IR-Spectroscopic Investigations of Adsorbed Water and Structural Changes in Hydrophobic and Hydrophilic Microfiltration Membranes

S. I. Lazarev; Лазарев С. И.; Yu. M. Golovin; Головин Ю. М.; D. N. Konovalov; Коновалов Д. Н.; E. Yu. Yanovskaya; Яновская Э. Ю.; D A. Rodionov; Родионов Д. А.

doi:10.31857/S0044185623700183

ИК-спектроскопические исследования адсорбированной воды и изменения структуры в гидрофобных и гидрофильных микрофильтрационных мембранах

Авторы: Лазарев С.И.¹, Головин Ю.М.¹, Коновалов Д.Н.¹, Яновская Э.Ю.², Родионов Д.А.¹
Учреждения:
1. Тамбовский государственный технический университет
2. Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова
Выпуск: Том 59, № 2 (2023)
Страницы: 155-160
Раздел: НАНОРАЗМЕРНЫЕ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ
URL: https://bakhtiniada.ru/0044-1856/article/view/134343
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044185623700183
EDN: https://elibrary.ru/SYOOBZ
ID: 134343

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе методами ИК-спектроскопии НПВО исследованы влияния адсорбированной воды на структурную эволюцию в ПВДФ слое композитных гидрофобной МФФК-3 и гидрофильной МФФК-3Г мембранах. Установлено, что молекулы адсорбированной воды инициируют конформационную перестройку полимерных молекул ПВДФ слоя гидрофильной мембраны, в то же время конформация полимерных молекул ПВДФ слоя гидрофобной мембраны не претерпевает изменения. Проведена деконволюция полос поглощения валентных колебаний ОН-групп с использованием четырех гауссинов. По частотам пиков гауссинов была рассчитана энергия и выполнена классификация Н-связей адсорбированной воды. Показано, что структура адсорбированной воды с энергиями водородных связей Е(_ОН) = 42.8 кДж/моль, энергией Е(_ОН) = 35.7 кДж/моль, Е(_ОН) = 17.9 кДж/моль, Е(_ОН) = 14 кДж/моль представляет собой “кластеры” с тремя или четырьмя Н-связями. Величины энергий Е(_ОН) = 17.9 кДж/моль, Е(_ОН) = 10.6 кДж/моль, Е(_ОН) = 16.8 кДж/моль и Е(_ОН) = 14 кДж/моль отвечают ОН-связям димерных и мономерных молекул воды. Сделан вывод, что структура адсорбированной воды в ПВДФ слое может быть охарактеризована смешенной моделью водородных связей, состоящей из мономерных, димерных молекул и ассоциатов-кластеров с энергиями Н-связей от 10.6 о 42.8 кДж/моль. Сравнительный анализ ИК-спектров НПВО водонасыщенных образцов указывает на то, что молекулы адсорбированной воды в межфазном пространстве ПВДФ “полимер–вода” гидрофобной мембраны не образуют слой связанной воды, а в гидрофильной мембране вода входит в структуру молекул, образуя слой связанной воды.

Ключевые слова

ПВДФ-слой, поверхность, конформация, адсорбированная вода, кластеры, мономеры, димеры

Список литературы

Сейтжанова М.А., Яшник С.А., Исмагилов З.Р. и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2020. Т. 28. № 5. С. 494. https://doi.org/10.15372/KhUR20202550
Абдуллин И.Ш., Ибрагимов Р.Г., Зайцева О.В. и др. // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 21. С. 168.
Тринеева О.В., Рудая М.А., Гудкова А.А. и др. // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. 2018. № 4. С. 187.
Федотова А.В., Шайхиев И.Г., Дряхлов В.О. и др. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 5. С. 16.
Васильева В.И., Голева Е.А., Селеменев В.Ф. и др. // Журн. физической химии. 2019. Т. 93. № 3. С. 428.
Уррам, Салем Р., Гаффар А. и др. // Электрохимия. 2020. Т. 56. № 7. С. 639. https://doi.org/10.31857/S0424857020060092
Котов В.В., Нетесова Г.А., Перегончая О.В. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10. Вып. 2. С. 208.
Шиповская А.Б. Фазовый анализ систем эфир целлюлозы-мезофазогенный растворитель. Автореф. дис. … докт. техн. наук. С.: Ин-т, 2009. 41 с.
Shiryaeva R.N., Kudasheva F.H., Shafigullina D.I. // Chemistry. 2015. № 3(34). P. 20.
Davydova O.K., Deryabin D.G., Registan G.I. // Microbiology. 2007. V. 76. P. 266.
Владипор: сайт ЗАО НТЦ Владипор. [Электронный ресурс]. URL: http://www.vladipor.ru/catalog/show/ (дата обращения: 07.02.2022).
Кочервинский В.В. // Успехи химии. 1996. Т. 65. № 10. С. 936.
Medeiros K.A.R., Rangel E.Q., Sant’anna A.R. et al. // Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP Energies nouvelles. Institut Français du Pétrole (IFP). 2018. V. 73. P. 48. https://doi.org/10.2516/ogst/2018058
Cai X., Lei T., Sun D. et al. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 15382. https://doi.org/10.1039/c7ra01267e
Мавринская Н.А., Лесин Л.А., Баумгартен М. и др. // Вестник ЮУрГУ. 2008. № 7. С. 80.
Живулин В.Е., Жеребцов Д.А., Песин Л.А. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 8. С. 80.
Li Q., Zhao J., He B. et al. // APL Materials. 2021. V. 9. P. 010902. https://doi.org/10.1063/5.0035539
Ким К.Дж., Рейнольдс Н.М., Хсу С.Л. // Макромолекулы. 1989. № 22. С. 4395.
Водородная связь / под ред. Соколова Н.Д. М.: Наука, 1981. 288 с.
Юхневич Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды. Москва: Наука, 1973. 196 с.
Chaplin M. WATER. 2009. V. 1. P. 1.
Popescu C.M., Singurel G., Popescu M.C. et al. // Carbohydr. Polym. 2009. V. 77. P. 851.
Лазарев С.И., Головин Ю.М., Ковалев С.В. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 5. С. 534.