Прогнозирование разделительной способности непористых мембран

На основе молекулярно-статистических методов разработан алгоритм моделирования полимерных мембран с привлечением пакета программ GROMACS, в котором для достижения неподвижности слоя полимера в моделируемой ячейке две из координат центральных звеньев полимера фиксировались. Проведен анализ силовых полей спиртов на предмет описания коэффициентов диффузии в водных растворах. На основе силового поля с наилучшим описанием была получена структура молекул поливинилового спирта. Проведены исследование адсорбции воды на мембране из поливинилового спирта, исследование сорбционной способности пленки полимера к компонентам водно-органических и органических смесей. В работе использовали пленку поливинилового спирта (в сшитом и несшитом виде), по результатам исследований которой проведено сравнение с имеющимися данными, что позволило подтвердить достоверность используемого метода. Полученные данные по сорбции смесей, соответствующие равновесному ограниченному набуханию пленки полимера, использовали для определения состава жидкости сорбируемой пленкой полимера методом газовой хроматографии для оценки селективности. На основе разработанного метода оценки селективности сорбционной способности полимеров, использующихся для создания непористого селективного слоя композиционных мембран, по отношению к компонентам смеси жидкостей с помощью газовой хроматографии, который основывается на методе газовой хроматографии в свободном пространстве над продуктом (HSGC - Headspace gas chromatography). Проведены тестовые исследования сорбционной способности полимера на примере поливинилового спирта в виде пленки. Показано, что состав десорбируемых из полимера паров отличается от состава жидкой фазы, что позволяет сделать качественные и количественные оценки о сорбционной способности и селективности полимера по отношению к компонентам смеси. Разработана математическая модель расчета рабочей поверхности непористых мембран и оптимальных условий проведения процессов разделения. На основе разработанной модели создан программный модуль "Программный комплекс для моделирования процессов первапорации и проектирования мембранных модулей".