«Изменения внутренней структуры»: российские учёные создали новый метод получения промышленных фильтрующих мембран

Российские химики создали новую технологию получения мембранных фильтров, которые применяются в целом ряде отраслей — для фильтрации воды, отделения сероводорода от природного газа, при создании аккумуляторов и т. д. Опытным путём учёные установили, что полученные ими материалы не уступают, а в чём-то даже превосходят импортные образцы таких мембран. В перспективе технология может найти промышленное применение.

• Gettyimages.ru
• © Vladimir Zapletin

Учёные из Института химии растворов РАН с коллегами из ИНХС РАН и ИВС РАН разработали новую методику получения фильтрующих мембран из полипропилена. Внедрение технологии в перспективе поможет заменить импорт таких материалов, которые сегодня часто закупаются российскими компаниями за рубежом. Об этом RT сообщили в Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в Journal of Membrane Science.

Как отметили авторы работы, сегодня фильтрующие мембраны из полипропилена — высокопрочного недорогого полимера — применяются в ряде отраслей. Они служат для очистки воды и пищевых продуктов, отделения сероводорода от природного газа, являются составными частями аккумуляторов и т. д. Однако производство в России подобных материалов ограничено, поэтому в основном в стране используются импортные аналоги.

Авторы работы применили новый метод получения мембран. Сначала учёные приготовили горячую однородную смесь из полипропилена и растворителя. Затем из полученного раствора сформировали тонкую плёнку и охладили её, опустив в другую жидкость — осадитель. В результате специалисты получили мембраны с пористой структурой.

По словам учёных, они также хотели выяснить, как различные осадители влияют на процесс формирования структуры мембраны, её проницаемость, прочность и другие характеристики. Для этого специалисты в качестве образцов использовали различные жидкости: воду, изопропанол, 1-гексанол и 1-деканол, которые по-разному взаимодействуют с компонентами полимерного раствора.

• Gettyimages.ru
• © Michał Chodyra

«В результате выполненных исследований было показано, что в случае воды формируется поверхностный слой с мелкими порами, изопропанол и 1-гексанол экстрагируют, то есть извлекают растворитель из полимерного раствора, а 1-деканол, наоборот, проникает в него. Поэтому при переходе от воды к изопропанолу, 1-гексанолу и 1-деканолу пористость и размер пор на поверхности мембраны увеличиваются. Также мы доказали, что изменения внутренней структуры мембран являются следствием различной скорости охлаждения полимерного раствора при его погружении в разные осадители», — рассказал RT научный сотрудник ИХР РАН, кандидат химических наук Андрей Баско.

Полученные мембраны не уступают импортным аналогам по прочности, а по проницаемости даже превосходят некоторые образцы, отмечают авторы работы. Как показали эксперименты, очистка одного литра жидкости от частиц, размер которых в 100 раз меньше сечения человеческого волоса, занимает всего одну минуту, если пропускать её через мембрану диаметром в 10 см.

Кроме того, разработанные мембраны не усаживаются при нагревании. Это означает, что они сохраняют высокую пористость и транспортные свойства и могут использоваться даже при температурах до 100 °С. Новая технология позволяет выпускать мембраны с разными размерами пор, поэтому материал может найти самое различное применение в промышленности и других сферах.

Источник