Новый экспресс метод исследования пористой структуры асимметричных половолоконных мембран в электрических полях высокой напряженности

Современное мембранное газоразделение основано на полимерных половолоконных мембранах. Это позволяет достигать высоких плотностей упаковки мембраны в газоразделительном модуле (более 10000 м2/м3), создавать многомодульные стационарные и малогабаритные передвижные мембранные разделительные установки. Эффективность технологии газоразделения существенно зависит от селективности и производительности полого волокна. Для получения композиционных половолоконных мембран с тонким разделительным слоем требуются высокопроницаемые подложки с контролируемой пористой структурой. Оптимизация такой пористой структуры невозможна без быстрого и надежного метода характеризации размеров транспортных пор мембраны. Поэтому тематика проекта по разработке и исследованию нового экспресс метода неразрушающего контроля пористой структуры асимметричных половолоконных мембран в электрических полях высокой напряженности представляется весьма актуальной. Суть нового метода заключается в том, что с помощью системы электродов в поровом пространстве мембраны возбуждается слабый электрический разряд с плотностью потока мощности порядка 50 мВт/см2. Измерения проводятся в мягких условиях при атмосферном давлении в воздушной среде. Генерируемый при этом поток заряженных частиц (например, электронов) движется сквозь поровое пространство мембраны под действием силы электрического поля и регистрируется в виде тока в цепи электродов. Создаваемый новый неразрушающий метод контроля пористой структуры позволяет сканировать характеристики половолоконной мембраны по длине с разрешающей способностью до 1 мм. Результатом единичного измерения характеристик мембраны является зависимость величины силы тока от координаты по длине исследуемого образца половолоконной мембраны. В рамках данного исследования будет найдена корреляционная зависимость силы тока от среднего размера транспортных пор, измеренных традиционными методами порометрии (порометрия по принципу взаимного вытеснения жидкостей). Важным преимуществом данного подхода является возможность выявления участков мембраны, содержащих дефекты и обладающих повышенной проводимостью. Природа возникающих дефектов может быть изучена в дальнейшем с применением современных разрушающих методов анализа морфологии мембран, в том числе просвечивающей электронной микроскопией с послойным микротомированием образцов. Выявленная природа дефектов позволит на фундаментальном уровне оптимизировать процесс направленного формирования требуемой пористой структуры половолоконной мембраны и интенсифицировать фундаментальные исследования в области разработки новых высокоселективных (бездефектных) половолоконных мембран.