Получение ультрафильтрационных мембран из композитов ПАН с гидрофильными частицами для выделения тяжелых компонентов нефти

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе были получены мембраны из ПАН с добавлением частиц оксида графена (ОГ), пиролизованного под воздействием ИК-излучения ПАН (ИК-ПАН-а) и наноалмазов (НА). Исследована структура пор полученных мембран. Показано, что добавление углеродных компонентов незначительно снижает средний размер пор мембран с 17 до 12–15 нм, что приводит к снижению проницаемости мембран по воде со 158 до 80.9–119.9 кг/м2 ч атм. При этом добавление частиц приводило к гидрофилизации поверхности – угол смачивания по воде снижался с 65° до 48°–55°, что способствовало увеличению потока растворов нефти в толуоле в 2–3 раза по сравнению с ПАН мембраной. В то же время, добавление ГО и ИК-ПАН-а способствовало значительному усилению необратимого засорения мембраны. С другой стороны, добавление наноалмазов не только позволило снизить общее засорение мембраны и повысить проницаемость по разделяемой смеси с 4.93 до 8.47 кг/м2 ч атм, но и позволяет восстанавливать более 96% потока чистого толуола. Задерживающая способность мембран с добавлением НА при фильтрации растворов нефти в толуоле 10 г/л составила 85–89%.

Об авторах

А. А. Юшкин

Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева

Автор, ответственный за переписку.
Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Москва

А. В. Балынин

Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева

Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Москва

А. П. Небесская

Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева

Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Москва

М. Н. Ефимов

Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева

Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Москва

Д. С. Бахтин

Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева

Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Москва

С. А. Баскаков

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. Ю. Канатьева

Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева

Email: Halex@ips.ac.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ганеева Ю.М., Юсупова Т.Н., Романов Г.В. // Успехи Химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 1034.
  2. Mullins O.C., Seifert D.J., Zuo J.Y., Zeybek M. // Energy & Fuels. 2013. V. 27. № 4. P. 1752.
  3. Sepideh Kashefi, Lotfollahi M.N., Shahrabadi Abbas // Heфтexимия. 2019. T. 59. № 6. C. 645.
  4. Юшкин А.А., Балынин А.В., Нехаев А.И., Волков А.В. // Мембраны и Мембранные Технологии. 2021. Т. 11. № 2. С. 155.
  5. Saufi S.M., Ismail A.F. // Carbon. 2004. V. 42. № 2. P. 241.
  6. Arias-Monje P.J., Lu M., Ramachandran J., Kirmani M.H., Kumar S. // Polymer. 2020. V. 211. P. 123065.
  7. Юшкин А.А., Балынин А.В., Ефимов М.Н., Муратов Д.Г., Карпачева Г.П., Волков А.В. // Мембраны и Мембранные Технологии. 2022. Т. 12. № 4. С. 286.
  8. Tsai H.-A., Chen Y.-L., Lee K.-R., Lai J.-Y. // Separation and Purification Technology. 2012. V. 100. P. 97.
  9. Drioli E., Giorno L. // Encyclopedia of Membranes. Springer. 2016.
  10. Scharnagl N., Buschatz H. // Desalination. 2001. V. 139. № 1. P. 191.
  11. Tran T.D., Mori S., Suzuki M. // Thin Solid Films. 2007. V. 515. № 9. P. 4148.
  12. Marbelia L., Mulier M., Vandamme D., Muylaert K., Szymczyk A., Vankelecom I.F.J. // Algal Research. 2016. V. 19 P. 128.
  13. Klaysom C., Hermans S., Gahlaut A., Van Craenenbroeck S., Vankelecom I.F.J. // Journal of Membrane Science. 2013. V. 445. P. 25.
  14. Апель П.Ю., Велизаров С., Волков А.В., Елисеева Т.В., Никоненко В.В., Паршина А.В., Письменская Н.Д., Попов К.И., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. № 2. С. 81.
  15. Miller D.J., Dreyer D.R., Bielawski C.W., Paul D.R., Freeman B.D. // Angewandte Chemie International Edition. 2017. V. 56. № 17. P. 4662.
  16. Rana D., Matsuura T. // Chemical Reviews. 2010. V. 110. № 4. P. 2448.
  17. Yang X., Zhang B., Liu Z., Deng B., Yu M., Li L., Jiang H., Li J. // Journal of Materials Chemistry. 2011. V. 21. № 32. P. 11908.
  18. Cheng B., Li Z., Li Q., Ju J., Kang W., Naebe M. // Journal of Membrane Science. 2017. V. 534. P. 1.
  19. Ismail N.H., Salleh W.N.W., Ismail A.F., Hasbullah H., Yusof N., Aziz F., Jaafar J. // Separation and Purification Technology. 2020. V. 233. P. 116007.
  20. Li Y., Huang S., Zhou S., Fane A.G., Zhang Y., Zhao S. // Journal of Membrane Science. 2018. V. 556. P. 154.
  21. Fang L.-F., Jeon S., Kakihana Y., Kakehi J., Zhu B.-K., Matsuyama H., Zhao S. // Journal of Membrane Science. 2017. V. 528. P. 326.
  22. Jiang J.-H., Zhu L.-P., Zhang H.-T., Zhu B.-K., Xu Y.-Y. // Journal of Membrane Science. 2014. V. 457. P. 73.
  23. Grushevenko E., Balynin A., Ashimov R., Sokolov S., Legkov S., Bondarenko G., Borisov I., Sadeghi M., Bazhenov S., Volkov A. // Polymers. 2022. V. 14. № 8. P. 1625.
  24. Ong C.S., Goh P.S., Lau W.J., Misdan N., Ismail A.F. Fouling and Scaling in Desalination // Desalination. 2016. V. 393. P. 2.
  25. Ayyaru S., Ahn Y.-H. // Journal of Membrane Science. 2017. V. 525. P. 210.
  26. Wang X., Zhao Y., Tian E., Li J., Ren Y. // Advanced Materials Interfaces. 2018. V. 5. № 15. P. 1 t701 427.
  27. Zhang J., Xue Q., Pan X., Jin Y., Lu W., Ding D., Guo Q. // Chemical Engineering Journal. 2017. V. 307. P. 643.
  28. Eremin Y., Grekhov A., Belogorlov A. // Membranes. 2022. V. 12. № 11. P. 1100.
  29. Liu Q., Huang S., Zhang Y., Zhao S. // Journal of Colloid and Interface Science. 2018. V. 515. P. 109.
  30. Пулялина А.Ю., Тян Н.С., Файков И.И., Полоцкая Г.А., Ростовцева В.А. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. № 5. С. 375.
  31. Yu D.-G., Teng M.-Y., Chou W.-L., Yang M.-C. // Journal of Membrane Science. 2003. V. 225. № 1. P. 115.
  32. Qiu J.-H., Zhang Y.-W., Zhang Y.-T., Zhang H.-Q., Liu J.-D. // Journal of Colloid and Interface Science. 2011. V. 354. № 1. P. 152.
  33. Li X., Fang X., Pang R., Li J., Sun X., Shen J., Han W., Wang L. // Journal of Membrane Science. 2014. V. 467. P. 226.
  34. Younas H., Bai H., Shao J., Han Q., Ling Y., He Y. // Journal of Membrane Science. 2017. V. 541. P. 529.
  35. Arthanareeswaran G., Sriyamuna Devi T.K., Raajenthiren M. // Separation and Purification Technology. 2008. V. 64 № 1. P. 38.
  36. Yan L., Li Y.S., Xiang C.B. // Polymer. 2005. V. 46. № 18. P. 7701.
  37. Zhang X., Fang X., Li J., Pan S., Sun X., Shen J., Han W., Wang L., Zhao S. // Journal of Colloid and Interface Science. 2018. V. 514. P. 760.
  38. Mochalin V., Shenderova O., Ho D., Gogotsi Y. // Nano-Enabled Medical Applications. 2020. P. 313.
  39. Krueger A., Lang D. // Advanced Functional Materials. 2012. V. 22. Functionality is Key. № 5. P. 890.
  40. Etemadi H., Yegani R., Seyfollahi M. // Separation and Purification Technology. 2017. V. 177. P. 350.
  41. Efimov M.N., Sosenkin V.E., Volfkovich Yu.M., Vasilev A.A., Muratov D.G., Baskakov S.A., Efimov O.N., Karpacheva G.P. // Electrochemistry Communications. 2018. V. 96. P. 98.
  42. Efimov M.N., Vasilev A.A., Muratov D.G., Baranchikov A.E., Karpacheva G.P. // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2019. V. 7. № 6. P. 103514.
  43. Юшкин А.А., Ефимов М.Н., Васильев А.А., Иванов В.И., Богданова Ю.Г., Должикова В.Д., Карпачёва Г.П., Бондаренко Г.Н., Волков А.В. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2017. Т. 59. № 6. С. 548.
  44. Lee W.H., Bae J.Y., Yushkin A., Efimov M., Jung J.T., Volkov A., Lee Y.M. // Journal of Membrane Science. 2020. V. 613. P. 118477.
  45. Ефимов М.Н., Жиляева Н.А., Муратов Д.Г., Васильев А.А., Юшкин А.А., Карпачева Г.П. // Журн. физической химии. 2023. Т. 91. № 1. С. 1.
  46. Bakhtin D., Bazhenov S., Polevaya V., Grushevenko E., Makaev S., Karpacheva G., Volkov V., Volkov A. // Membranes. 2020. V. 10. № 12. P. 419.
  47. Shulga Y.M., Baskakov S.A., Smirnov V.A., Shulga N.Y., Belay K.G., Gutsev G.L. // Journal of Power Sources. 2014. V. 245. P. 33.
  48. Mironova E.Yu., Ermilova M.M., Efimov M.N., Zemtsov L.M., Orekhova N.V., Karpacheva G.P., Bondarenko G.N., Zhilyaeva N.A., Muraviev D.N., Yaroslavtsev A.B. // Russian Chemical Bulletin. 2013. V. 62. № 11. P. 2317.
  49. Абаляева В.В., Николаева Г.В., Ефимов М.Н., Ефимов О.Н., Дремова Н.Н., Карпачёва Г.П., Муратов Д.Г. // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. № 11. С. 1567.
  50. Овчарова А.А., Василевский В.П., Борисов И.Л., Усоский В.В., Волков В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2016. Т. 6. № 4. С. 418.

Дополнительные файлы


© А.А. Юшкин, А.В. Балынин, А.П. Небесская, М.Н. Ефимов, Д.С. Бахтин, С.А. Баскаков, А.Ю. Канатьева, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».