Изменение структурных характеристик и состояния воды в композиционных полисульфоновых и полиэфирсульфоновых мембранах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены результаты интерпретации и анализа ИК-НПВО спектров композиционных ультрафильтрационных (УФ) мембран из полисульфона (ПС) и полиэфирсульфона (ПЭС) в воздушносухом и водонасыщенном состояниях с целью оценки структурных изменений активного слоя, вызванных статическим и динамическим водонасыщением. Сравнительный анализ ИК-спектров воздушносухого и водонасыщенного образцов установил, что в области скелетных колебаний частоты полос поглощения функциональных групп ПС и ПЭС не происходит смещений. Это позволяет утверждать о стабильности химической структуры матрицы активного слоя мембран данного типа. Проявление в ИК-НПВО спектрах УФ мембран воздушносухого состояния широкой полосы поглощения при ~3305 см–1 предполагает наличие в активном слое ПС и ПЭС суперпозиции различных OH--групп, участвующих в образованиях N-мерных водородных связей.

Относительные изменения формы и интенсивности полосы с высокочастотной стороны спектра для водонасыщенных образцов скрывают перераспределение водородных связей адсорбированной воды и ОН- – группами полиэтиленглиголя (ПЭГ), и позволяют предположить, что структура воды в поровом пространстве активного слоя мембраны существенно меняется, демонстрируя увеличение слабосвязанной “жидкой воды”. Уменьшение количества молекул ПЭГ является регулярным, вероятнее всего, при значительной гидратации молекул ПЭГ в адсорбированной воде и свидетельствует о частичном вымывании (выщелачивании), но не полном исчезновении.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. И. Лазарев

Тамбовский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: lazarev.sergey.1962@mail.ru
Россия, Советская, 106, Тамбов, 392000

Ю. М. Головин

Тамбовский государственный технический университет

Email: lazarev.sergey.1962@mail.ru
Россия, Советская, 106, Тамбов, 392000

Э. Ю. Яновская

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: lazarev.sergey.1962@mail.ru
Россия, Островитянова, 1, Москва, 117997

О. В. Долгова

Тамбовский государственный технический университет

Email: lazarev.sergey.1962@mail.ru
Россия, Советская, 106, Тамбов, 392000

И. В. Хорохорина

Тамбовский государственный технический университет

Email: lazarev.sergey.1962@mail.ru
Россия, Советская, 106, Тамбов, 392000

Список литературы

  1. Nazif A., Karkhanechi H., Saljoughi E. at el. // Journal of Water Process Engineering. 2022. V. 47. 102706. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102706
  2. Liu Y., Wang J. // J. Membr. Sci. 2020. V. 596. P. 1016. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117591
  3. Harris J.E. // Polysulfone. Engineering Thermoplastics. CRC Press. 2020.
  4. Kheirieh S., Asghari M., Afsari M. // Reviews in Chemical Engineering. 2018. V. 34. № 5 . P. 657. doi: 10.1515/revce-2017-0011
  5. Serbanescu O.S., Voicu S.I., Thakur V.K. // Materials today chemistry. 2020. V. 17. 100302. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100302
  6. Abdel-Karim A., Leaper S., Alberto M. et al. // Chemical Engineering Journal. 2018. V. 334. Р. 789. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.10.069
  7. Лазарев С.И., Хорохорина И.В., Филимонова О.С. и др. // Вестник технологического университета. 2024. Т.27. №7. С. 62.
  8. Ma Y., Shi F., Ma J. // Desalination. 2011. V. 272. №1–3. Р. 51. doi: 10.1016/j.desal.2010.12.054
  9. Zhu J., Liao J., Jin W. et al. // Reactive and Functional Polymers. 2019. № 138. Р.104. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2019.02.006
  10. Yu S., Zhua J., Liao J. et al. // Separation and Purification Technology. 2021. V. 257. 117874. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.117874
  11. Belfer S., Fainchtain R., Purinson Y. et al. // Journal of Membrane Science. 2000. V. 172. P. 113–124. https://doi.org/10.1016/S0376-7388(00)00316-1
  12. Sinha M.K., Purkait M.K. // Journal of Membrane Science. 2013. V. 437 P. 7. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.03.003
  13. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Хорохорина И.В. и др. // Исследования поверхностного ацетатцеллюлозного слоя в композиционных мембранах методом колебательной спектроскопии. Химическая физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 80. doi: 10.31857/S0207401X20090071
  14. Drzewinski M.A. // Properties of sulfonated polysulfone ionomers. Amherst: University of Massachusetts. 1982. https://doi.org/https://doi.org/10.7275/ahx7-wp52
  15. Naim R., Ismail A.F., Saidi H. et al. // Reg. Symp. on Membrane Science Technology. 2004. № 1. P. 21.
  16. Snyder G., Liang G.L., Strauss H.L. et al. // Biophysical Journal. 1996. V. 71. Р. 3186. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(96)79512-7
  17. Varga Z., Mihály J., Berényi S. et al. // Eur. Polym. 2013. V. 49. № 9. P. 2415. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.02.025
  18. Rozenberg M., Loewenschuss A., Marcus Y. // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 1998. V. 54. № 12. P. 1819. https://doi.org/10.1016/S1386-1425(98)00062-6
  19. Reddy Polu A., Kumar R. // E-Journal of Chemistry. 2011. V. 8. P. 347. https://doi.org/10.1155/2011/628790
  20. DuChanois R.M., Porter C.J., Violet C.E. et al. // Advanced Materials. 2021. V. 33. № 38. P. 2101312. https://doi.org/10.1002/adma.202101312
  21. Kataoka T., Kidowaki M., Zhao C. et al.// The J. of Physical Chemistry B. 2006. V. 48. № 110. P. 24377. https://doi.org/10.1021/jp0649246
  22. Луговской A.A., Поплавский Ю.Л., Сердюков В.И. и др. // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 5. С. 418.
  23. Abou-Alkheer M.M., Oraby H., El-Hefnawy M. et al. // Sciences. 2015. № 5. Р. 58.
  24. Салахов М.Х., Камалова Д.И., Харинцев С.С. // Ученые записки Казанского государственного университета. Сер.: Физ.-мат. науки. 2005. Т. 147. № 2. С. 116.
  25. Пейнтер П., Коулмен М., Кениг Дж. / Теория колебательной спектроскопии. Приложение к полимерным материалам. М. : Мир. 1986. 580 с.
  26. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Родионов Д.А. // Журнал физической химии. 2021. Т. 95. № 10. С. 1578.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Копии ИК-НПВО спектров образцов УФ ПС мембраны в 2-х спектральных областях от 500см–1 до1750 см–1 и от 2750 см–1 до 3750 см–1. (образцы: а – воздушносухой (нерабочий), б – водонасыщенный, в – рабочий)

Скачать (26KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Диаграмма приведенных пиковых интенсивностей полос поглощения при 2853 см–1, 1645 см–1, 3550 см–1 для образцов УФ ПС мембраны (образцы: а – воздушносухой (нерабочий), б – водонасыщенный, в – рабочий)

Скачать (13KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Копии ИК-НПВО спектров образцов УФ ПЭС мембраны в 2-х спектральных областях от 500 см–1 до 1750 см–1 и от 2750 см–1 до 3750 см–1 (образцы: а – воздушносухой (нерабочий), б – водонасыщенный, в – рабочий)

Скачать (29KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграмма приведенных пиковых интенсивностей полос поглощения при 2854 см–1, 1653 см–1, 3550 см–1 для образцов УФ ПЭС мембраны (образцы: а – воздушносухой (нерабочий), б – водонасыщенный, в – рабочий)

Скачать (12KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Микрофотография и трехмерный график полимерного дренажного слоя мембраны из полисульфона: а – сухой образец; б – рабочий образец

Скачать (46KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Микрофотография и трехмерный график полимерного дренажного слоя мембраны из полиэфирсульфона: а – сухой образец; б – рабочий образец

Скачать (39KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».