1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Мембраны и мембранные технологии
  4. T. 13, № 2, 2023

Мембраны и мембранные технологии, 2023, T. 13, № 2, стр. 150-160

Синтез и свойства поли(4-метил-2-пентина), содержащего четвертичные аммониевые соли с метильными и этильными заместителями

В. Г. Полевая a, *, А. А. Коссов a, С. М. Матсон a

a ФГБУН Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Москва, Россия

* E-mail: polevaya@ips.ac.ru

Поступила в редакцию 03.10.2022
После доработки 24.10.2022
Принята к публикации 07.12.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

В работе проведена функционализация поли(4-метил-2-пентина) (ПМП) четвертичными аммониевыми солями с целью повышения СО2-селективности. Введение функциональных групп осуществлено двухстадийным методом – бромирование исходного полимера и присоединение третичных алкиламинов, триметиламина и триэтиламина. Установлено, что оптимальное количество введенных функциональных групп при сохранении механических свойств полимера – до 5 мол. %. Результаты элементоорганического анализа и ИК-спектроскопии подтверждают протекание реакции функционализации ПМП. Рентгенограммы образцов свидетельствуют об увеличении межцепного расстояния в ряду исходный ПМП–бромированный ПМП–функционализированный ПМП. Данные ТГА подтверждают высокую термическую и термоокислительную стабильность. Определены пермеационные харакиеристики образцов ПМП, модифицированного солями ТМА и ТЭА, по индивидуальным газам. Достигнута повышенная идеальная селективность разделения пар газов CO2/N2 в 2–3 раза и CO2/CH4 в 1.5–2 раза при сохранении проницаемости на высоком уровне.

Ключевые слова: полимерные мембраны, газоразделение, 1,2-дизамещенные полиацетилены, выделение CO2, химическая модификация полимеров

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы весьма интенсивно развиваются мембранные технологии разделения газовых смесей. Технологии для выделения CO2 с использованием мембран на основе полимеров обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с традиционными методами улавливания, а именно, минимальным воздействием на окружающую среду, простотой эксплуатации и технического обслуживания, высокой энергоэффективностью и потенциально низкой стоимостью [1].

Проблема выделения углекислого газа является одной из важнейших проблем настоящего времени, поскольку высокие значения выбросов CO2 являются одной из главных причин глобального потепления [2]. Так же существует проблема очистки природного газа, что необходимо для увеличения теплоты сгорания и предотвращения коррозии трубопроводов, и очистка от СО2 энергоносителей – метана и водорода (техногенного и биогенного происхождения) [3].

В настоящее время в подавляющем большинстве для выделения CO2 используются технология аминовой абсорбции, однако недостатками данного метода являются большие энергозатраты при регенерации абсорбента, токсичность использующихся реагентов и коррозия оборудования [4]. Таким образом, актуальным остается поиск альтернативных методов улавливания СО2, которые будут более выгодными как с технологической, так и с экономической точки зрения. Одним из таких методов является мембранное выделение СО2 [5].

Ключевую роль в успешном развитии мембранного газоразделения играет создание новых полимерных материалов для мембран, сочетающих стабильные потоки с оптимальными параметрами селективности выделения целевого компонента. Кроме того, для эффективного применения мембранному материалу необходимо обладать химической стабильностью, устойчивостью к воздействию высоких температур, высокими прочностными показателями.

В настоящее время в качестве потенциальных мембранных материалов для эффективного выделения СО2 представляют интерес следующие классы полимеров: высокопроницаемые полиимиды, термически модифицированные полимеры, лестничные полимерные материалы характеристической микропористости (известные под общим названием PIM), полиэфиры на основе полиэтиленоксида, а также полимеры на основе 1,2-дизамещенных ацетиленов [6, 7]. Однако все из них, помимо ряда достоинств, имеют существенные недостатки.

Полиимиды отличаются хорошими механическими свойствами, высокой термической и химической стабильностью, однако склонны к набуханию и частичной пластификации в результате сорбции СО2, что приводит к падению селективности в отношении двуокиси углерода в процессе эксплуатации [8, 9].

Термически модифицированные полимерные материалы более устойчивы к пластификации и отличаются высокой селективностью выделения СО2, особенно в отношении смеси СО2/СН4. Главным недостатком таких полимеров является низкие значения проницаемости [10].

Полимеры характеристической микропористости (PIM) обладают относительно высокой проницаемостью по СО2 при достаточно высокой селективности. Однако, PIM также склонны к процессам пластификации и релаксации полимерных цепей, что приводит к падению их пермеационных показателей.

Полимеры на основе полиэтиленгликоля (ПЭГ) или полиэтиленоксида (ПЭО) могут рассматриваться как потенциальные материалы для выделения углекислого газа благодаря относительной простоте получения и высокой СО2-селективности [11]. Однако, полиэфиры склонны к спонтанной кристаллизации, что приводит к резкому снижению проницаемости.

Полимеры на основе 1,2-дизамещенных ацетиленов, в частности поли(4-метил-2-пентина) (ПМП), демонстрируют одни из самых высоких среди известных полимеров уровней газо-/паро-проницаемости [12–15] и обладают свойствами, необходимыми для эффективного применения мембранного материала – хорошими механическими и пленкообразующими свойствами, а также высокой термической и термоокислительной стабильностью [16]. ПМП устойчив к ароматическим, алифатическим и полярным растворителям и растворим в довольно узком круге органических растворителей: CCl4, хлороформе и циклогексане [17], что позволяет осуществлять приготовление пленочных мембран. Тем не менее СО2-селективность ПМП достаточно низкая и составляет 5.6 для смеси CO2/N2 и 3.1 для CO2/CH4, что ограничивает применение полимера в мембранах для обработки СO2-содержащих потоков.

Модификация полимера СО2-специфичными функциональными группами является эффективным способом повышения селективности и при этом полученные материалы, как правило, сочетают новые пермеационные характеристики с необходимыми преимущественными свойствами исходного полимера. Литературные данные по модификации полиацетиленов в основном ограничиваются производными фенил- и дифенилацетилена с относительно низкой исходной газопроницаемостью. Модифицированные полимеры на их основе хоть и демонстрировали увеличенную СО2-селективность, однако крайне низкий уровень проницаемости ограничивал их практическое применение [18–20]. Исходные высокие параметры проницаемости ПМП позволяют несмотря на свойственное для модификации снижение проницаемости сохранять ее уровень приемлемым для дальнейшего использования в газоразделении [18].

Для модификации ПМП в качестве функциональных групп, специфичных к СО2, рассматривались четвертичные аммониевые соли с катионами различного строения (на основе третичных алкиламинов с метильными и этильными заместителями) и анионом брома, поскольку соли подобного строения обладают высоким сродством с молекулами углекислого газа [21].

ПМП, содержащий CO2-специфичные группы в составе боковых заместителей, не может быть синтезирован напрямую по реакции метатезисной полимеризации, поскольку происходит деактивация активных центров полимеризации полярными функциональными группами. В данной работе введение четвертичных аммониевых солей в структуру полимера осуществлено двухстадийным методом. На первой стадии проводилось бромирование исходного полимера, поскольку наличие в полимерной матрице реакционноспособных атомов брома позволяет осуществлять дальнейшее введение функциональных групп. Второй частью работы являлось присоединение третичных алкиламинов, триметиламина (ТМА) и триэтиламина (ТЭА), с использованием реакции кватернизации. Кватернизация является реакцией нуклеофильного замещения и протекает по классическому SN2 механизму: R3N + R'Hal → → [R3NR']+Hal–. Исходный третичный амин смешивают с необходимым алкилирующим агентом (галогенсодержащим полимером) и нагревают при перемешивании.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исходные вещества и их очистка

Катализаторы и сокатализаторы NbCl5 (99.9%, “Fluka”), Ph3SiH (98% “Fluka”), N-бромсукцинимид (99%, “Sigma-Aldrich”), ТЭА (≥99.5%, “Sigma-Aldrich”), ТМА газообразный (≥99.9%, “Sigma-Aldrich”) использовали без дополнительной очистки.

Циклогексан (≥99.8%, “Fisher Chemicals”) 3 раза перегоняли над CaH2 в токе аргона высокой чистоты.

CCl4 (ч. д. а.) очищали с использованием 10%-ного водного раствора гидроксида натрия, промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции, 48 ч сушили над безводным CaCl2, после чего трижды перегоняли над P2O5 в токе аргона.

Синтез ПМП

Мономер 4-метил-2-пентин получали в две стадии: 1) хлорирование метилизобутилкетона пятихлористым фосфором; 2) дегидрохлорирование 2,2-дихлор-4-метилпентана под действием раствора трет-бутилата калия в ДМСО [22]. Чистота мономера 99.5% обеспечивалась четкой ректификацией.

ПМП был получен по методике, описанной в работе [23]. При этом соблюдались следующие условия. Каталитическая система – NbCl5/Ph3SiH; растворитель – циклогексан; Т = 25°С; исходная концентрации мономера [M]0 = 1 моль/л; соотношение мономер/катализатор [M]/[Cat] = 100; содержание транс- звеньев в полимере – 60%; Mw × × 10–3 = 649; Mn × 10–3 = 342; характеристическая вязкость [η] (25°C, CCl4) = 1.8 дл/г.

Бромирование ПМП

Бромирование ПМП осуществляли по методике, описанной в работе [20]. В качестве растворителя использовали CCl4. Исходная концентрация полимера в растворе составляла 0.8 мас. %; Т = 35°С; соотношение N-бромсукцинимид : полимер – 0.3 моль на 1 моль элементарных звеньев полимера; время реакции – 4 ч.

Кватернизация ТМА и ТЭА бромированным ПМП

Синтез осуществлялся в реакторе, снабженном водяной рубашкой, при перемешивании реакционной смеси магнитной мешалкой, в токе аргона. В реактор загружали раствор бромсодержащего полимера, после чего через раствор пропускали либо газообразный ТМА, либо добавляли ТЭА.

Реакцию проводили в CCl4 при комнатной температуре. Исходная концентрация полимера в растворе составляла 2 мас. %; соотношение ТЭА: ПМП-Br – 20 моль на 1 моль элементарных звеньев бромированного полимера; скорость подачи ТМА – 0.01 г/с; время реакции – 144 ч.

После завершения кватернизации реакционную смесь высаживали по каплям в пятикратный (по объему) избыток метанола. Полимер отделяли на стеклянном фильтре Шотта, промывали метанолом и дистиллированной водой для полного удаления непрореагировавших аминов, после чего сушили сначала на воздухе, а затем в вакууме (остаточное давление ≤0.03 мм рт. ст.) до постоянной массы.

Методы исследования структуры и свойств полученных полимеров

Для количественного определения азота в модифицированных полимерах использовали элементоорганический анализ с последующим расчетом количества присоединенных аминов. Анализы проводили с использованием прибора “Perkin Elmer 2400 Series II Elemental Analyzer” (США). Погрешность измерений составляла 0.5 мас. %.

Для подтверждения наличия фрагментов четветричных аммониевых солей в полимерной структуре использовали метод ИК-спектроскопии. Спектры регистрировали на спектрометре “IFS-Burker-66v/s-Bruker” (Германия) в области 400–4000 см–1; разрешение – 2 см–1, 30 сканов; образцы для исследования готовили в форме пленок, отлитых из раствора полимера в CCl4.

Для оценки термической и термоокислительной стабильности модифицированных полимеров проводили термогравиметрический анализ (ТГА). Измерения проводили на воздухе и в атмосфере аргона на приборе “Mettler Toledo TGA/DSC-1” (Швейцария). Навески образцов (5–40 мг) помещали в тигли из оксида алюминия объемом 70 мкл. Область оценки – 20–1000°С; нагрев образцов осуществлялся в атмосфере аргона; скорость подачи аргона составляла 10 мл/мин; скорость нагрева составляла 10°С/мин; погрешность измерения для определения температуры – составляла 0.3°С, для определения массы – 0.1 мкг.

Для исследования релаксационных свойств полимеров использовали метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Для проведения ДСК использовался дифференциальный сканирующий калориметр “Mettler Toledo DSC823e” (Швейцария). Навески образцов (5–20 мг) помещали в тигли из оксида алюминия (объем тигля – 40 мкл). Диапазон измерений 20–350°С; скорость нагрева образцов – 20°С/мин; скорость подачи аргона – 70 мл/мин. Результаты измерений обрабатывались сервисной программой STARe. Погрешность измерений – 0.2°С.

Растворимость и рентгеноструктурный анализ (РСА) полученных полимерных материалов провдились по методике, описанной в [19].

Параметры газопроницаемости полимерных пленок по индивидуальным газам определяли по лабораторной методике, описанной в [19]; толщина измеряемых пленок составляла 31 мкм для исходного ПМП, 26 мкм для ПМП-ТМА+Br– и 27 мкм для ПМП-ТЭА+Br–. Погрешность эксперимента для коэффициента проницаемости составляла 5–7%, для коэффициента растворимости – 10%.

Оценка параметров мембранного разделения

Коэффициент газопроницаемости полимерных пленок (P), определяли с использованием уравнения:

(1)
$P = DS = \frac{{{{V}_{p}}l}}{{ART\Delta t}}\ln \frac{{{{p}_{f}} - {{p}_{{p1}}}}}{{{{p}_{f}} - {{p}_{{p2}}}}},$
где Vp – объем пермеата, l – толщина мембраны, A – площадь мембраны, R – универсальная газовая постоянная, pf – давление потока (составляло 1 бар для всех газов во временном интервале Δt), pp1 и pp2 – давление пермеата в моменты времени 1 и 2, Δt – разность во времени между двумя точками (1 и 2) на кривой давления.

Коэффициент диффузии (D) определяли по времени запаздывания:

(2)
$D = \frac{{{{l}^{2}}}}{{6\theta }},$
где θ – время запаздывания.

Коэффициенты растворимости (S) были рассчитаны по выражению:

(3)
$S = \frac{P}{D}.$

Селективность полимерных пленок вычисляли по отношению коэффициентов проницаемости индивидуальных газов А и В:

(4)
${{\alpha }_{{A/B}}} = \frac{{{{P}_{A}}}}{{{{P}_{B}}}},$
где αA/B – идеальная селективность, PA и PB – коэффициенты проницаемости разделяемых газов, А и B [25–27].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Для проведения реакции кватернизации использовался полимер, содержащий 26 мол. % брома, поскольку при более высоком содержании брома полимер не растворяется в органических растворителях [20]. В данных условиях были получены пленкообразующие образцы, с содержанием 5 мол. % солей на основе ТМА и ТЭА. При более высоком содержании солей в полимерной структуре резко ухудшаются механические и пленкообразующие свойства полученных материалов, что затрудняет дальнейшее исследование их газотранспортных характеристик. Схема реакций представлена на рис. 1.

Рис. 1.

Схема реакции кватернизации ТМА (а) и ТЭА (б) бромсодержащим ПМП.

На рис. 2а представлены ИК-спектры бромированного ПМП (1), и ПМП, содержащего соли ТМА (2) и ТЭА (3). Наличие в спектрах ПМП, модифицированного солью ТМА, полос 834 см–1 от деформационных колебаний δH–C–N связи и полос 1402 см–1 в спектрах образцов с ТЭА, появление новой широкой полосы 1026 см–1 от валентных колебаний связей N–C в спектрах всех образцов, широкие полосы в области 1600–1750 и 3200–3600 см–1 (валентные колебания N–H связи) является прямым указанием на присутствие в образцах аммониевых катионов R4N+. На это же указывает сдвиг и расщепление полосы в области 618 см–1 от связи С–Br (рис. 2б).

Рис. 2.

(а) ИК-спектры образцов: 1 – бромированный ПМП (26 мол. % Br), 2 – ПМП, содержащий 5 мол. % соли ТМА, 3 – ПМП, содержащий 5 мол. % соли ТЭА. (б) ИК-спектры образцов: 1 – бромированный ПМП (26 мол. % Br), 2 – ПМП, содержащий 5 мол. % соли ТМА, 3 – ПМП, содержащий 5 мол. % соли ТЭА.

В табл. 1 представлены данные об устойчивости функционализированного ПМП к органическим растворителям. Установлено, что полученные полимерные материалы сохраняют устойчивость к алифатическим углеводородам С5+, которая свойственна для бромсодержащего полимера. При содержании свыше 5 мол. % солей ТЭА в образцах ПМП, полимеры становятся нерастворимы в некоторых галогенсодержащих растворителях, а именно в CCl4.

Таблица 1.  

Растворимость ПМП с различным содержанием звеньев ТЭА в органических растворителях*

Содержание соли ТЭА в полимере, мол. % CHCl3 Циклогексан CCl4 С5–С12***
0 ** + + + –
2 + + + –
5 + + – –

 * “+” – растворим; “–” – нерастворим.

 ** В исходном образце содержится 26 мол. % Br.

*** Линейные алканы C5–C12.

ПМП, функционализированный солями ТМА, обладает растворимостью, характерной для немодифицированного бромированного полимера.

Методом РСА были выявлены различия в надмолекулярной структуре ПМП, модифицированного четвертичными аммониевыми солями ТМА и ТЭА, в сравнении с исходным и бромсодержащим полимером. Были оценены величины характерных межцепных расстояний в полимерах по положению соответствующих дифракционных пиков на дифрактограммах и выявлены различия в изученных образцах. Рентгенографические характеристики представлены в табл. 2.

Таблица 2.  

Рентгенографические характеристики функционализированного ПМП

Полимер R 2θ, °
основной рефлекс 		Межцепное расстояние d, Å
  10.47 8.45
  10.20 8.67
–CH3 10.14 8.72
–CH2–CH3 10.29 8.60

В ряду образцов исходный полимер – бромированный – функционализированный ПМП наблюдается смещение главного рефлекса в сторону меньших углов (рис. 3), что свидетельствует об увеличении межцепногоного расстояния. Значения d, соответствующие основному максимуму в дифрактограммах, увеличиваются с 8.45 до 8.72 Å (табл. 3), что связано с введением брома и функциональных групп в полимер, увеличивающих еще более объем заместителей при двойной связи С=С.

Рис. 3.

Дифракционные кривые: 1 – ПМП, 2 – ПМП с содержанием 26 мол. % брома, 3 – ПМП, содержащий 5 мол. % соли ТМА, 4 – ПМП, содержащий 5 мол. % соли ТЭА.

Таблица 3.  

Термическая и термоокислительная стабильность ПМП, содержащего соли ТМА и ТЭА

Полимер R Температура начала разложения (5% потери массы)
в токе аргона на воздухе
  292 243
  244 244
–CH3 231 228
–CH2–CH3 200 196

Для модифицированного ПМП были исследованы температурные переходы, термическая и термоокислительная стабильность (табл. 3).

При записи термограмм ПМП, содержащего 5 мол. % соли ТМА, в атмосфере инертного газа кривая ТГА показывает начало разложения (5% потери массы) при 231°С (рис. 4а, 3). Потеря массы на воздухе начинается при 228°С (рис. 4б, 3).

Рис. 4.

(а) Термограммы ТГА в атмосфере аргона: 1 – исходный ПМП, 2 – ПМП-Br, 3 – ПМП-ТМА-Br, 4 – ПМП-ТЭА-Br. (б) Термограммы ТГА на воздухе: 1 – исходный ПМП, 2 – ПМП-Br, 3 – ПМП-ТМА-Br, 4 – ПМП-ТЭА-Br.

При записи термограмм ПМП, содержащего 5% мол. соли ТЭА, в атмосфере инертного газа кривая ТГА показывает начало разложения (5% потери массы) при 200°С (рис. 4а, 4). Потеря массы на воздухе начинается при 196°С (рис. 4б, 4).

Таким образом, ПМП, модифицированный солями ТМА и ТЭА, сохраняет высокую термическую и термоокислительную стабильность, характерную для исходного ПМП.

Анализ кривых ДСК показал, что полимеры, так же как исходный бромированный ПМП, не проявляют признаков стеклования или текучести в интервале температур 0–320°C. Вероятно, все релаксационные переходы, связанные со стеклованием и течением в данном случае, находятся выше температуры разложения.

Для полученных модифицированных полимеров были определены газотранспортные характеристики по индивидуальным газам, коэффициенты диффузии (D) и растворимости (S) (табл. 4–6).

Таблица 4.  

Коэффициенты проницаемости образцов ПМП, содержащих соли ТМА и ТЭА

Полимер Р, Баррер*
  R H2 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10
  3342 1324 831 4979 1356 2076 1340 2141
**   2980 1229 615 4856 908 1876 979 2137
–CH3 2700 950 407 4800 830 1297 681 2129
–CH2–CH3 1634 617 234 3428 469 746 441 1597

 * 1 Баррер = 10–10 см3 (н.у.) см см–2 с–1 (см рт. ст.)–1.

** ПМП, содержащий 26 мол. % брома.

Таблица 5.  

Коэффициенты диффузии образцов ПМП, содержащих соли ТМА и ТЭА

Полимер D × 108, см2 с–1
  R H2 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10
  288 49 29 35 18 4 1 1
*   268 42 21 28 15 3.2 0.6 0.9
–CH3 255 36 17 22 10 1.6 0.4 0.7
–CH2–CH3 221 22 10 14 6 0.9 0.2 0.4
Таблица 6.  

Коэффициенты растворимости образцов ПМП, содержащих соли ТМА и ТЭА

Полимер S, см3 см–3 атм–1
  R H2 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10
  11 21 29 103 46 310 983 1991
*   11 28 29 173 61 586 1631 2374
–CH3 11 27 24 220 83 812 1809 3175
–CH2–CH3 8 28 28 245 84 859 2215 4451

* ПМП, содержащий 26 мол. % брома.

Показано, что введение четвертичных аммониевых солей на основе триалкиламинов ТМА и ТЭА в полимерную структуру ПМП привело к значительному росту СО2-селективности и снижению газороницаемости. Уменьшение газопроницаемости происходит в основном из-за снижения коэффициентов диффузии и растворимости, которое, по-видимому, вызвано, сокращением доступного свободного объема за счет наличия функциональных групп в полимерной структуре.

В табл. 7 показано, что расчетная селективность разделения пар газов CО2/N2, и CO2/СH4 для всех образцов выше, чем у бромсодержащих полимеров. Для бромсодержащего ПМП, модифицированного триметиламином, селективность разделения пар газов CО2/N2, и CO2/СH4 достигает значений 11.8 и 5.7, а при модификации триэтиламином – 14.7 и 7.3 соответственно, что в 3 и 2.5 раза выше, чем у исходного ПМП.

Таблица 7.  

Расчетные селективности ПМП, содержащего соли ТМА и ТЭА

Полимер αi,j = Pi/Pj
  R O2/N2 CO2/N2 CO2/CH4 СO2/H2 CO2/C2 CO2/C3 CO2/C4
  2.1 5.9 3.7 1.5 2.4 3.7 2.3
*   2.0 7.9 5.3 1.6 2.6 5.0 2.3
–CH3 2.3 11.8 5.8 1.8 3.8 7.2 2.6
–CH2–CH3 2.6 14.6 7.3 2.0 4.6 7.8 2.3

* ПМП, содержащий 26 мол. % брома.

Установлено, что длина алкильного заместителя влияет на коэффициент диффузии D. Так, при введении соли с этильными заместителями, коэффициент D снижается почти в 3 раза, а при введении соли с короткими метильными заместителями, остается практически неизменным по сравнению с бромсодержащим полимером.

Общепринятым способом оценки эффективности разделительных свойств мембранного материала является его позиция по отношению к верхней границе диаграммы Робсона (соотношение между коэффициентами проницаемости и селективности различных полимерных мембран по отношению к различным газам), определенной в 2008 г. [28], т.е. чем ближе полимер к границе, тем он более эффективен для выбранного процесса разделения.

На рис. 5а и 5б представлена зависимость селективности разделения пар газов CO2/N2 и СO2/CH4 от проницаемости целевого газа для различных материалов. Следует отметить, что функционализированный ПМП в обоих случаях расположен вблизи верхней границы диаграммы разделения, и демонстрирует более высокие газоразделительные характеристики по сравнению с исходным полимером.

Рис. 5.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были получены полимерные мембранные материалы на основе ПМП, содержащие четвертичные аммониевые соли –ТМА+-Br– и –ТЭА+-Br– в составе боковых заместителей. Полученные материалы сочетают повышенную идеальную селективность разделения пар газов CO2/N2 в 2–3 раза и CO2/CH4 в 1.5–2 раза при сохранении проницаемости на высоком уровне с высокой химической, термоокислительной и термической стабильностью.

Таким образом, модификация ПМП СО2-специфичными функциональными группами является перспективным способом создания эффективных мембранных материалов для использования в процессах разделения СО2-содежащих газовых смесей.

Список литературы

  1. Yirong Q. // J. Cleaner Production. 2022. V. 341. P. 130 648.

  2. Dietz T., Rosa E.A. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1997. V. 94. № 1. P. 175.

  3. Galeotti M., Salini S., Verdolini E. // Energy Policy. 2020. V. 136. P. 111052.

  4. Dutcher B., Fan M., Russell A.G. // ACS applied materials & interfaces. 2015. V. 7. № 4. P. 2137.

  5. Belaissaoui B., Willson D., Favre E. // Procedia Engineering. 2012. V. 44. P. 1191.

  6. Du N., Park H.B., Dal-Cina M.M., Guiver M.D. // Energy Environ. Sci. 2012. V. 5. P. 7306

  7. Melinda L. Jue, Ryan P. Lively // Reactive & Functional Polymers. 2015. V. 86. P. 88.

  8. Kratochvil A.M., Koros W.J. // Macromolecules. 2008. V. 41. P. 7920.

  9. Low B.T., Chung T.-S., Chen H., Jean Y., Pramoda K.P. // Macromolecules. 2009. V. 42. P. 7042.

  10. Park H.B., Han S.H., Jung C.H., Lee Y.M., Hill A.J. // J. Membr. Sci. 2010. V. 359. P. 11.

  11. Lin H., Wagner E. van, Swinnea J.S., Freeman B.D., Pas S.J., Hill A.J., Kalakkunnath S., Kalika D.S. // J. Membr. Sci. 2006. V. 276. P. 145.

  12. Morisato A., Pinnau I. // J. Membr. Sci. 1996. V. 121. № 2. P. 243.

  13. Merkel T.C., Freeman B.D., Spontak R.J., He Z., Pinnau I., Meakin P., Hill A.J. // Chem. Mater. 2003. V. 15. № 1. P. 109.

  14. Merkel T.C., Freeman B.D., Spontak R.J., He Z., Pinnau I., Meakin D., Hill A.J. // Science. 2002. V. 296. № 5567. P. 519.

  15. Yave W., Shishatskiy S., Abetz V., Matson S., Litvinova E., Khotimskiy V., Peinemann K.-V. // Macromol. Chem. Phys. 2007. V. 208. № 22. P. 2412.

  16. Morisato A., Pinnau I. // J. Membr. Sci. 1996. V. 121. № 2. P. 243.

  17. Wijmans J.G., Baker R.W. // J. Membr. Sci. 1995. V. 107. P.1.

  18. Sakaguchi T., Ito H., Masuda T., Hashimoto T. // Polymer. 2013. V. 54. P. 6709.

  19. Полевая В.Г., Гейгер В.Ю., Матсон С.М., Шандрюк Г.А., Шишацкий С.М., Хотимский В.С. // Высокомолек. соед. Б. 2019. Т. 61. № 5. С. 377.

  20. Polevaya V.G., Vorobei A.M., Pokrovskiy O.I., Shandryuk G.A., Parenago O.O., Lunin V.V., Khotimskiy V.S. // J. Phys. Chem. B. 2017. V. 11. P. 1276.

  21. Xiao M., Liu H., Idem R., Tontiwachwuthikul P., Liang Z. // Applied energy. 2016. V. 184. P. 219.

  22. Суровцев А.А., Петрушанская Н.В., Карпов О.П., Хотимский В.С., Литвинова Е.Г. Пат. 2 228 323 Российская Федерация. 2004.

  23. Хотимский В.С., Матсон С.М., Литвинова Е.Г., Бондаренко Г.Н., Ребров А.И. // Высокомолек. Соед. Сер. А. 2003. Т. 45. № 8. С. 1259.

  24. Wojdyr M. // J. Appl. Cryst. 2010. V. 43. P. 1126.

  25. Shishatskii A.M., Yampol’skii Yu.P., Peinemann K.-V. // J. Membr. Sci. 1996. V. 112. P. 275.

  26. Duan Y., Sun P., Zhang S., Yao Z., Luo X., Ye L.J. // Fuel Chem. Technol. 2015. V. 43. P. 1113.

  27. Plate N.A., Khotimskiy V.S., Teplyakov V.V., Antipov E.M., Yampolskiy Yu.P. // Polym. Sci. U.S.S.R. 1990. V. 32. P. 1053.

  28. Membrane Society of Australasia, Polymer Gas Separation Membrane Database, Available online: https://membrane-australasia.org/member-portal/ polymer-gas-separation-membrane-database/.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Мембраны и мембранные технологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал