IR-Spectroscopic Investigations of Adsorbed Water and Structural Changes in Hydrophobic and Hydrophilic Microfiltration Membranes
- 作者: Lazarev S.1, Golovin Y.1, Konovalov D.1, Yanovskaya E.2, Rodionov D1
-
隶属关系:
- Tambov State Technical University, 392000, Tambov, Russia
- Pirogiva Russian National Research Medical University, 117997, Moscow, Russia
- 期: 卷 59, 编号 2 (2023)
- 页面: 155-160
- 栏目: НАНОРАЗМЕРНЫЕ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-1856/article/view/134343
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044185623700183
- EDN: https://elibrary.ru/SYOOBZ
- ID: 134343
如何引用文章
详细
In this work, the effects of adsorbed water on the structural evolution in the PVDF layer of composite hydrophobic MFFC-3 and hydrophilic MFFC-3G membranes were studied using ATR IR spectroscopy. It has been found that adsorbed water molecules initiate the conformational rearrangement of PVDF polymer molecules in the hydrophilic membrane layer, while the conformation of PVDF polymer molecules in the hydrophobic membrane layer does not change. The deconvolution of the absorption bands of the stretching vibrations of OH groups was carried out using four Gaussians. Based on the frequencies of the Gaussian peaks, the energy was calculated and the hydrogen bonds of adsorbed water were classified. It is shown that the structure of adsorbed water with hydrogen bond energies EOH = 42.8, 35.7, 17.9, and 14 kJ/mol are “clusters” with three or four hydrogen bonds. Energy values EOH = 17.9, 10.6, 16.8, and 14 kJ/mol correspond to OH bonds of dimeric and monomeric water molecules. It is concluded that the structure of adsorbed water in the PVDF layer can be characterized by a mixed model of hydrogen bonds, consisting of monomeric, dimeric molecules, and associated clusters with hydrogen bond energies from 10.6 to 42.8 kJ/mol. A comparative analysis of the ATR IR spectra of water-saturated samples indicates that the adsorbed water molecules in the PVDF “polymer–water” interfacial space of the hydrophobic membrane do not form a layer of bound water, while, in the hydrophilic membrane, water enters the structure of molecules, forming a layer of bound water.
作者简介
S. Lazarev
Tambov State Technical University, 392000, Tambov, Russia
Email: kdn1979dom@mail.ru
Россия, 392000, Тамбов, Советская, 106
Yu. Golovin
Tambov State Technical University, 392000, Tambov, Russia
Email: kdn1979dom@mail.ru
Россия, 392000, Тамбов, Советская, 106
D. Konovalov
Tambov State Technical University, 392000, Tambov, Russia
Email: kdn1979dom@mail.ru
Россия, 392000, Тамбов, Советская, 106
E. Yanovskaya
Pirogiva Russian National Research Medical University, 117997, Moscow, Russia
Email: kdn1979dom@mail.ru
Россия, 117997, Москва, Островитянова, 1
D Rodionov
Tambov State Technical University, 392000, Tambov, Russia
编辑信件的主要联系方式.
Email: kdn1979dom@mail.ru
Россия, 392000, Тамбов, Советская, 106
参考
- Сейтжанова М.А., Яшник С.А., Исмагилов З.Р. и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2020. Т. 28. № 5. С. 494. https://doi.org/10.15372/KhUR20202550
- Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В. и др. // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 21. С. 168.
- Тринеева О.В., Рудая М.А., Гудкова А.А. и др. // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. 2018. № 4. С. 187.
- Федотова А.В., Шайхиев И.Г., Дряхлов В.О. и др. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 5. С. 16.
- Васильева В.И., Голева Е.А., Селеменев В.Ф. и др. // Журн. физической химии. 2019. Т. 93. № 3. С. 428.
- Уррам, Салем Р., Гаффар А. и др. // Электрохимия. 2020. Т. 56. № 7. С. 639. https://doi.org/10.31857/S0424857020060092
- Котов В.В., Нетесова Г.А., Перегончая О.В. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10. Вып. 2. С. 208.
- Шиповская А.Б. Фазовый анализ систем эфир целлюлозы-мезофазогенный растворитель. Автореф. дис. … докт. техн. наук. С.: Ин-т, 2009. 41 с.
- Shiryaeva R.N., Kudasheva F.H., Shafigullina D.I. // Chemistry. 2015. № 3(34). P. 20.
- Davydova O.K., Deryabin D.G., Registan G.I. // Microbiology. 2007. V. 76. P. 266.
- Владипор: сайт ЗАО НТЦ Владипор. [Электронный ресурс]. URL: http://www.vladipor.ru/catalog/show/ (дата обращения: 07.02.2022).
- Кочервинский В.В. // Успехи химии. 1996. Т. 65. № 10. С. 936.
- Medeiros K.A.R., Rangel E.Q., Sant’anna A.R. et al. // Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP Energies nouvelles. Institut Français du Pétrole (IFP). 2018. V. 73. P. 48. https://doi.org/10.2516/ogst/2018058
- Cai X., Lei T., Sun D. et al. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 15382. https://doi.org/10.1039/c7ra01267e
- Мавринская Н.А., Лесин Л.А., Баумгартен М. и др. // Вестник ЮУрГУ. 2008. № 7. С. 80.
- Живулин В.Е., Жеребцов Д.А., Песин Л.А. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 8. С. 80.
- Li Q., Zhao J., He B. et al. // APL Materials. 2021. V. 9. P. 010902. https://doi.org/10.1063/5.0035539
- Ким К.Дж., Рейнольдс Н.М., Хсу С.Л. // Макромолекулы. 1989. № 22. С. 4395.
- Водородная связь / под ред. Соколова Н.Д. М.: Наука, 1981. 288 с.
- Юхневич Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды. Москва: Наука, 1973. 196 с.
- Chaplin M. WATER. 2009. V. 1. P. 1.
- Popescu C.M., Singurel G., Popescu M.C. et al. // Carbohydr. Polym. 2009. V. 77. P. 851.
- Лазарев С.И., Головин Ю.М., Ковалев С.В. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 5. С. 534.