Том 13, № 3 (2023)

Исследованы физико-химические свойства экспериментальных гетерогенных мембран МК-40 и МА-41 с разным соотношением ионообменной смолы и полиэтилена в их составе. Показано, что при уменьшении содержания ионообменной смолы в гетерогенной мембране от 69 до 55% в интервале концентраций равновесного раствора NaCl от 0.01 до 1 М удельная электропроводность катионообменных мембран уменьшается более чем в 3 раза, а анионообменных мембран в 2 раза. Установлено, что диффузионная проницаемость анионообменных мембран более чувствительна к их составу и закономерно увеличивается с возрастанием доли ионообменной смолы в композиции. Информация о влиянии состава гетерогенной мембраны на ее структуру, полученная методом эталонной контактной порометрии, дополнена расчетом транспортно-структурных параметров в рамках двухфазной микрогетерогенной и расширенной трехпроводной моделей ионообменной мембраны.

Ионообменные мембраны с высокой специфической селективностью к однозарядным ионам востребованы в различных отраслях промышленности. Одним из способов увеличения специфической селективности может быть формирование на поверхности мембраны тонкого слоя с зарядом, противоположным заряду ее фиксированных групп. Проведено исследование возможности формирования такого слоя за счет специфического взаимодействия ионов кальция с сульфонатными группами мембраны при проработке электрическим током высокой напряженности в растворе CaCl₂. Изучена способность гетерогенных (МК-40, Ralex CMH) и гомогенных (CMX, CJMC-5) сульфокатионитовых мембран к специфической адсорбции ионов кальция на их поверхности. Показано, что в наибольшей степени такую способность проявляет мембрана CMX, что обусловлено большей плотностью групп \(--{\text{SO}}_{3}^{ - }\) на ее поверхности по сравнению с другими исследованными мембранами. Установлено, что формирование на поверхности мембраны CMX тонкого положительно заряженного слоя повышает значение коэффициента специфической селективной проницаемости мембраны, \({{P}_{{{{{\text{N}}{{{\text{a}}}^{{\text{ + }}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\text{N}}{{{\text{a}}}^{{\text{ + }}}}} {{\text{C}}{{{\text{a}}}^{{{\text{2 + }}}}}}}} \right.} {{\text{C}}{{{\text{a}}}^{{{\text{2 + }}}}}}}}}},\) на 69%. При этом наличие такого слоя не приводит к усилению нежелательной генерации ионов H⁺ и OH^–, которое возникает при использовании широко применяемых в качестве модификаторов полиэлектролитов с аминогруппами.

В работе получена серия композитных ионообменных мембран на основе гетерогенной катионообменной мембраны МК-40 и полианилина в условиях электродиффузии мономера и окислителя. Процесс синтеза полианилина на поверхности мембраны сопровождался регистрацией хронопотенциограмм и pH раствора, выходящего из камеры обессоливания. Методами вольтамперометрии и хронопотенциометрии исследованы исходная катионобменная мембрана МК-40 и полученные композиты на ее основе в растворах NaCl, CaCl₂ и MgCl₂ в той же проточной электродиализной ячейке, в которой были получены образцы. Для расчета чисел переноса противоионов в мембране в растворах CaCl₂ и MgCl₂ хронопотенциометрическим методом была рассчитана кажущаяся доля проводящей поверхности в растворе NaCl на основе экспериментальных данных по потенциометрическим числам переноса противоионов в мембране. Выявлены условия синтеза полианилина на поверхности гетерогенной мембраны МК-40, приводящие к получению образцов с селективностью к однозарядным ионам.

В настоящей работе впервые проведено исследование проницаемости индивидуальных низших углеводородов и в смеси С₁/С₄ для пленок на основе ПТМСП нового цис-обогащенного конфигурационного состава (содержание цис-звеньев в образцах составило 80 и 90%). Проницаемость по метану свежеприготовленных и выдержанных на воздухе в течение месяца пленок цис-регулярного ПТМСП (90% цис-звеньев) выше соответствующих значений пленок ПТМСП с содержанием цис-звеньев 80%. Данные РСА указывают на более рыхлую упаковку цис-регулярного ПТМСП. Введение антиоксиданта Irganox 1076 в пленки ПТМСП приводит к снижению начального уровня потока метана. В то же время проницаемость пленок с добавлением Irganox 1076 во времени (в течение 1 мес.) значительно медленнее снижается по сравнению с пленками без добавления антиоксиданта. Проницаемость индивидуальных низших углеводородов через пленки ПТМСП без и с добавлением Irganox 1076 возрастает в ряду С₁ < C₂ < C₃ < C₄. Значение фактора разделения в смеси н-бутан/метан достигает 33, что почти в 7 раз выше селективности для индивидуальных компонентов. Высокий уровень проницаемости н-бутана цис-обогащенных ПТМСП сохраняется минимум в течение месяца хранения пленок на воздухе.