Получение хемостойких нанофильтрационных целлюлозных мембран из растворов в ионных жидкостях

Создание и исследование транспортных свойств хемостойких нанофильтрационных мембран на основе целлюлозы растворным методом за счет подбора состава формовочного раствора на основе ионной жидкости и апротонного растворителя в качестве сорастворителя. В 2017 г. изучено влияние температуры на растворение целлюлозы в ионных жидкостях, находящихся в твердом ([Emim]Cl) и жидком ([Emim]OAc) агрегатном состоянии при комнатной температуре. Найдено, что минимальной температурой растворения целлюлозы для обеих ионных жидкостей является 80°С. Кроме того, эксперименты по растворению показали, что остывание раствора целлюлозы в [Emim]Cl уже на 0,5°С приводит к его кристаллическому расслоению, что делает невозможным на данном этапе практическое использование растворов целлюлозы в [Emim]Cl для формования композиционных нанофильтрационных мембран. Также в ходе работы была предложена методика дегазации формовочных растворов целлюлозы в [Emim]OAc для предотвращения возникновения дефектов в получаемых мембранах. Найден оптимальный способ подготовки мембран, уменьшающий усадку целлюлозного слоя, что позволило исключить его отслаивание от нетканой полиэфирной подложки. Изучены нанофильтрационные свойства всех сформованных композиционных целлюлозных мембран. Показано, что увеличение концентрации целлюлозного формовочного раствора приводит к росту коэффициента задержания мембраной красителя (Remazol Brilliant Blue R) и к снижению проницаемости апротонного растворителя (ДМФА). Так как способность удерживать целевые компоненты является ключевым параметром для нанофильтрационных мембран, для дальнейшей работы была выбрана концентрация целлюлозы в формовочном растворе, равная 14%, что позволило достичь максимальных коэффициентов задержания. Исследование влияния состава осадительной ванны показало, что использование в качестве коагулянта как изопропанола, так и водных растворов ДМСО, приводило к формованию мембран с высокими нанофильтрационными характеристиками. Композиционные нанофильтрационные мембраны, полученные из 14%-ных растворов целлюлозы в [Emim]OAc и осажденные 20%-ным водным раствором ДМСО, охарактеризованы с точки зрения проницаемости апротонных жидкостей (ДМФА, N-метилпирролидона и ДМСО), содержащих удерживаемый анионный краситель (Remazol Brilliant Blue R). Эксперименты показали, что ДМСО из-за своей высокой вязкости имел наименьшую проницаемость через композиционные целлюлозные нанофильтрационные мембраны, но, с другой стороны, вследствие более высокой полярности обеспечивал наибольший коэффициент задержания красителя, достигающий 85%.