Высокоселективный мембранный материал на основе политетрадецилметилсилоксана

В Институте нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН получили новую композиционную мембрану с тонким селективным слоем из политетрадецилметилсилоксана (ПТДМС), которая характеризуется высокой проницаемостью по углеводородам и селективностью разделения смеси бутан/метан. Методами дифференциальной сканирующей калориметрии и рентгенофазового анализа показана кристаллизация боковых алкильных цепей ПТДМС в близкую к гексагональной структуру в температурном диапазоне 5-15 °C. Степень кристалличности полимера при этом составила 13 масс.%. Фазовый переход материала селективного слоя сопровождался скачкообразным изменением проницаемости композиционной мембраны по отношению к газообразным алканам. Исследования сорбции, диффузии и проницаемости н-алканов и их смесей позволили предположить, что кристаллическая фаза ПТДМС «растворяется» в процессе сорбции и массопереноса газообразных алканов. Выявлено, что при 5°С при достижении давления бутана, этана и метана 0.5, 9 и 80 атм, соответственно, наблюдается переход ПТДМС в аморфное состояние. Индуцированное сорбатом «плавление» кристаллитов сопровождается необычными эффектами, которые наблюдаются для данного класса материалов впервые: кинетический гистерезис сорбции/десорбции газов и трехкратный скачок коэффициентов диффузии н-алканов. Также было выявлено, что повышение парциального давления углеводородов в смеси или общего давления смеси приводит к росту производительности мембраны при сохранении высокой селективности бутан/метан и этан/метан в смеси.

Результаты работы опубликованы в «Journal of Membrane Science» и могут быть использованы для разработки новых подходов к выделения органических паров из газовых смесей.

Источник: Пресс-служба ИНХС РАН