Влияние геометрических параметров фильеры на структуру и транспортные свойства половолоконных мембран из полисульфона

Современное мембранное газоразделение основано на полимерных половолоконных мембранах, применение которых позволяет достигать высоких плотностей упаковки мембраны в газоразделительном модуле (более 10000 м^(2) / м^(3)). Эффективность технологии газоразделения существенно зависит от селективности и производительности полого волокна. Для получения композиционных газоразделительных половолоконных мембран с тонким разделительным слоем требуются высокопроницаемые подложки с оптимальной структурой: тонкопористый разделительный верхний слой, переходящий в поддерживающий слой губчатой структуры, не содержащей крупные пальцеобразные макропустоты. Структура половолоконных мембран, получаемых методом инверсии фаз, в основном определяется термодинамическими и кинетическими факторами, которым посвящено большое количество работ. Размерные параметры фильеры, определяющие, прежде всего, геометрию полого волокна, также оказывают влияние влияют на морфологию и транспортные свойства половолоконных мембран. Тем не менее, в литературе встречается очень малое количество исследований, направленных на изучение влияния конструкции фильеры и ее геометрических параметров на свойства половолоконных мембран. Сложность проведения данных исследований связана прежде всего с тем, что формовочная фильера является достаточно высокотехнологичным и дорогостоящим устройством, что затрудняет постановку систематических исследований с использованием серии фильер с различными параметрами. В рамках данного проекта впервые будет изготовлена серия лабораторных формовочных фильер (не менее трех) для изготовления представительных образцов половолоконных мембран из полисульфона (ПСФ) и изучения влияния геометрических параметров фильеры на результирующие свойства половолоконных мембран. Выбор состава формовочного раствора для получения половолоконных мембран из ПСФ будет базироваться на предварительных исследованиях формования и характеризации плоских мембран. Для понимания термодинамики процесса осаждения мембран будут построены трехкомпонентные фазовые диаграммы систем полимер/растворитель/осадитель, где будет использован N-метилпирролидон и водно-спиртовые растворы в качестве растворителя и осадителя, соответственно. Будут исследованы размер пор, морфология, газотранспортные, геометрические, механические свойства получаемых половолоконных мембран из ПСФ в зависимости от варьирования внешнего диаметра кольцевого отверстия, через которое экструдируется формовочный раствор, угла истечения из фильеры потока полимерного раствора и др. Данный проект направлен на выявление оптимальных составов формовочных растворов и параметров формования асимметричных пористых половолоконных мембран из ПСФ, устойчивых к трансмембранным давлениям до 30 атм и оптимальных для создания на их основе композиционных газоразделительных мембран.