Анализ структурных трансформаций и состояния воды в микрофильтрационной полиамидной мембране

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

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.

Full Text

Restricted Access

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

  1. Пахомов П.М., Малинин М.Н., Хижняк С.Д. // Высокомолекулярные соединения. Сер. Б. 2005. Т. 47. № 6. С. 1066.
  2. 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
  3. 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).
  4. Королева О.Е., Григорьева И.А., Иванова А.И. и др. // Вестник ТвГУ. Серия: Химия. 2018. № 3. C. 119. doi: 10.26456/vtchem13
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. Kishore Chand A.A., Bajer B., Schneider E.S. et al. // Membranes. 2022. № 12. P. 580. https://doi.org/10.3390/membranes12060580.
  12. URL: https://www.technofilter.ru/catalog/laboratory-filtration/filtrovalnye-membrany/mmk/ (дата обращения: 01.06.2023).
  13. Okada A., Kawasumi M., Tajima I. et al. // Appl. Polym. Sci. 1989. V. 37. P. 1363.
  14. Fornes T.D., Paul D.R. // Polymer. 2003. V. 44. № 14. P. 3945.
  15. Murthy N.S. // Polymer Communications. 1991. V. 32. № 10. P. 301.
  16. Wu Q., Liu X., Berglund L.A. // Polymer. 2002. V. 43. P. 2445.
  17. Inc. J. Polym Sci B: Polym Phys. 2001. V. 39. P. 536.
  18. Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M. et al. // J Mater Res. 1993. № 8. P. 1185.
  19. Yoshioka Y., Tashiro K.J. // Phys. Chem. 2003. V. 107. P. 11835.
  20. Fornes T.D., Paul D.R. // Polymer. 2003. V. 44 № 14. P. 3945.
  21. Illers K.H. // Makromol. Chem. 1960. V. 38. P. 168.
  22. Puffr R., Bebenda J. // Journal of polymer science. Part C. 1967. № 16. Р. 79.
  23. Rusu G., Rusu E. // High performance polymer. 2004. V. 16. P. 569.
  24. URL: https://www.chem.msu.ru/rus/teaching/tarasevich-spectr-IK/lecture-3-2020.pdf (дата обращения: 01.06.2023).
  25. Arimoto H.J. // Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1964. V. 2. № 5. P. 2283.
  26. Suzuki H., Ishii S., Sato H. et al. // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 575. P. 36.
  27. Pepin J., Miri V., Lefebvre J.-M. // Macromolecules. 2016. V. 49. P. 564.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. IR spectra of MMK-045 membrane samples: (a) - “fingerprint” region, (b) - valence vibrations region of CH2, NH, H2O (inset - result of deconvolution: 1 - non-working, 2 - water-saturated, 3 - working). * - α-phase, ** - γ-phase.

Download (440KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Diffractograms of MMK-045 membrane samples (inset - result of deconvolution of sample diffractograms: 1 - non-working; 2 - water-saturated; 3 - working).

Download (174KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».