer B., Schneider E.S. et al. // Membranes. 2022. № 12. P. 580. https://doi.org/10.3390/membranes12060580.
- URL: https://www.technofilter.ru/catalog/laboratory-filtration/filtrovalnye-membrany/mmk/ (дата обращения: 01.06.2023).
- Okada A., Kawasumi M., Tajima I. et al. // Appl. Polym. Sci. 1989. V. 37. P. 1363.
- Fornes T.D., Paul D.R. // Polymer. 2003. V. 44. № 14. P. 3945.
- Murthy N.S. // Polymer Communications. 1991. V. 32. № 10. P. 301.
- Wu Q., Liu X., Berglund L.A. // Polymer. 2002. V. 43. P. 2445.
- Inc. J. Polym Sci B: Polym Phys. 2001. V. 39. P. 536.
- Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M. et al. // J Mater Res. 1993. № 8. P. 1185.
- Yoshioka Y., Tashiro K.J. // Phys. Chem. 2003. V. 107. P. 11835.
- Fornes T.D., Paul D.R. // Polymer. 2003. V. 44 № 14. P. 3945.
- Illers K.H. // Makromol. Chem. 1960. V. 38. P. 168.
- Puffr R., Bebenda J. // Journal of polymer science. Part C. 1967. № 16. Р. 79.
- Rusu G., Rusu E. // High performance polymer. 2004. V. 16. P. 569.
- URL: https://www.chem.msu.ru/rus/teaching/tarasevich-spectr-IK/lecture-3-2020.pdf (дата обращения: 01.06.2023).
- Arimoto H.J. // Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1964. V. 2. № 5. P. 2283.
- Suzuki H., Ishii S., Sato H. et al. // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 575. P. 36.
- Pepin J., Miri V., Lefebvre J.-M. // Macromolecules. 2016. V. 49. P. 564.