Experimental Determination of the Gas Transport Characteristics of Polysuflone and Polyphenyleneoxide Hollow-Fiber Membranes in Relation to Noble Gases

A. A. Atlaskin; Атласкин А. А.; S. S. Kryuchkov; Крючков С. С.; A. N. Stepakova; Степакова А. Н.; I. S. Moiseenko; Моисеенко И. С.; N. S. Tsivkovsky; Цивковский Н. С.; K. A. Smorodin; Смородин К. А.; A. N. Petukhov; Петухов А. Н.; M. E. Atlaskina; Атласкина М. Е.; I. V. Vorotyntsev; Воротынцев И. В.

doi:10.31857/S2218117223050012

Экспериментальное определение газотранспортных характеристик половолоконных мембран из полисульфона и полифениленоксида по отношению к благородным газам

Авторы: Атласкин А.А.¹, Крючков С.С.¹, Степакова А.Н.¹, Моисеенко И.С.¹, Цивковский Н.С.¹, Смородин К.А.¹, Петухов А.Н.¹^,2, Атласкина М.Е.¹, Воротынцев И.В.¹
Учреждения:
1. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
2. Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Выпуск: Том 13, № 5 (2023)
Страницы: 402-411
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/140996
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223050012
EDN: https://elibrary.ru/WDAEEK
ID: 140996

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование коммерчески доступных половолоконных мембран из двух полимеров: полисульфона и полифениленоксида. Основной задачей является оценка газотранспортных характеристик этих мембран по отношению к компонентам воздуха и благородным газам. Поэтому в рамках этого исследования определены проницаемости мембран по азоту, кислороду, гелию, аргону, ксенону и криптону. Особое внимание уделено ксенон-содержащей воздушной смеси, т.к. проблема улавливания медицинского ксенона представляется актуальной химико-технологической задачей в силу высокой стоимости процесса получения этого газа. В ходе исследования определены значения проницаемостей двух мембран по чистым газам и рассчитаны значения идеальной селективности. Так, значения проницаемостей мембран по аргону, криптону и ксенону составили 20.8, 8.4 и 6.8 GPU для мембраны из полисульфона и 19.5, 6.2 и 4.8 GPU для мембраны из полифениленоксида. Установлено, что проницаемость этих мембран по ксенону снижается в случае разделения газовой смеси, состоящей из азота кислорода и ксенона и составляет 5.9 и 4.1 GPU для полисульфона и полифениленоксида, соответственно. Также установлена зависимость производительности мембранных модулей на основе полисульфона и полифениленоксида от общей площади мембраны.

Ключевые слова

мембранное газоразделение, полисульфон, полифениленоксид, благородные газы, ксенон, криптон, аргон, гелий

Список литературы

Sreenu B., Sarkar R., Kumar S.S.S., Chatterjee S., Rao G.A. // Materials Science and Engineering: A. 2020. V. 797. P. 140254.
Yang J., Stegmaier U., Tang C., Steinbrück M., Große M., Wang S., Seifert H.J. // J. Nuclear Materials. 2021. V. 547. P. 152806.
Vorotyntsev A.V., Petukhov A.N., Trubyanov M.M., Atlaskin A.A., Makarov D.A., Sergeeva M.S., Vorotyntsev I.V., Vorotyntsev V.M. // Reviews in Chemical Engineering. 2021. V. 37. I. 1. P. 125–161.
Sui Y., Hess-Dunning A., Wei P., Pentzer E., Sankaran R.M., Zorman C.A. // Advanced Materials Technologies. 2019. V. 4. I. 12. P. 1900834.
Torbin A.P., Chernyshov A.K., Svistun M.I., Mikheyev P.A. // J. Physics: Conference Series. 2021. V. 2067. I. 1. P. 012 014.
Trubyanov M.M., Mochalov G.M., Suvorov S.S., Puzanov E.S., Petukhov A.N., Vorotyntsev I.V., Vorotyntsev V.M. // J. Chromatography A. 2018. V. 1560. P. 71–77.
Wang Y.Z., Li T.T., Cao H.L., Yang W.C. // Medical Gas Research. 2019. V. 9. I. 2. P. 80–87.
Aarhaug T.A., Kjos O., Isaksen M., Polden J.O. // 2023. P. 743–748.
Kim M.S., Lee T., Son Y., Park J., Kim M., Eun H., Park J.W., Kim Y. // Processes 2022. V. 10. P. 2401.
Tabares F.L., Junkar I. // Molecules. 2021. V. 26. P. 1903. 2021.
Ustyugova T.G., Kupriyanov M.Y. // Chemical and Petroleum Engineering. 2020. V. 56. I. 5–6. P. 371–377.
Sanders D.F., Smith Z.P., Guo R., Robeson L.M., McGrath J.E., Paul D.R., Freeman B.D. // Polymer. 2013. V. 54. I. 18. P. 4729–4761.
Castro-Muñoz R., Agrawal K.V., Coronas J. // RSC Advances. 2020. V. 10. I. 21. P. 12653–12670.
Bondarenko V.L., Losyakov I.A., D’yachenko O.V., D’yachenko T.V. // Chemical and Petroleum Engineering. 2019. V. 54. I. 9–10. P. 728–734.
Bondarenko V.L., Losyakov I.A., D’yachenko O.V., D’yachenko T.V. // Chemical and Petroleum Engineering. 2019. V. 54. I. 9–10. P. 735–745.
Miandoab E.S., Mousavi S.H., Kentish S.E., Scholes C.A. // Separation and Purification Technology. 2021. V. 262. P. 118 349.
Li H., Liu H., Li Y., Nan J., Shi C., Li S. // Energies. 2021. V. 14. P. 2266. 2021. V. 14. I. 8. P. 2266.
Park J., Kim S.J., Lee I., Shin J.W., Park Y.I., Kim K., Park Y.K. // Chemical Engineering Research and Design. 2021. V. 172. P. 204–214.
Xu Y., Tang Y., He C., Shu Y., Chen Q.L., Zhang B.J. // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2022. V. 177. P. 108982.
Yang L., Qian S., Wang X., Cui X., Chen B., Xing H. // Chemical Society Reviews. 2020. V. 49. I. 15. P. 5359–5406.
Atlaskin A.A., Trubyanov M.M., Yanbikov N.R., Bukovsky M.V., Drozdov P.N., Vorotyntsev V.M., Vorotyntsev I.V. // Petroleum Chemistry. 2018. V. 58. I. 6. P. 508–517.
Petukhov A.N., Atlaskin A.A., Kryuchkov S.S., Smorodin K.A., Zarubin D.M., Petukhova A.N., Atlaskina M.E., Nyuchev A.V., Vorotyntsev A.V., Trubyanov M.M., Vorotyntsev I. V., Vorotynstev V.M. // Chemical Engineering J. 2021. V. 421. P. 127726.
Nunes S.P., Culfaz-Emecen P.Z., Ramon G.Z., Visser T., Koops G.H., Jin W., Ulbricht M. // J. Membrane Science. 2020. V. 598. P. 117761.
Ahmad M.Z., Peters T.A., Konnertz N.M., Visser T., Téllez C., Coronas J., Fila V., de Vos W.M., Benes N.E. // Separation and Purification Technology. 2020. V. 230. P. 115 858.
Vorotyntsev I. V., Atlaskin A.A., Trubyanov M.M., Petukhov A.N., Gumerova O.R., Akhmetshina A.I., Vorotyntsev V.M. // DESALINATION AND WATER TREATMENT. 2017. V. 75. P. 305–313.
Suwaileh W., Pathak N., Shon H., Hilal N. // Desalination. 2020. V. 485. P. 114455.
Alent’ev A.Y., Volkov A. V., Vorotyntsev I. V., Maksimov A.L., Yaroslavtsev A.B. // Membranes and Membrane Technologies. 2021. V. 3. I. 5. P. 255–273.
Sergeeva M.S., Mokhnachev N.A., Shablykin D.N., Vorotyntsev A.V., Zarubin D.M., Atlaskin A.A., Trubyanov M.M., Vorotyntsev I.V., Vorotyntsev V.M., Petukhov A.N. // J. Natural Gas Science and Engineering. 2021. V. 86. P. 103 740.
Смородин К.А., Атласкин А.А., Зарубин Д.М., Петухов А.Н., Крючков С.С., Петухова А.Н., Атласкина М.Е., Степакова А.Н., Марков А.Н., Воротынцев И.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. № 4. С. 235–244.
Alentiev A.Y., Levin I.S., Buzin M.I., Belov N.A., Nikiforov R.Y., Chirkov S.V., Blagodatskikh I.V., Keche-kyan A.S., Kechekyan P.A., Bekeshev V.G., Ryzhikh V.E., Yampolskii Y.P. // Polymer. 2021. V. 226.
Brožová L., Žitka J., Tomšík E. // Polymer Testing. 2021. V. 94.
Dibrov G., Ivanov M., Semyashkin M., Sudin V., Fateev N., Kagramanov G. // Fibers. 2019. V. 7. I. 5. P. 43.
Aitken C.L., Koros W.J., Paul D.R. // Macromolecules. 1992. V. 25. I. 13. P. 3424–3434.
Julian H., Wenten I.G. // IOSR J. Engineering. 2012. V. 2. I. 3. P. 484–495.
Low Z.-X., Budd P.M., McKeown N.B., Patterson D.A. // Chemical Reviews. 2018. V. 118. I. 12. P. 5871–5911.
Pinnau I. // J. Membrane Science. 2004. V. 241. I. 2. P. 363–369.
Alexander Stern S. // J. Membrane Science. 1994. V. 94. I. 1. P. 1–65.
Yampolskii Y., Pinnau I., Freeman B.D. // Materials Science of Membranes for Gas and Vapor Separation. 2006. P. 1–445.