RU2501597C1 - Способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран - Google Patents
Способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501597C1 RU2501597C1 RU2012127842/05A RU2012127842A RU2501597C1 RU 2501597 C1 RU2501597 C1 RU 2501597C1 RU 2012127842/05 A RU2012127842/05 A RU 2012127842/05A RU 2012127842 A RU2012127842 A RU 2012127842A RU 2501597 C1 RU2501597 C1 RU 2501597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- solution
- polyvinyl alcohol
- fullerenol
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 7
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 title abstract description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 13
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 14
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 4
- 241001585714 Nola Species 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 60
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 11
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 11
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229920006292 Polyphenylene isophthalamide Polymers 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- -1 polyphenylene isophthalamide Polymers 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 3
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 3
- FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 6-prop-2-enoyloxyhexyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCCCCOC(=O)C=C FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229920003238 fullerene-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000622 irritating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области мембранных технологий и может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности, где необходимо разделение низкомолекулярных веществ. Осуществляют формование мембраны на основе полимерного композита, который подвергают ультразвуковой обработке, после чего его наносят на подложку с последующей сушкой. В качестве полимерного компонента используют композит поливинилового спирта и фуллеренола С-(ОН). Полимерный композит получают путем приготовления 2 мас.% полимерного раствора из поливинилового спирта и добавления к нему порошка фуллеренола С-(ОН)в количестве 2-6 мас.% по отношению к массе поливинилового спирта. Осуществляют последующую его ультразвуковую обработку. Затем раствор выдерживают при комнатной температуре не менее 72 часов. К отстоявшемуся раствору добавляют 35-55 мас.% малеиновой кислоты по отношению к массе поливинилового спирта. Осуществляют повторную ультразвуковую обработку. Далее раствор наносят на стеклянную подложку и высушивают при температуре не выше 40°С в течение не менее 48 часов. Полученную из раствора пленку отделяют от стеклянной подложки, которую прогревают при температуре не ниже 110° в течение не менее 120 минут и используют в качестве диффузионной фуллеренолсодержащей мембраны. Изобретение обеспечивает получение нового типа мембраны из нанокомпозита фуллеренол - поливиниловый спирт, обладающего хорошей экологической и материальной составляющими для производства мембраны, а также высокими транспортными свойствами мембраны, такими как селективность, проницаемость. 1 з. п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области мембранных технологий и может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности, где необходимо экологически чистое и невысокое по стоимости разделение низкомолекулярных веществ.
Известен способ получения диффузионных мембран, включающий формование мембраны на основе полимерного композита полифениленизофталамид-фуллерен С60, который подвергают ультразвуковой обработке, после чего его наносят на стеклянную подложку с последующей сушкой [1]. В известном способе композиты на основе полифениленизофталамида с добавками фуллерена и нанотрубок были получены путем перетирания порошков полимера и углеродных наночастиц в фарфоровой ступке в заданном соотношении компонентов. Приготовленный порошок растворяли в N,N-диметилацетамиде с добавлением 0.7 мас.% LiCl (предварительно заданная концентрация композита в растворе составляла 8 мас.%), после чего перемешивали и подвергали ультразвуковой обработке. Мембраны из полифениленизофталамида (ПА) и композита полифениленизофталамид/С60 толщиной ~30 мкм получали методом нанесения на стеклянную пластину. Использовали растворы с концентрацией 5 мас.%. Растворитель удаляли путем испарения при 40°С, мембраны отделяли от подложки и сушили в вакуумном шкафу при 60°С до постоянного веса. Однако известный способ использует высокой стоимости полимер мембраны, а также реактивы с вредным влиянием на экологию и здоровье человека в целом (в частности оказывает раздражающее влияние на слизистые оболочки глаз). Кроме этого, известный способ является трудоемким за счет наличия множества вспомогательных стадий, таких как необходимость неорганической добавки хлорида лития для лучшей растворимости полимера, а также перетирание, что также удорожает стоимость мембраны за счет необходимости использования дополнительного оборудования.
Известен другой способ получения диффузионных мембран [2], включающий формование мембраны на основе полимерного композита этилцеллюлоза-фуллерен С60. В известном способе формирование мембраны осуществляют следующим образом: готовят 13% однородный прозрачный формовочный полимерный раствор путем растворения этилцеллюлозы, сшивающего агента 1,6-гександиола диакрилата, инициатора бензофенона и фуллерена С60 при комнатной температуре, после чего раствор наносят на стеклянную подложку, затем образовавшуюся мембрану помещают на электрически прогретую пластину при 323 К для испарения растворителя и последующего сшивания при ультрафиолетовом излучении. Полученные мембраны затем сушат при комнатной температуре в вакууме в течение 24 часов. Однако известный способ формирования мембраны требует использования дорогостоящих реагентов, в особенности 1,6-гександиол диакрилат, а использование в качестве инициатора бензофенона приводит к аллергическим реакциям даже в небольших количествах; небезопасно при длительном воздействии на человека также и ультрафиолетового излучения. Создание специальных условий для уменьшения безопасности работы приводит к удорожанию формируемой мембраны.
Известен способ получения полимерных мембран для разделения низкомолекулярных веществ на основе композита поли-2,б-диметил-1,4-фениленоксид-фуллерен [3], наиболее близкий к заявляемому изобретению. Известный способ получения мембран включает формование диффузионного слоя мембраны на основе полимерного композита поли-2,6-диметил-1,4-фениленоксид - фуллерен С60, который подвергают ультразвуковой обработке, после чего его наносят на подложку с последующей сушкой. Композит полифениленоксида и фуллерена С60 получают при смешении растворов полифениленоксида в хлороформе и фуллерена С60 в толуоле. Общими с заявляемым изобретением признаками являются формование мембран на основе полимерного композита, который подвергают ультразвуковой обработке, после чего его наносят на подложку с последующей сушкой.
Недостатками известного способа являются недостаточно высокие транспортные свойства мембран, в частности селективность; высокая стоимость их получения за счет использования в этой технологии в качестве материала мембраны дорогостоящего полимера, а также сложность технологии за счет невозможности совместного растворения полимера и частицы в одном растворителе, что увеличивает число промежуточных технологических стадий. Кроме этого, известный способ относится к экологически нечистым технологиям, загрязняющим окружающую среду, что связано с использованием токсичных растворителей, негативно влияющих на здоровье человека, а требуемое для устранения такого влияния специализированное оборудование приводит к еще большему удорожанию получаемой таким способом мембраны.
Заявляемое изобретение свободно от перечисленных недостатков. Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение транспортных свойств мембран, в частности повышение селективности; снижение стоимости их получения, а также существенное улучшение экологических и производственных условий их получения.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран, включающем формование мембраны на основе полимерного композита, который подвергают ультразвуковой обработке, после чего его наносят на подложку с последующей сушкой, в соответствии с предлагаемым изобретением полимерный композит получают путем приготовления 2 мас.% полимерного раствора из поливинилового спирта и воды, который перед ультразвуковой обработкой подвергают механическому перемешиванию при температуре не выше 90°С в течение не менее 3 часов, после чего к нему добавляют порошок фуллеренола С60-(ОН)22-24 в количестве 2-6 мас.% по отношению к массе поливинилового спирта, затем раствор выдерживают при комнатной температуре не менее 72 часов, к отстоявшемуся раствору добавляют малеиновой кислоты в кол-ве 35-55 мас.% по отношению к массе поливинилового спирта, и осуществляют повторную ультразвуковую обработку, после чего раствор наносят на стеклянную подложку, который высушивают при температуре не выше 40°С в течение не менее 48 часов, после чего полученную из раствора пленку отделяют от стеклянной подложки, которую прогревают при температуре не ниже 110°С в течение не менее 120 минут и используют в качестве диффузионной фуллеренолсодержащей мембраны.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что повторную ультразвуковую обработку осуществляют с частотой не менее 35 кГц в течение не менее 20 мин.
Заявленное изобретение было апробировано в лабораторных условиях на базе Санкт-Петербургского государственного университета. В результате многочисленных проведенных исследований экспериментально оптимальными реагентами были выбраны следующие реагенты: поливиниловый спирт, фуллеренол, вода и малеиновая кислота, и подобраны следующие оптимальные значения пределов и технологические условия: 2 мас.% раствор поливинилового спирта в воде (изучались растворы с различной вязкостью: 2-5 мас.% ПВС в воде), концентрация малеиновой кислоты составила 35 мас.% по отношению к весу полимера (изучалось введение малеиновой кислоты от 5 до 60 мас.%); температура сшивки полимерной пленки 110°С (варьировали температуру от 90 до 160°С), оптимальным временем прогрева для достижения оптимального сшивания было выбрано 120 минут (изучались следующие временные интервалы сшивания: 20-140 мин).
Заявленный способ на основе проведенной апробации поясняется конкретными примерами его реализации.
Пример 1
Мембрана на основе поливинилового спирта без добавления фуллеренола была приготовлена для сравнения со свойствами мембран на основе композита ПВС-фуллеренол С60-(ОН)22-24. Мембрану формируют путем приготовления 2 мас.% полимерного раствора из поливинилового спирта и воды, который подвергают механическому перемешиванию при температуре не выше 90°С в течение не менее 3 часов, после чего к полимерному раствору добавляют 35 мас.% малеиновой кислоты по отношению к массе поливинилового спирта, и осуществляют повторную ультразвуковую обработку, затем раствор наносят на стеклянную подложку, который высушивают при температуре не выше 40°С в течение не менее 48 часов, после чего полученную из раствора пленку отделяют от стеклянной подложки, которую прогревают при температуре не ниже 110° в течение не менее 120 минут и используют в качестве диффузионной мембраны.
Исследование транспортных свойств мембраны (селективности и проницаемости) на основе поливинилового спирта осуществляли в процессе первапорационного разделения равновесной смеси реакции этерификации этилацетата и азеотропной смеси этанол-вода.
При разделении равновесной смеси реакции этерификации: 56.92 мас.% этанола, 39.06 мас.% воды, 1.52 мас.% этилацетата, 2.50 мас.% уксусной кислоты, проницаемость мембраны при температуре 20°С составляла 0,065 кг/м2 час, содержание воды в пермеате (продукт, прошедший через мембрану) 97.29 мас.%, соответственно, как это видно на примере образца 1 в таблице 1, в которой представлены результаты исследований транспортных свойств композитных мембран при первапорации равновесной смеси реакции этерификации: 56.92 мас.% этанола, 39.06 мас.% воды, 1.52 мас.% этилацетата, 2.50 мас.% уксусной кислоты; 20°С.
В процессе первапорационного разделения азеотропной смеси этанол-вода: 4.4 мас.% воды, 95.6 мас.% этанола, проницаемость мембраны при температуре 20°С составляла 0,036 кг/м2 час, содержание воды в пермеате (продукт, прошедший через мембрану) составляло 98.9 мас.%, как это видно на примере образца 1 в таблице 2, в которой представлены результаты транспортных свойств композитных мембран при первапорации азеотропной смеси этанол-вода: 4.4 мас.% воды, 95.6 мас.% этанола; 20°С.
Пример 2
Диффузионную фуллеренолсодержащую мембрану формируют путем приготовления 2 мас.% полимерного раствора из поливинилового спирта и воды, который подвергают механическому перемешиванию при температуре не выше 90°С в течение не менее 3 часов, после чего к нему добавляют порошок фуллеренола С60-(ОН)22-24 в количестве 2 мас.% по отношению к массе поливинилового спирта с последующей его ультразвуковой обработкой, затем раствор выдерживают при комнатной температуре не менее 72 часов, к отстоявшемуся раствору добавляют 35 мас.% малеиновой кислоты по отношению к массе поливинилового спирта, и осуществляют повторную ультразвуковую обработку, после чего раствор наносят на стеклянную подложку, который высушивают при температуре не выше 40°С в течение не менее 48 часов, после чего полученную из раствора пленку отделяют от стеклянной подложки, которую прогревают при температуре не ниже 110° в течение не менее 120 минут и используют в качестве диффузионной фуллеренолсодержащей мембраны.
Исследование транспортных свойств мембраны (селективности и проницаемости), состоящей из композита поливиниловый спирт - фуллеренол, осуществляли в процессе первапорационного разделения равновесной смеси реакции этерификации этилацетата и азеотропной смеси этанол-вода.
При разделении равновесной смеси реакции этерификации: 56.92 мас.% этанола, 39.06 мас.% воды, 1.52 мас.% этилацетата, 2.50 мас.% уксусной кислоты, проницаемость мембраны при температуре 20°С составляла 0,10 кг/м час, содержание воды в пермеате (продукт, прошедший через мембрану) составляло 98.73 мас.% (см. таблицу 1, образец 2).
В процессе первапорационного разделения азеотропной смеси этанол-вода: 4.4 мас.% воды, 95.6 мас.% этанола, проницаемость мембраны при температуре 20°С составляла 0,096 кг/м2 час, содержание воды в пермеате (продукт, прошедший через мембрану) составляло 98.93 мас.% (см. таблицу 2, образец 2).
Пример 3
Способ получения и характеризация транспортных свойств аналогичен описанному в примере 2. Использовали композит поливиниловый спирт - фуллеренол (5 мас.%). Мембрана при первапорационном разделении равновесной смеси реакции этерификации этилацетата характеризуется проницаемостью 0,134 кг/м2 час, содержание воды в пермеате составило 95.52 мас.% (см. таблицу 1, образец 3).
Мембрана при первапорационном разделении азеотропной смеси этанол-вода характеризуется проницаемостью 0,140 кг/м2 час, содержание воды в пермеате составило 98.90 мас.% (см. таблицу 2, образец 3).
Пример 4
Способ получения и характеризация транспортных свойств аналогичен описанному в примере 2. Использовали композит поливиниловый спирт - фуллеренол (6 мас.%). Мембрана при первапорационном разделении равновесной смеси реакции этерификации этилацетата характеризуется проницаемостью 0,136 кг/м2 час, содержание воды в пермеате составило 93.6 мас.% (см. таблицу 1, образец 4).
| Таблица 1. | ||||||
| № образца | Мембрана | Q, кг/м2 час | Состав пермеата, мас.% | |||
| вода | этанол | этилацетат | уксусная кислота | |||
| 1 | ПВС (без добавления фуллеренола) | 0,065 | 97,29 | 1,97 | 0,48 | 0,26 |
| 2 | ПВС/С60-(ОН) (2%) | 0,100 | 98,73 | 1,27 | - | - |
| 3 | ПВС/С60-(ОН) (5%) | 0,134 | 95,52 | 4,48 | - | - |
| 4 | ПВС/С60-(ОН) (6%) | 0,136 | 93,6 | 6,4 | - | - |
Мембрана при первапорационном разделении азеотропной смеси этанол-вода характеризуется проницаемостью 0,150 кг/м2 час, содержание воды в пермеате составило 97.80 мас.% (см. таблицу 2, образец 4).
| Таблица 2. | ||||
| № образца | Мембрана | Q, кг/м2 час | Состав пермеата, мас.% | |
| вода | этанол | |||
| 1 | ПВС (без добавления фуллеренола) | 0,036 | 98,90 | 1,10 |
| 2 | ПВС/С60-(ОН) (2%) | 0,096 | 98,93 | 1,07 |
| 3 | ПВС/С60-(ОН) (5%) | 0,140 | 98,90 | 1,10 |
| 4 | ПВС/С60-(ОН) (6%) | 0,150 | 97,80 | 2,20 |
Мембраной, обладающей оптимальными свойствами для разделения равновесной смеси реакции этерификации этилацетата и азеотропной смеси этанол-вода является мембрана с 5 мас.% фуллеренола (как описано в примере 3 и таблицах 1 и 2, образцы 3), так как обладает высокой производительностью при хорошем уровне селективности по отношению к воде. Выход за рамки заявленных интервальных параметров (как описано в примерах 1, 2, 4 и таблицах 1 и 2, образцы 1, 2, 4) приводит к ухудшению реализации заявляемого изобретения, что подтверждает правильность выбранных операций, режимов и параметров. Новый способ получения мембраны на основе композита поливиниловый спирт - фуллеренол позволяет получить мембраны, которые характеризуются высокой селективностью и хорошей проницаемостью выделения воды в процессе первапорации при разделении бинарной и многокомпонентной смеси.
Как показали результаты исследований, представленные в примерах 1-4 и в таблицах 1-2, заявленный способ позволяет формировать мембраны с улучшенными транспортными свойствами, в частности с улучшенной селективностью (концентрация целевого продукта для фуллеренолсодержащей мембраны в пермеате при разделении четырехкомпонентной равновесной смеси реакции этерификации составляет 95.52 мас.%, в то время как для прототипа лишь 85.10 мас.%), способ получения экологически безопасный при производстве и использовании мембран, а также является более дешевой технологией. Новое качество формируемых заявленным способом мембран позволяет широко использовать их в различных отраслях промышленности, особенно в химической и пищевой промышленности, т.к. позволяет с более улучшенными транспортными свойствами и высокой эффективностью осуществлять разделение низкомолекулярных веществ, в частности водосодержащих смесей.
Таким образом, разработанный способ получения композитной мембраны позволяет получить новый тип мембраны из нанокомпозита фуллеренол - поливиниловый спирт, обладающий хорошей экологической и материальной составляющими для производства мембраны, а также хорошими транспортными характеристиками.
Список используемой литературы
1. Penkova A.V., Polotskaya G.A., Toikka A.M., Trchova M., SloufM., Urbanova M., Brus J., Brozova L., Pientka Z., Structure and Pervaporation Properties of Poly(phenylene-iso-phtalamide) Membranes Modified by Fullerene C60. // Macromolecular Materials and Engineering, (2009), V. 294, p.432-440.
2. Sha S., Kong Y., Yang J. Effect of charge-transfer complex between gasoline components/С60 on desulphurization properties of С60-filled ethyl cellulose hybrid membranes. Journal of membrane science. Accepted manuscript. Online publication.
3. Патент РФ №2414953 от 14.07.2009 на изобретение «Способ получения композитных мембран с фуллеренсодержащим полимерным селективнм слоем» (авторы: Полоцкая Г.А., Пенькова А.В.) - прототип.
Claims (2)
1. Способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран, включающий формование мембраны на основе полимерного композита, который подвергают ультразвуковой обработке, после чего его наносят на подложку с последующей сушкой, отличающийся тем, что полимерный композит получают путем приготовления 2 мас.% полимерного раствора из поливинилового спирта и воды, который перед ультразвуковой обработкой подвергают механическому перемешиванию при температуре не выше 90°С в течение не менее 3 часов, после чего к нему добавляют порошок фуллеренола С60-(ОН)22-24 в количестве 2-6 мас.% по отношению к массе поливинилового спирта, затем раствор выдерживают при комнатной температуре не менее 72 часов, к отстоявшемуся раствору добавляют малеиновой кислоты в кол-ве 35-55 мас.% по отношению к массе поливинилового спирта, и осуществляют повторную ультразвуковую обработку, после чего раствор наносят на стеклянную подложку, который высушивают при температуре не выше 40°С в течение не менее 48 часов, после чего полученную из раствора пленку отделяют от стеклянной подложки, которую прогревают при температуре не ниже
110°C в течение не менее 120 минут и используют в качестве диффузионной фуллеренолсодержащей мембраны.
110°C в течение не менее 120 минут и используют в качестве диффузионной фуллеренолсодержащей мембраны.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторную ультразвуковую обработку осуществляют с частотой не менее 35 кГц в течение не менее 20 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012127842/05A RU2501597C1 (ru) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012127842/05A RU2501597C1 (ru) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2501597C1 true RU2501597C1 (ru) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012127842/05A RU2501597C1 (ru) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Способ получения диффузионных фуллеренолсодержащих мембран |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2501597C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2547751C1 (ru) * | 2014-02-14 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Мембрана для разделения смеси метанол - метилацетат |
| CN117085521A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-11-21 | 佳木斯大学 | 一种富勒醇-银改性pvdf超滤膜的制备方法 |
| RU2845771C1 (ru) * | 2024-12-03 | 2025-08-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ получения ионпроводящей мембраны на основе поливинилового спирта, сшитого 2,5-диформилфураном |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU38780A1 (ru) * | 1933-10-11 | 1934-09-30 | М.В. Соболевский | Способ утилизации отходов из изделий фенол-альдегидных смол |
| SU61204A1 (ru) * | 1937-07-26 | 1941-11-30 | Л.И. Гордон | Способ изготовлени прессовочных пластических масс |
| RU2087559C1 (ru) * | 1995-04-26 | 1997-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью производственно-коммерческая фирма "Эльдан" | Способ переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, и устройство для его осуществления |
| JP2010240650A (ja) * | 2010-06-10 | 2010-10-28 | Sony Corp | 浄化処理剤及びこれを用いた浄化方法、構造成形体 |
| JP2011195758A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱可塑性樹脂複合体 |
-
2012
- 2012-07-05 RU RU2012127842/05A patent/RU2501597C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU38780A1 (ru) * | 1933-10-11 | 1934-09-30 | М.В. Соболевский | Способ утилизации отходов из изделий фенол-альдегидных смол |
| SU61204A1 (ru) * | 1937-07-26 | 1941-11-30 | Л.И. Гордон | Способ изготовлени прессовочных пластических масс |
| RU2087559C1 (ru) * | 1995-04-26 | 1997-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью производственно-коммерческая фирма "Эльдан" | Способ переработки отходов, содержащих органические вещества, тяжелые металлы и их окислы, и устройство для его осуществления |
| JP2011195758A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱可塑性樹脂複合体 |
| JP2010240650A (ja) * | 2010-06-10 | 2010-10-28 | Sony Corp | 浄化処理剤及びこれを用いた浄化方法、構造成形体 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2547751C1 (ru) * | 2014-02-14 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук | Мембрана для разделения смеси метанол - метилацетат |
| CN117085521A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-11-21 | 佳木斯大学 | 一种富勒醇-银改性pvdf超滤膜的制备方法 |
| RU2845771C1 (ru) * | 2024-12-03 | 2025-08-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ получения ионпроводящей мембраны на основе поливинилового спирта, сшитого 2,5-диформилфураном |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghiggi et al. | Preparation and characterization of polyethersulfone/N-phthaloyl-chitosan ultrafiltration membrane with antifouling property | |
| Zhao et al. | Synthesis and characterization of soluble chitosan/sodium carboxymethyl cellulose polyelectrolyte complexes and the pervaporation dehydration of their homogeneous membranes | |
| Kumar et al. | Permeation, antifouling and desalination performance of TiO2 nanotube incorporated PSf/CS blend membranes | |
| CN104128102B (zh) | 一种环糊精改性复合有机溶剂纳滤膜及其制备方法 | |
| Penkova et al. | Pervaporation composite membranes for ethyl acetate production | |
| Brandes et al. | Spherical bacterial cellulose/TiO2 nanocomposite with potential application in contaminants removal from wastewater by photocatalysis | |
| Pereira et al. | Preparation of polysulfone-based PANI–TiO 2 nanocomposite hollow fiber membranes for industrial dye rejection applications | |
| Zhao et al. | Polyelectrolyte complex nanofiltration membranes: performance modulation via casting solution pH | |
| JP2015101694A (ja) | セルロースナノファイバー分散体及びセルロース修飾体、ならびに製造方法 | |
| Kuzminova et al. | Novel pervaporation membranes based on biopolymer sodium alginate modified by FeBTC for isopropanol dehydration | |
| Palanisamy et al. | Fabrication of cellulose acetate-based proton exchange membrane with sulfonated SiO2 and plasticizers for microbial fuel cell applications | |
| Selim et al. | Facile preparation of a laponite/PVA mixed matrix membrane for efficient and sustainable pervaporative dehydration of C1–C3 alcohols | |
| Zheng et al. | Performance investigation of hydrophilic regenerated cellulose ultrafiltration membranes with excellent anti-fouling property via hydrolysis technology | |
| Chen et al. | Investigation into glutaraldehyde crosslinked chitosan/cardo-poly-etherketone composite membrane for pervaporation separation of methanol and dimethyl carbonate mixtures | |
| CN102671551A (zh) | 一种导电性微滤膜及其制备方法 | |
| CN104725596A (zh) | 一种纳米银/碳纳米管/聚氨酯杂化膜及其制备方法 | |
| Zhao et al. | One-pot synthesis of self-healable and recyclable ionogels based on polyamidoamine (PAMAM) dendrimers via Schiff base reaction | |
| CN107376670A (zh) | 一种纳米TiO2改性PEO/PVDF复合超滤膜及制备方法 | |
| Kulkarni et al. | Novel fabrication of PSSAMA_Na capped silver nanoparticle embedded sodium alginate membranes for pervaporative dehydration of bioethanol | |
| CN105435658A (zh) | 一种超分子复合分离膜的制备方法 | |
| Tai et al. | Self-healing sulfonated poly (ether ether ketone)-based polymer electrolyte membrane for direct methanol fuel cells: Effect of solvent content | |
| CN113069933A (zh) | 一种分离n,n-二甲基甲酰胺/水混合物的有机/无机复合膜及其制备方法 | |
| El Nahrawy et al. | Synthesis and characterization of hybrid chitosan/calcium silicate nanocomposite prepared using sol–gel Method | |
| Varghese et al. | Development of hybrid membranes using chitosan and silica precursors for pervaporation separation of water+ isopropanol mixtures | |
| Zheng et al. | Synthesis of chitosan–gelatin molecularly imprinted membranes for extraction of L-tyrosine |