|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Мембраны анодного оксида алюминия для проведения процессов разделения в жидкой средедипломная работа (Бакалавр)
- Научные руководители: Петухов Д.И., Елисеев А.А.
- Автор: Булдаков Д.А.
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2011
- Аннотация: В последние десятилетия процессы очистки и разделения газовых и жидкостных смесей становятся одним из наиболее приоритетных исследовательских направлений. Среди различных неорганических материалов, используемых для изготовления мембран, следует выделить анодный оксид алюминия, который, благодаря уникальным особенностям своей структуры (узкое распределение пор по размеру, низкая извилисть пор), сравнительной простоте и дешевизне получения, а также возможности синтезировать мембраны с заданными параметрами (диаметр пор и толщина пленки) является прекрасным кандидатом при создании мембран для разделения смесей жидкостей и газов. Однако в ряде случаев проведение процессов микро- и ультрафильтрации является требовательным по отношению к химической стабильности и деградационной устойчивости материала мембраны, кроме того, необходимо знать условия, в которых можно проводить регенерацию мембран. В связи с этим в рамках данной работы была исследована возможность применения мембран анодного оксида алюминия (АА) для проведения процессов разделения в жидкой фазе (в частности, процессов микрофильтрации и диализа белков). В работе были синтезированы мембраны АА окислением металлического алюминия по методике одностадийного окисления при высоких напряжениях («hard anodization», а также в 0,1М растворе H3PO4 при 160V (AAp)), а также двухстадийным окислением в 0,3М растворе H2SO4 при 25V (AAs) и 0,3М растворе H2C2O4 при 40V (AAo). После анодирования для удаления металлической подложки использовался 10%-ный раствор Br2 в метаноле, либо смесь состава 0,5М CuCl2 и 1,4М HCl. Для создания сквозной пористости барьерный слой удалялся в 5%-ой H3PO4 при температуре 60°С. Исследование химической стабильности мембран АА показало, что образцы гораздо более устойчивы к кислым средам, чем к щелочным, при этом диапазон значений pH, в котором не происходит растворения мембраны, лежит в интервале от 2 до 10. Обнаружено, что скорость растворения мембраны определяется количеством примесей в стенках пор, абсорбированных из раствора электролита в процессе анодирования. Кроме того, химическая стабильность синтезированных мембран может быть повышена путем отжига при температурах, превышающих температуру кристаллизации оксида алюминия. При исследовании жидкостной проницаемости мембран АА с использованием чистых растворителей с различной динамической наблюдается линейная зависимость проницаемости от обратной динамической вязкости протекающей жидкости, что является доказательством реализации механизма Пуазейля при течении жидкости через мембрану. В соответствии с результатами экспериментов по фильтрации частиц с использованием в качестве модельных объектов микросфер полиметилметакрилата было установлено, что полное отсечение наблюдается для частиц с диаметром, равным диаметру пор, а полное пропускание для частиц, размеры которых в 3 раза меньше диаметра пор. Диализные процессы на мембранах АА были исследованы на примере диффузии молекул BSA (bovine serum albumin). Максимальная скорость диффузии в том случае, когда поверхность стенок пор и молекулы белка имеют противоположные заряды (pH=7), тогда как при pH 4 и 10 наблюдается ее снижение, обусловленное электростатическим отталкиванием одноименно заряженных молекул белка и поверхности стенок пор. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования мембран АА и фильтрационных модулей на их основе, обладающих высокой химической стабильностью, возможностью многоразовой эксплуатации и высокой эффективностью, в процессах разделения в жидкой среде.
- Добавил в систему: Петухов Дмитрий Игоревич