Gas Transport Properties of Vinylidene Fluoride-Tetrafluoroethylene Copolymers

A. Yu. Alentiev; Алентьев А. Ю.; R. Yu. Nikiforov; Никифоров Р. Ю.; I. S. Levin; Левин И. С.; D. A. Tsarev; Царев Д. А.; V. E. Ryzhikh; Рыжих В. Е.; D. A. Syrtsova; Сырцова Д. А.; N. A. Belov; Белов Н. А.

doi:10.31857/S2218117223060020

Газотранспортные свойства сополимеров винилиденфторида и тетрафторэтилена

Авторы: Алентьев А.Ю.¹, Никифоров Р.Ю.¹, Левин И.С.¹, Царев Д.А.¹, Рыжих В.Е.¹, Сырцова Д.А.¹, Белов Н.А.¹
Учреждения:
1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Выпуск: Том 13, № 6 (2023)
Страницы: 494-504
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/2218-1172/article/view/231901
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223060020
EDN: https://elibrary.ru/HXWIQG
ID: 231901

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе изучено влияние содержания групп тетрафторэтилена (ТФЭ) на газотранспортные свойства сополимеров винилиденфторида и тетрафторэтилена. Получены экспериментальные значения коэффициентов проницаемости P и диффузии D для газов H₂, He, N₂, O₂, CO₂, а также низших углеводородов CH₄, C₂H₄ и C₂H₆ и рассчитаны их коэффициенты растворимости S. Найдено, что значения коэффициентов растворимости СО₂ и С₂Н₄ отклоняются от корреляционной прямой зависимости lgS от потенциала Леннарда-Джонса и предложено объяснение этого эффекта на основе моделей облегченного транспорта. Установлено, что повышение содержания групп ТФЭ приводит к существенному увеличению коэффициентов проницаемости исследуемых пенетрантов преимущественно за счет возрастания их коэффициентов диффузии. Так, для Не и Н₂ коэффициент проницаемости увеличивается приблизительно в 2.5 раза, для СО₂ – в 3 раза, для аргона, кислорода, метана и этилена – в 3.5 раз, а для азота и этана – в 4.4 раза соответственно, что в сочетании с хорошими пленкообразующими свойствами и коммерческой доступностью позволяет рассматривать исследованные сополимеры как перспективные материалы для получения композиционных газоразделительных мембран.

Ключевые слова

мембранное газоразделение, поливинилиденфторид, проницаемость, селективность, диффузия, облегченный транспорт

Список литературы

Михайлин Ю.А. // Термоустойчивые Полимеры и Полимерные Материалы; Профессия: Санкт-Петербург, 2006.
Каргин В.А., Кабанов В.А. // Энциклопедия полимеров; Энциклопедии. Словари. Справочники; Советская энциклопедия: Москва, 1972. V. 1.
Каргин В.А., Кабанов В.А. // Энциклопедия полимеров; Энциклопедии. Словари. Справочники; Советская энциклопедия: Москва, 1977. V. 3.
Мулдер М. // Введение в мембранную технологию. Мир: Москва, 1999.
McKeen L. // Permeability Properties of Plastics and Elastomers, Fourth Edition.; Elsevier William Andrew: Amsterdam; Boston, 2017.
Логинов Б.А., Виллемсон А.Л., Бузник В.М. // Российские фторполимеры: история, технологии, перспективы; [б. и.]: Москва, 2013.
ГaлoПoлимep https://halopolymer.ru/(accessed 2023-06-30).
Фтopoплacт-2M https://halopolymer.ru/upload/ iblock/0b7/kmxymyfdld8b5ckokp0hn02jh3igpd8f.pdf (accessed 2023-06-30).
Фтopoплacт-42 https://halopolymer.ru/upload/ iblock/874/jknjk53syfhehg9i28lgnsprvbigip4f.pdf (accessed 2023-06-30).
Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. V. 43. № 5. P. 1126–1128.
Ruland W. // Acta Cryst. 1961. V. 14. № 11. P. 1180–1185.
Yampolskii Yu., Belov N., Alentiev A. // J. Membrane Science. 2020. V. 598. P. 117779.
Wu A.X., Drayton J.A., Smith Z.P. // AIChE J. 2019. V. 65. № 12. P. e16700.
Alentiev A.Y., Ryzhikh V.E., Syrtsova D.A., Belov N.A. // Uspekhi Khimii. 2023. V. 92. № 6. P. RCR5083.
Teplyakov V.V., Durgaryan S.G. // Vysokomolekularnye Soedineniya A. 1984. V. 26. № 7. P. 1498–1505.
Teplyakov V., Meares P. // Gas Separation & Purification. 1990. V. 4. № 2. P. 66–74.
Erdni-Goryaev E.M., Alentiev A.Yu., Bondarenko G.N., Yaroslavtsev A.B., Safronova E.Yu., Yampolskii Yu.P. // Pet. Chem. 2015. V. 55. № 9. P. 693–702.
Алентьев А.Ю. // Бутлеров. сооб. 2016. Т. 48. № 12. C. 60–64.
Alentiev D.A., Nikiforov R.Yu., Rudakova M.A., Zarezin D.P., Topchiy M.A., Asachenko A.F., Alentiev A.Yu., Bolshchikov B.D., Belov N.A., Finkelshtein E.Sh., Bermeshev M.V. // J. Membrane Science. 2022. V. 648. P. 120340.
Abraham M.H., Gola J.M.R., Cometto-Muniz J.E., Cain W.S. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2000. V. 2. № 10. P. 2067–2070.
Grate J.W., Abraham M.H. // Sensors and Actuators B: Chemical. 1991. V. 3. № 2. P. 85–111.
Abraham M.H., Whiting G.S., Doherty R.M., Shuely W.J. // J. Chromatography A. 1991. V. 587. № 2. P. 213–228.
Strickland S., Ocon L., Zhang A., Wang S., Eddula S., Liu G., Tirumala P., Huang J., Dai J., Jiang C., Acree W.E., Abraham M.H. // Physics and Chemistry of Liquids. 2021. V. 59. № 2. P. 181–195.
Wilson A., Tian A., Dabadge N., Acree W.E., Varfolomeev M.A., Rakipov I.T., Arkhipova S.M., Abraham M.H. // Struct Chem. 2013. V. 24. № 6. P. 1841–1853.
ACD/Percepta ABSOLV Database.
Kochervinskii V.V. // Polym. Sci. Ser. C. 2008. V. 50. № 1. P. 93–121.
Ruan L., Yao X., Chang Y., Zhou L., Qin G., Zhang X. // Polymers. 2018. V. 10. № 3. P. 228.
Han Y., Ho W.S.W. // J. Membrane Science. 2021. V. 628. P. 119244.
Liu J., Zhang S., Jiang D., Doherty C.M., Hill A.J., Cheng C., Park H.B., Lin H. // Joule. 2019. V. 3. № 8. P. 1881–1894.
Kang Y.S., Kim J.H., Won J., Kim H.S. // Solid-State Facilitated Transport Membranes for Separation of Olefins/Paraffins and Oxygen/Nitrogen. In Materials Science of Membranes for Gas and Vapor Separation; Yampolskii Y., Pinnau I., Freeman B., Eds.; John Wiley & Sons, Ltd: Chichester, UK, 2006. P. 391–410.
Rea R., De Angelis M., Baschetti M. // Membranes. 2019. V. 9. № 2. P. 26.
Petropoulos J.H. // Mechanisms and Theories For Sorption and Diffusion of Gases in Polymers. In Polymeric Gas Separation Membranes; Paul D.R., Yampolskii Yu.P., Eds.; CRC Press: Boca Raton, 1994. P. 17–82.
Alentiev A.Yu., Yampolskii Yu.P., Shantarovich V.P., Nemser S.M., Platé N.A. // J. Membrane Science. 1997. V. 126. № 1. P. 123–132.
Bondar V.I., Freeman B.D., Yampolskii Yu.P. // Macromolecules. 1999. V. 32. № 19. P. 6163–6171.
Belov N., Nikiforov R., Polunin E., Pogodina Yu., Zavarzin I., Shantarovich V., Yampolskii Yu. // J. Membrane Science. 2018. V. 565. P. 112–118.
Belov N.A., Zharov A.A., Shashkin A.V., Shaikh M.Q., Raetzke K., Yampolskii Yu.P. // J. Membrane Science. 2011. V. 383. № 1–2. P. 70–77.
Nikiforov R., Belov N., Zharov A., Konovalova I., Shklyaruk B., Yampolskii Yu. // J. Membrane Science. 2017. V. 540. P. 129–135.