Создана полимерная мембрана,
которая в два раза лучше аналогов разделяет азот и углекислый газ, и в 60 раз
лучше пропускает последний.
Разработку можно будет использовать для экологически
чистого удаления углекислого газа из отработавших газов, выбрасываемых в
атмосферу при работе теплоэлектростанций и других промышленных предприятий.
Это, в свою очередь, поможет бороться с парниковым эффектом. Результаты
исследования, поддержанного грантом Президентской
программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Membrane Science.
Мембранная установка для исследования
газотранспортных свойств
Одна из основных причин парникового эффекта —
выбросы углекислого газа в атмосферу в результате работы теплоэлектростанций.
Предотвратить его попадание в окружающую среду могут помочь мембраны — пористые
полимерные материалы, которые используются, чтобы выделять углекислый газ из
дымовых газов и природного газа. Они задерживают безопасный для атмосферы азот
и хорошо пропускают углекислый газ, который затем удаляют с помощью системы
очистки и помещают в резервуары, откуда его можно извлекать для использования в
различных химических процессах.
Часто мембраны изготавливают из ацетата целлюлозы —
полимера на основе обычной растительной клетчатки, к которой присоединены
остатки уксусной кислоты. Однако увеличивающиеся темпы производства требуют
разработки новых мембран с улучшенными эксплуатационными характеристиками,
прежде всего проницаемостью и избирательностью (селективностью).
Сотрудники Института нефтехимического синтеза
имени А.В. Топчиева РАН (Москва) создали новый вид полимерной мембраны. Они заменили
основную целлюлозную цепь на полициклоолефиновую. Это цепь, в которой атомы
углерода соединены в сложные трёхмерные кольцевые структуры. Такие соединения
обладают высокой термической и химической стабильностью.
Изготовление плёнки для изучения газотранспортных
свойств
Далее учёные дополнительно ввели в состав полимера
сложноэфирные группы, содержащие атомы углерода и кислорода. Они повысили
способность материала связываться с углекислым газом и ускорили прохождение
последнего через мембрану. Так, по сравнению с мембраной из ацетата целлюлозы
новый материал в два раза лучше разделял углекислый газ и азот, а его
проницаемость по отношению к углекислому газу оказалась выше более чем в 60
раз. Поэтому разделение газов будет происходить эффективнее.
Авторы подчёркивают, что это неожиданный для них
результат. Как правило, существует закономерность: при росте проницаемости
падает селективность разделения, и наоборот — с увеличением качества
газоразделения снижается проницаемость. Введение в состав полимера
сложноэфирных групп привело к улучшению обоих параметров.
Работа в инертной атмосфере
«Полученный материал продемонстрировал
превосходные газоразделительные свойства. Структура нового полимера проста и
легка в получении — предложенные мембраны можно создавать из продуктов
нефтепереработки и традиционных акриловых мономеров, что делает их доступными.
Внедрение их в системы газовыведения будет способствовать снижению парникового
эффекта, вызванного выбросами теплоэлектростанций и других промышленных
предприятий. Мы планируем продолжать работы по разработке мембран на основе
данных полимеров. Сейчас проводятся испытания в условиях, приближенных к
промышленным», — рассказывает руководитель проекта,
поддержанного грантом РНФ, Евгения Бермешева, кандидат химических наук,
ведущий научный сотрудник лаборатории Химии нефти
и нефтехимического синтеза ИНХС РАН.
В исследовании принимали участие
сотрудники Первого Московского государственного медицинского университета
им. И.М. Сеченова и Московского государственного университета
им. М.В. Ломоносова.
Источник: пресс-служба РНФ.