ИСТИНА

В настоящее время нанопористые мембраны с диаметром пор 5-100 нм активно используются в мембранной технологии для проведения процессов ультра- и микрофильтрации, первапорации, подготовки попутного нефтяного газа и в качестве подложек при создании асимметричных мембран. Для разделения углеводородов из смесей попутного нефтяного газов используются полимерные мембраны, которые обладают высокой селективностью и низкой проницаемостью, но пластификация и деградация приводят к уменьшению селективности. В то же время нанопористые мембраны обладают высокой проницаемостью, но низкой селективностью, для увеличения селективности существует способ модификации керамических мембран алкилфосфоновыми кислотами за счет наличия на поверхности мембраны гидроксильных групп. Основной целью данной работы является увеличение селективности мембран анодного оксида алюминия по отношению к тяжелым углеводородам за счет изменения механизма диффузии путем модификации мембраны привитыми поверхностными соединениями. Для достижения данной цели были синтезированы и модифицированы мембраны анодного оксида алюминия. Полученные мембраны были изучены методами ИК и КР спектроскопии, а также методами газопроницаемости и газоселективности. Анодное окисление алюминия проводили в 0.3 М H2C2O4 при различных напряжениях. Непроанодированный алюминий стравливали в смеси 5 % HCl и 0.25 М CuCl2. После этого проводили удаление барьерного слоя в 25 масс. % растворе H3PO4. Полученные мембраны модифицировали путем продавливания 0,1 масс.% раствора октадецилфосфоновой кислоты в этаноле. Также мембраны модифицировали путем продавливания 5 об. % раствора ПДМС в толуоле после их модификации октадецилфосфоновой кислотой. Подтверждением модификации являются методы ИК- и КР-спектроскопии – в спектрах модифицированных мембран наблюдаются колебания функциональных групп –C–Н, в спектрах исходных мембран такие колебания отсутствуют. Была измерена газопроницаемость мембран, модифицированных алкилфосфоновыми кислотами с диаметром каналов 40, 65, 80 нм. По результатам измерений установлено, что наблюдается дополнительный вклад в проницаемость, который может быть связан с поверхностной диффузией. Однако такие мембраны не являются селективными для тяжелых углеводородов, поскольку преобладающим механизмом массопереноса является диффузия Кнудсена. В случае мембран с диаметром пор в селективном слое 10 нм после модификации происходит уменьшение проницаемости в 3,58 раз для бутана и 190 раз для метана, а селективность таких мембран для пар C4H10/CH4 и i-C4H10/CH4 возрастает до 9,04 и 4,35 соответственно. При этом происходит увеличение селективности по отношению к тяжелым углеводородам, относительно других газов, что свидетельствует об изменении механизма диффузии, за счет перекрывания канала алкильными группами. Измерена проницаемость мембран, модифицированных ПДМС, для данных мембран основным механизмом массопереноса является механизм растворения-диффузии, который является селективным по отношению к тяжелым углеводородам. Однако, проницаемость таких мембран уменьшается со временем в результате старения полимера. Селективность полученных мембран для пар газов C4H10/CH4 и i-C4H10/CH4 составила12,63 и 6,86 соответственно.