Тема 4. МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ И МЕМБРАННЫЙ КАТАЛИЗ В ХИМИИ, ЭНЕРГЕТИКЕ, ЭКОЛОГИИ: НОВЫЕ МЕМБРАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ МЕМБРАНЫ И ПРОЦЕССЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Выбрана оптимальная методика получения полимерных материалов на основе полувзаимопроникающих сеток. Получены композиционные материалы мембран на основе полисульфона (ПСФ), наполненного сетчатым полиэтиленимином (ПЭИ). Показано, что при увеличении концентрации ПЭИ в полисульфоне до 20 мас. % стойкость композита увеличивается, и мембранный материал становится нерастворимым в широком круге органических растворителей (время экспозиции 30 дней). Выявлена возможность применения мембранной композиции ПСФ/ПЭИ в качестве пористого подложечного материала для дальнейшего создания тонкослойных композиционных мембран с целью применения в мембранных контакторах газ - жидкость, газоразделении и других областях. Синтезированы и изучены мембранно-каталитические системы на основе новых наноструктурированных материалов, предназначенные для парового риформинга низших алифатических спиртов с получением водорода высокой степени чистоты, а также окислительного дегидрирования низших алканов в алкены, в частности этана в этилен. К таким материалам относится цеолитоподобный минерал состава Са₁₂Аl₁₄O₃₃ (обозначаемый обычно C12A7), называемый майенитом. Исследование каталитических свойств чистого и допированного медью майенита в процессах конверсии и парового риформинга метанола и этанола показало, что изученные катализаторы обладают заметной активностью в обоих процессах. Получены 1,2-дизамещенные полиацетилены, модифицированные CO₂-фильными группами, такими как четвертичные аммониевые соли алифатических третичных аминов различного строения. Изучена зависимость параметров селективного газо-/паропереноса и других физико-химических свойств синтезированных высокопроницаемых полимеров от структуры полимера, количественного содержания и химического строения функциональных групп. Результаты исследования могут быть положены в основу создания высокоэффективных мембран для улавливания СО₂ из различных промышленных газовых смесей. Разработаны новые подходы к применению полимерных мембран со сверхтонкими диффузионными слоями для разделения смесей низших углеводородов, и получены газоразделительные мембраны с плотным тонким селективным слоем на основе технологии производства трековых мембран. Дана оценка оптимальных условий разделения водно-спиртовых смесей микропористыми неорганическими мембранами на основе графита. Получены новые полимерные мембраны с тонким селективным непористым слоем на основе коммерческих пленок из Лавсана™ путем облучения ионами Ar с последующим травлением в растворе NaOH. Получены данные о проницаемости новых мембран для He, H₂, O₂, Ar, N₂, CH₄, CO₂ и смеси H₂/CH₄. Установлено, что применение УФ-сенсибилизации позволяет в 4 раза увеличить проницаемость исследуемых газов через мембрану на основе Лавсана™ относительно пленок, протравленных без предварительного УФ-облучения. Показано, что состав газовой смеси H₂/CH₄ не влияет на разделительные свойства исследуемых мембран, и фактор разделения смеси совпадает с идеальной селективностью газов. Получены экспериментальные данные о переносе паров метанола и воды в микропористых неорганических мембранах на основе интеркалированных графитов с плотностью 0,4 и 0,6 г/см³ при активности паров 0,1 и 0,8. Выявлено, что мембраны с плотностью 0,4 г/см³ практически неселективны, в то время как мембраны с плотностью 0,6 г/см³ проявляют водоселективные свойства; селективность вода/метанол составляет 3 - 4.