На правах рукописи

.

СЕРГЕЕВ

АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

МОДИФИКАЦИЯ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН

ДИФТОРИДОМ КСЕНОНА

Специальность: -Коллоидная ХИМШI и физико-химичес:кая

02.00.11 механика.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соисiСа.НИе ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА2002 www.sp-department.ru

Работа вьmолнена:

в Институте кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук, в Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова.

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор Зубов Виталий Павлович кандидат химических наук Нечаев Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Григорьев Георгий Андрианович доктор химических наук Апель Павел Юрьевич

Ведущая организация:

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева «

Защита состоится 2002 года на заседании диссертационного »

совета Д.О63.41.05 в Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу: Москва, ул. М.

Пироговская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАТХТ им. М.В.

Ломоносова по адресу: Москва, ул. М. Пироговская, 1.

Автореферат разослан=О,2 атм (Dисх=17-19 нм), модифицированных дифторидом модифицированных дифторидом ксенона при 55°С, от трансмембранного ксенона при 55°С: исходная давления: 1 - исходная мембрана; 2- мембрана; модификация часа;

2- l,5 3модификация 1,5 часа; 3- модификация модификация часа; модификация 2,5 4часа; 4- модификация 3,5 часа. часа.

3, способности) исходных и модифицированных мембран по отношению к модификация приводит к двум различным изменениям поровой структуры приводит к образованию неселективных пор, размер которых значительно превышает средний эффективный размер пор мембраны. Через такие поры очередь, приводит к снижению задерживающей способности мембраны. С увеличением времени обработки мембран размер потока, уходящего через модифицированных 1,5 часа, до 90-100% для мембран, модифицированных 2,5-3 часа. С другой стороны, у модифицированных мембран обнаружены селективные поры, рассчитанный эффективный радиус (RUF) которых в раза меньше среднего радиуса пор немодифицированных мембран. Такие поры не были обнаружены на исходных мембранах. Неселективные поры и атм.

При дальнейшем увеличении давления эти два вида пор исчезают и модифицированная мембрана становится по своим свойствам близкой к давления подтверждается тем фактом, что при давлении более 8 атм у модифицированных мембран появляется ионная селективность (q>= 15%) при фильтрации через них раствора KCl с концентрацией 1* 1о-2 моль/л.

свойствами не обладают.

дифторидом ксенона при 55°С. Здесь: производительность мембраны;

оnределенный no величине ML; D2 - характеристика микроскопической дефектности мембраны; nараметр восстановления потока после пр оведения процесса *) эффективный радиус пор, рассчитанный для селективных пор.

модифицированных ультрафильтрационных мембран от трансмембранного давления хорошо согласуется со сделанным нами ранее предположением о разрыхленного rубкоподобного слоя полимера на поверхности мембраны и поверхности пор. При образовании этого разрыхленного слоя, появляются поры с эффективным диаметром, значительно превышающим диаметр пор исходной мембраны. Это особенно вероятно в местах перекрытия пор, присутствующих в незначительном количестве в структуре ТМ. При увеличивается. С другой стороны, формирование разрыхленного слоя на водопроницаемых каналов. Наличие этих каналов, эффективный диаметр которых значительно меньше диаметра основных пор мембраны, и было модифицированных ультрафильтров. Эти каналы также обеспечивают восстановления производительности мембраны после фильтрации через нее водного раствора смеси белков. Данный параметр является характеризует процессы необратимой адсорбции и, соответственно, потери компонентов фильтруемой системы на мембране, а также необходимость ее регенерации и очистки после процесса мембранной фильтрации.

времени модификации мембран и, соответственно, с увеличением степени гидрофильности их поверхности происходит увеличение коэффициета образом, модификация ультрафильтрационных ПЭТФ-ТМ дифторидом ксенона и их гидрофилизация приводит к созданию мембран, полностью восстанавливающих свою производительность после фильтрации через них водных растворов белков.

3.3. Модификация трековых микрофильтрациоиных мембран.

большими диаметрами пор, возможно, связано с изменением структуры ПЭТФ вследствие длительного щелочного гидролиза и с особенностями строения трека.

микрофильтров дифторидом ксенона бьmа предложена новая методика синтеза мембран данного типа с модифицированной поверхностью. Она заключается в предварительной обработке облученных пленок в парах с использованием ранее отработанных оптимальных режимов и XeF последующем травлении модифицированных пленок в растворе щелочи до образования ТМ с требуемым диаметром пор. С использованием данной микрофильтров с диаметрами пор (по данным электронной микроскопии) от О, 1 до мкм. Бьшо обнаружено, что nредварительная обработка облученных пленок дифторидом ксенона приводит к сокращению времени говорит о том, что XeF2 оказывает сенсибилизируюшее действие на треки тяжелых ионов в полимерах (показано на nримере ПЭТФ).

о 0, t=85°C ксенона: конТРольный образец.

Поверхность мембран, nолученных на основе модифицированных мембран, nолученных на основе nленок, не nодверrавшихся обработке предварительной обработкой nленок дифторидом ксенона и nоследующим травлением по сравнению с методикой, в которой дифторидом ксенона обрабатывалась готовая мембрана, связано со стравливанием тонкого слоя наиболее гидрофильного nолимера с поверхности мембраны.

исnользования для получения модифицированных ТМ с асимметричной одной из сторон. В качестве режимов модификации использовались ранее режимы. Данные, полученные с помощью электронной и атомно-силовой микроскопии, показывают, что мембраны, синтезированные по описанной одной и другой сторонах мембраны различаются в 1,5-2 раза (см. рис. ll ).

Проведеиные исследования гидродинамических характеристик образцов ТМ с асимметричной структурой пор.

облученных nолимерных пленок и трековых мембран на их основе, поверхности (в диапазоне краевых углов смачивания от ~soo до ~10°).

Установлено, что взаимодействие дифторида ксенона с облученными пленками и трековыми мембранами приводит к фторированию их диффузионными nараметрами полимеров; гидрофилизация поверхности кислородсодержащих nолярных групп при комплексном воздействии дифторида ксенона и кислорода.

На основании сравнительных исследований по модификации трековых плазменной гидрофобизации поверхности трековых мембран.

матрицей мембраны nриводит к образованию на ее поверхности зоны с увеличение ион-селективных свойств мембран.

Методом калибровки модельными смесями глобулярных белков и на ультрафильтрационных трековых мембран (Dиcx=I0-50 нм) установлено, что их модификация дифторидом ксенона приводит к образованию на восстанавливают свою производительность после фильтрации через них адсорбционной активности поверхности поровой системы.

Впервые методом предварительной обработки дифторидом ксенона облученных тяжелыми ионами пленок получены гидрофилизованные производительностью по сравнению с аналогичными мембранами с симметричной структурой пор.

4. СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО СОДЕРЖАНИЮ

ДИССЕРТАЦИИ.

Евтушенко. Изменение ионселективных свойств лавсановых трековых мембран в результате модификации дифторидом ксенона. Тез. докладов научной конференции "Мембраны-98", 5-10 октября 1998, Москва. С. 122.

А.Н. Нечаев, А.В. Сергеев, А.Б. Васильев, Т.Д. Хохлова, И.Ю. Ряднова, Л.К. Шатаева. Смачиваемость поверхности пор и адсорбционные свойства модифицированных трековых ультра- и микрофилътров. там же. С. 125.

фильтров дифторидом ксенона. Тез. докладов научной конференции "Высокие технологии в промышленности России", Москва, Май 1998. С.

Б.В. Мчедлишвили, А.Н. Нечаев, А.В. Сергеев, ИЛ. Чихачева, ВЛ.

Зубов, В.Б. Соколов. Дифторид ксенона модифицирующий агент для фторидам. Москва 9-11 июня 1998. С 5. A.V. Sergeev, A.N. Nechaev, V.V. Beriozkin, B.V. Mchedlishvili, I.P.

Chihacheva, V.P. ZuЬov. The track membrane modification with хеnоп difluoride. lntemational Conference to Colloidal Chemistry and PhysicoChemical Mechanics, Moscow, 1998. Р. 398.

6. A.V. Sergeev, A.N. Nechaev, V.V. Beriozkin, B.V. Mchedlishvili, I.P.

Chihacheva, V.P. Zubov. The track membrane modification with xenon difluoride.- Euromembrane 99, Leuven, Belgium, 1999, Book of abstracts. V. 2.

Р. 114.

7. Л.К. Шатаева, И.Ю. Ряднова, А.Н. Нечаев, А.В. Сергеев, ИЛ. Чихачева, Б.В. Мчедлишвили. Особенности смачивания и адсорбционных свойств трековых мембран на основе полиэтилентерефталата. Коллоид. жури.

2000. Т. 62. N21. С. 126-132.

8. A.V. Sergeev, A.N. Netchaev, V.V. Berezkin, I.P. Chihacheva, E.V.

Кhataibe, B.V. Mchedlishvili. The hydrophilization of track membranes Ьу xenon difluoride treatment. 14th intemational congress of chemical and process engineering. CНISA-2000. Praha. Czech RepuЬiic. Sumrnaries 2, Р. 283.

9. A.V. Sergeev, A.N. Netchaev, V.M. Shkinev, V.A. Pronin, Р.А. Loboda, F.

Shue, А. Mas, I.P. Chihacheva, V.P. Zubov, E.V. Кhataibe, V.B. Sokolov. The methods of track membranes hydrophoЬic-hydrophilic balance changing.

Euromembrane 2000. Jerusalem, Israel. Program and abstracts. Р. 285.

IO.V.N. Gomov, A.V. Lipin Р.А. Loboda, V.A. Pronin, A.N. Netchaev, A.V.

Sergeev. Using of ion precipitation method for track membranes surface hydrophilization. Euromembrane 2000. Program and abstracts. р. Il.Пронин В.А., Лобода П.А., Сергеев А.В., Нечаев А.Н. Использование методов ионно-плазменной обработки и ионного осаждения для изменения гидрофильно-гидрофобного баланса поверхности трековых мембран. Наука Кубани. (спецвыпуск). 2000. N2S. T.l. С.64-65.

Пронин В.А., Горнов В.Н., Липин А.В., Лобода П.А., Мчедлишвили 12.

Б.В., Нечаев А.Н., Сергеев А.В. Ионно-лучевой метод модификации поверхности трековых мембран //Журнал технической физики. Т.

7l,N!! ll.C.96-l