Модификация неорганических мембран нанокристаллитами пироуглерода
Модификация неорганических мембран нанокристаллитами пироуглерода
Модификация неорганических мембран нанокристаллитами
пироуглерода
А. П. Солдатов, О. П. Паренаго
В
настоящее время мембранное разделение жидких и газообразных смесей достаточно
широко используется в различных отраслях промышленности. Наряду с очевидными
достоинствами этого метода разделения: удовлетворительной селективностью,
технологичностью, ему присущи и определенные недостатки, к основным из которых
следует отнести достаточно быстрое снижение производительности, вплоть до
полной потери проницаемости вследствие образования отложений на стенках
транспортных пор мембран. Эти отложения приводят к формированию прочных
адсорбционных слоев, удаление которых является весьма трудоемкой процедурой.
Скорость
формирования пристеночных отложений и их устойчивость зависят от характера
взаимодействия молекул транспортируемой смеси с поверхностью поры. Поэтому
существенный интерес представляют две взаимосвязанные задачи: количественная
оценка данных взаимодействий и поиск возможных путей минимизации процесса
образования адсорбционных слоев на поверхности пор, в частности, путем
модификации их пористой структуры пироуглеродом [1].
Методика получения и исследования модифицированных мембран
В
работе использовали композиционные мембраны «TRUMEM» (ТЮ2 на пористой стали),
характеристика которых приведена в [2]. Нанесение пироуглерода проводили путем
пиролиза метана при 800 °С, причем условия экспериментов были подобраны так,
что диффузия метана в порах протекала в кнудсеновском режиме. Это обеспечивало
осаждение пироуглерода на поверхности пор. Для предотвращения нежелательной
термической деформации металлокерамических мембран использовали методику,
описанную в [1].
Исследование
пористой структуры мембран проводили методом динамической десорбционной
поромет-рии (ДДП) [3—5], который позволяет получать распределение пор по
радиусам г (РПР), используя кривые равновесной сушки мембран, предварительно
пропитанных адсорбатом (гептан, бензол, спирты и т.д.).
Для
изучения транспортных характеристик мембран были определены значения
коэффициента гидродинамической проницаемости (ГДП), которые получали на
фильтрационной установке по схеме «deadend» [6], используя декан и этиловый
спирт в качестве модельных флюидов. Подробно методики нанесения пироуглерода и
исследования пористой структуры и транспортных свойств мембран приведены в [2].
Исследование
нанокристаллитов пироуглерода методом рентгеновской фотоэлектронной
спектроскопии (РФЭС) проводили на спектрометре PHI 5500 ESCA фирмы Perkin Elmer
с использованием MgKa излучения (h = 1253,6 эВ) мощностью 300 Вт, 14 кВ.
Давление остаточных газов в измерительной камере составляло 8—9 • 10~10 торр.
Спектры высокого разрешения (ВР) снимали при энергии пропускания анализатора
11,75 эВ и плотности сбора данных 0,1 эВ/шаг; их обработку проводили
аппроксимацией нелинейным методом наименьших квадратов, с использованием
функции Гаусса—Лоренца. Коррекцию эффектов зарядки проводили калибровкой шкалы
энергий связи относительно углерода Cls — 285,0 эВ [7].
Электроповерхностные
свойства мембран исследовали методом потенциала течения с использованием
хлор-серебряных (Ag-AgCl) электродов [8]. В работе снимали зависимость | 
