ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
В настоящее время полимерные мембраны активно применяются в технологических процессах газоразделения - синтезировано более 1000 полимеров для различных задач. Однако, существенным недостатком любого полимерного материала является компенсационный эффект между проницаемостью и селективностью, который значительно снижает эффективность газоразделения. Для снижения компенсационного эффекта могут быть использованы различные подходы, связанные с направленной модификацией полимера путем сшивки макромолекул, модификации поверхности или добавления второй фазы (наночастиц цеолитов, металлоорганических каркасов или углеродных нанотрубок) в полимер. Принципиально иным подходом модификации полимерного материала является управление подвижностью макромолекул, что приводит к уменьшению скорости диффузии «медленных газов» (N2, CH4) и увеличению скорости диффузии «быстрых» и конденсирующихся газов (CO2, O2, C3H8, C4H10). Ограничить подвижность полимерных цепей можно заключив их в поры жесткой матрицы. Данный подход был предложен авторами проекта и продемонстрировал свою перспективность на системе "высокопроницаемый полимер PIM-1/анодный оксид алюминия (АОА)" – идеальный фактор разделения для пары C4H10/CH4 увеличился с 24 (значение, характерное для сплошной пленки PIM-1) до 560 (значение фактора разделения для композита PIM-1/AOA). В связи с этим, целью данного проекта является создание новых высокопроницаемых и высокоселективных полимерно-неорганических мембран на основе системы «высокопроницаемый полимер/анодный оксид алюминия» позволяющих реализовывать такие практически важные процессы разделения, как O2/N2, CO2/CH4 и СnH2n+2/CH4, (где n≥3) с высокой эффективностью.
This project devoted to creation of highly selective and high permeable membranes based on macromolecules confined in pores of anodic alumina
Синтез пористых матриц с заданным диаметром пор от 10 до 120 нм методом анодного окисления Получение композиционных мембран PIM-1/АОА методом центрифугирования, проведение тестовых по синтезу мембран ПДМС/АОА и ПТМСП/АОА Исследование микроструктуры и газопроницаемости композиционных мембран по индивидуальным газам и микроструктуры мембран Проведение тестовых экспериментов по исследованию газопроницаемости смесей, имитирующих по своему составу различные технологические смеси Интерпретация полученных результатов, установление взаимосвязи между микростуктурой и газопроницаемостью полученных мембран. Подготовка отчета и заявки на изобретение
Авторы имеют значительный опыт в работе в области синтеза и исследования газотранспортных характеристик мембранных материалов, в частности, неорганических мембран на основе анодного оксида алюминия. Проведены детальные исследования влияния микроструктуры мембран на основе анодного оксида алюминия на их проницаемость по постоянным и конденсирующимся газам. Работы участников данного проекта, связанные с исследованием мембранных материалов, опубликованы в высокоцитируемых международных рецензируемых журналах.
Отчет о НИР Заявка на изобретение
другие гранты РФ, Конкурс "Новые материалы с уникальными свойствами" |
# | Сроки | Название |
1 | 15 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Создание высокоселективных и высокопроизводительных композиционных полимер-неорганических мембран на основе пространственно ограниченных макромолекул в каналах анодного оксида алюминия |
Результаты этапа: В рамках данного проекта получены композиционные мембранные материалы на основе высокопроницаемых полимеров, внедренных в поры анодного оксида алюминия. При этом, высокопроницаемый полимер выполняет функцию селективного газоразделения, в то время как жесткая оксидная матрица отвечает за геометрическое ограничение макромолекул полимера и за механическую прочность мембраны. Композиты являются трехслойными и включают в себя внешний полимерный слой, внутренний слой, сформированный полимерными цепями, внедренными в поры анодного оксида, а также пористый слой оксидной матрицы. Для получения композитов были протестированы следующие полимеры: полимер с внутренней микропористостью (PIM-1), полидиметилсилоксан и поли[3-(триметилсилил)трициклононен-7] (PTCNSi-1). Наилучшие результаты были достигнуты для композитов на основе полимера PIM-1. Для композиционных мембран PIM-1/ААО получены следующие газотранспортные характеристики: 1. Идеальный фактор разделения (ИФР) для пары O2/N2 равен 5, при проницаемости мембраны по O2 150 л/(м2·атм·ч); 2. ИФР (CO2/CH4) составляет 53, при проницаеомсти мембраны по CO 420 л/(м2·атм·ч); 3. ИФР (C4H10/CH4) составляет 560, при проницаемости мембраны по бутану 13500 л/(м2·атм·ч); Полученные характеристики композиционных мембран полностью удовлетворяют требованиям технического задания. Кроме того, по результатам проведенных исследований была подготовлена заявка на изобретение «КОМПОЗИЦИОННАЯ ПОЛИМЕР-НЕОРГАНИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА И СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ» |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".