Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 15, № 3 (2025)
Газопроницаемость мембран на основе кристаллизующегося полигексадецилметилсилоксана
Аннотация
В данной работе получены мембраны на основе кристаллизующегося полигексадецилметилсилоксана (ПГДМС) и исследованы их газотранспортные свойства в отношении ряда легких углеводородов с акцентом на проницаемость и селективность мембран для пары газов – н-бутана и метана. Для мембран на основе ПГДМС обнаружен фазовый переход первого рода (кристаллизация боковых алкильных цепей) с температурой плавления (Tm) 26°C. Показано, что транспортные свойства мембраны существенно определяются их фазовым состоянием. Коэффициенты проницаемости, диффузии и растворимости газов меняются скачкообразно в окрестности Tm. Так, понижение температуры от 30° до 20°C приводит к падению коэффициентов проницаемости углеводородов на порядок. С одной стороны, селективность мембран при температуре T > Tm для пары н-бутан/метан не превышает 25, что сопоставимо с результатами для ранее исследованных полиалкилметилсилоксанов с более короткими алкильными цепями. С другой стороны, селективность полукристаллических мембран при температуре T < Tm, несмотря на заметную редукцию газопроницаемости, может достигать значений селективности ~150.
Мембраны и мембранные технологии. 2025;15(3):151-161
151-161
Композиционные полисилоксановые мембраны с высокой селективностью и проницаемостью для рекуперации мономера из продувочных газов полимеризации пропилена
Аннотация
Исследованы транспортные свойства композиционных мембран на основе полиалкилсилоксанов ПОМС/МФФК, ПДецМС/MФФK и коммерческой мембраны МДК-3 по индивидуальным газам N2, СО2, He, C3H6 и по смеси C3H6/N2 с концентрацией 20/80%. Установлено, что селективность мембран возрастает с увеличением доли углеводородных фрагментов в полимере. Показано, что вследствие набухания материала селективного слоя необходимы исследования транспортных свойств при разделении газовых смесей. Установлено, что композиционные мембраны на основе полидецилметилсилоксана превосходят по селективности C3H6/N2 изученные полимерные мембраны при разделении смеси газов имитирующей сдувочный газ полимеризации пропилена. Селективность мембраны ПДецМС/МФФК в смеси по паре газов пропилен/азот составила 21. При этом проницаемость мембраны ПДецМС/МФФК по пропилену находится на высоком уровне, она составляет 550 GPU. Такой результат говорит о потенциале применения композиционных мембран с селективным слоем на основе ПДецМС для рекуперации мономеров из сдувочных газов полимеризации.
Мембраны и мембранные технологии. 2025;15(3):162-173
162-173
Экстракторный режим в реакторе с мембранным катализатором
Аннотация
Кинетический эксперимент в процессе углекислотной конверсии метана впервые выполнен в реакторе с мембранным катализатором для режима экстрактора, в котором для анализа результатов применена гипотеза об активированном массопереносе, основанном на явлении теплового скольжения. Полученные результаты показывают, что в обеих частях реакционного пространства (в ретентате и в пермеате) мембранного реактора наблюдается интенсификация промежуточных стадий углекислотной конверсии по сравнению с режимами контактора. В отличие от режимов контактора, в которых стадия крекинга метана смещена в сторону образования продуктов этой реакции, в режиме экстрактора процесс протекает вблизи равновесия, а константы прямой и обратной реакций оказываются близки. В этом режиме обратная реакция сдвига водяного сильно смещена в сторону образования водяного газа.
Мембраны и мембранные технологии. 2025;15(3):174-188
174-188
Выбор анионообменных мембран для оптимизации электродиализного извлечения тартратов из водных растворов
Аннотация
Проблема извлечения органических кислот с использованием мембранных технологий акцентирует внимание на актуальной проблеме снижения производственных затрат и повышения экологической эффективности в пищевых и медицинских отраслях. Органические кислоты играют ключевую роль в производстве широкого спектра товаров. Электродиализ (ЭД) зарекомендовал себя как высокоэффективный, экологичный и экономичный метод извлечения, в частности, тартратов. В ходе длительных испытаний, посвященных извлечению тартратов из растворов методом электродиализа, было проведено сравнительное исследование трех типов ионообменных мембран: ASE, CJMA-3 и МА-41П. Результаты показали существенные различия в эффективности и энергозатратах этих мембран. Данные получены в растворе NaxH(2–x)T c pH 3.0, который характеризуются максимальной мольной долей однозарядных тартрат-анионов. Показано, что мембрана ASE уступает по массообменным характеристикам и энергозатратам на электродиализный процесс извлечения тартратов мембране CJMA-3, несмотря на самые высокие значения экспериментального предельного тока. Мембрана МА-41П, в свою очередь, отличается высокой механической прочностью, устойчивостью к повреждениям и длительным сроком службы. Однако ее эффективность по извлечению тартратов за тот же промежуток времени электродиализа оказалась ниже, чем у мембраны CJMA-3. Таким образом, CJMA-3 является предпочтительной для осуществления ЭД переработки тартрат- содержащих растворов.
Мембраны и мембранные технологии. 2025;15(3):189-199
189-199
Диффузия солей уксусной, малоновой и лимонной кислот через коммерческие анионообменные мембраны и модифицированную анионообменную мембрану RALEX AMH
Аннотация
Работа посвящена исследованию диффузии средних солей: ацетата, малоната и цитрата натрия – через гетерогенные анионообменные мембраны Ralex AMH, МА-41, МА-40, гомогенную мембрану Lancytom AHT и двухслойную мембрану Ralex AMH/МФ-4СК из 0.1-0.5 моль-экв/л растворов в деионизованную воду. Диффузия, являясь одним из механизмов переноса ионов при получении органических кислот из их солей электромембранными методами, влияет на основные электрохимические характеристики этих процессов. Показано, что дифференциальные коэффициенты диффузионной проницаемости (К) солей через гомогенную мембрану в несколько раз меньше, чем через гетерогенные. В ряду «ацетат натрия – малонат натрия – цитрат натрия» наклон зависимости коэффициента К от концентрации соли изменяется от положительного к отрицательному. Расчет ионного состава раствора, образующегося после окончания эксперимента, по рН и удельной электропроводности показывает, что в нём кроме средних солей содержатся продукты гидролиза – уксусная кислота, гидромалонаты, гидро- и дигидроцитраты. Продукты гидролиза повышают удельную электропроводность раствора и могут быть причиной отрицательного наклона в зависимости коэффициента К от концентрации цитрата натрия через мембраны. Влияние гидролиза средних солей многоосновных кислот необходимо учитывать при измерении коэффициента К методом диффузии соли через мембрану в деионизованную воду.
Мембраны и мембранные технологии. 2025;15(3):200-210
200-210
Ультрафильтрационная очистка отработанного моторного масла с использованием трубчатых полимерных мембран
Аннотация
Исследован процесс очистки отработанного моторного масла (ОММ) с использованием трубчатых полимерных микро- и ультрафильтрационных мембран на основе фторопласта со средним размером пор 0.5 и 0.05 мкм при варьировании режимов разделения: трансмембранное давление 0.2–0.5 МПа, температура разделяемой среды 313–353 К. Показано, что ультрафильтрационная мембрана имеет более высокую задерживающую способность по асфальто-смолистым продуктам деструкции по сравнению с микрофильтрационной мембраной. Так, коэффициент кинематической вязкости в пермеате после мембраны УФФК снизился с 10.84 до 4.76 мм2/с, а после мембраны МФФК – с 10.84 до 7.9 мм2/с. Наибольшая эффективность процесса очистки достигалась методом ультрафильтрации при трансмембранном давлении 0.3–0.4 МПа и температуре 343–353 К. Анализ ИК-спектров исходного отработанного масла и пермеата показал, что мембранная фильтрация позволяет эффективно удалять из ОММ продукты окисления, не изменяя его углеводородный состав, что подтверждает потенциал данной технологии для регенерации отработанных масел.
Мембраны и мембранные технологии. 2025;15(3):211-219
211-219