Кафедра мембранной технологии
Российский химико-технологический университет
им. Д.И. Менделеева
Российский химико-технологический университет
им. Д.И. Менделеева
Кандидатские и докторские диссертации
Петухов Дмитрий Игоревич
Влияние микроструктуры на процессы массопереноса в мембранах анодного оксида алюминия
Год защиты: 2013
Научный руководитель: Елисеев А.А.
Место выполнения работы: Кафедра наноматериалов Факультета наук о материалах и в лаборатории
неорганического материаловедение кафедры неорганической химии Химического факультета федерального
государственного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Московский
государственный университет имени М.В. Ломоносова»
Место защиты: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Научная новизна работы: 1. Предложена методика формирования мембран анодного оксида алюминия с заданной
микроструктурой, позволяющая добиться воспроизводимой проницаемости мембран для диапазона диаметров пор
5-300 нм и толщин 10 - 300 мкм. Методика основана на контроле напряжения анодирования, заряда, протекшего в
процессе окисления, и химическом травлении барьерного слоя с электрохимическим детектированием момента
открытия пор. Контроль толщины мембраны осуществляется по заряду, протекшему в процессе анодирования.
Диаметр пор мембраны регулируется напряжением анодирования, а также определяется продолжительностью
травления барьерного слоя. Полное открытие пор без растравливания стенок достигается использованием
электрохимического детектирования момента открытия пор.
2.Установлено, что основным механизмом переноса газа через мембраны является кнудсеновская диффузия. При
увеличении диаметра пор наблюдается увеличение вклада вязкого потока в транспорт газа, а увеличение давления
для конденсирующихся газов приводит к появлению компоненты поверхностной диффузии и дальнейшей
конденсации газов в порах мембраны. Показано, что капиллярная конденсация в каналах мембраны приводит к
существенному (более 20 раз) увеличению проницаемости, обусловленному образованием жидкой пленки и
возникновением дополнительного давления под мениском жидкой фазы. Показано, что селективность мембран
также может быть повышена при переходе от кнудсеновского механизма диффузии к механизму капиллярной
конденсации за счет блокировки пор конденсирующимся компонентом.
3.Показано, что в процессе формирования пористой структуры образуются тупиковые поры, количество которых
растет с увеличением продолжительности окисления, что значительно снижает газопроницаемость мембран (до 15%
от теоретического значения, рассчитанного в приближении механизма диффузии Кнудсена для мембран толщиной
320 мкм, полученных при напряжении 40В в 0.3М щавелевой кислоте). Предложена модель, объясняющая влияние
процесса упорядочения пористой структуры на сквозную пористость и газопроницаемость мембран и основанная
на ветвлении пор на границах областей с упорядоченным расположением пор в ходе формирования доменной
структуры и случайном ветвлении пор для неупорядоченных областей. В соответствии с предложенной моделью
проведена оценка количества тупиковых пор, формирующихся в структуре оксидной пленки. Показано, что для
увеличения проницаемости мембран следует использовать подход, связанный с двухстадииным анодированием,
который позволяет добиться увеличения проницаемости мембраны более чем два раза относительно проницаемости
мембран, синтезированных в тех же условиях с использованием одностадийного подхода.
4.С использованием комбинации методов измерения газопроницаемости и растровой электронной микроскопии
проведен расчет количества дочерних пор, образующихся из единичной поры в процессе изменения напряжения
анодного окисления. Количественно подтверждена гипотеза о ветвлении поры на п частей при уменьшении
напряжения в процессе анодирования в \п раз. Однозначно установлено, что увеличение напряжения анодирования
в \п раз приводит к прорастанию только одной пор йзйи блокировке остальных. Таким образом, определены
оптимальные условия, необходимые для формирования высокопроницаемых мембран анодного оксида алюминия,
обладающих асимметричной пористой структурой, в которых мелкопористый слой отвечает за селективность, а
слой с большим диаметром пор - за механическую прочность мембраны.
5.Исследована жидкостная проницаемость мембран анодного оксида алюминия. Показано что данные мембраны
обладают достаточно высокой проницаемостью до 70 л/(м -атм-час) по воде, сравнимой с такими коммерчески
доступными аналогами, как MF Millipore и трековыми мембранами из поликарбоната и полиэтилентерефталата.
Установлено, что мембраны стабильны в органических средах, в то же время, при течении водных растворов через
мембраны анодного оксида алюминия наблюдается их деградация, связанная с протеканием процессов
растворения/переосаждения материала мембраны. Предложен механизм деградации мембран анодного оксида
алюминия при различных рН раствора, протекающего через поры. Показано, что повышение стабильности мембран
анодного оксида алюминия в водных средах оказывается возможным за счет модификации поверхности стенок пор
углеродом методом химического осаждения из газовой фазы.
Плиско Татьяна Викторовна
Получение,структура и свойства органоминеральных ультрафильтрационных мембран на основе полисульфона
Год защиты: 2015
Научный руководитель: д.х.н., профессор Бильдюкевич Александр Викторович
Место выполнения работы: В Государственном научном учреждении " Институт физико-органической химии
Национальной академии наук Беларуси"
Место защиты: Государственное научное учреждение " Институт физико-органической химии Национальной
академии наук Беларуси"
Научная новизна работы: Диссертационной работы заключается в установлении влияния природы и
молекулярной массы диспергирующего полимера на выход и размер частиц МУНТ в ДМАА, в установлении
зависимости вязкостных и оптических свойств многокомпонентных полимерных систем на основе ПСФ от
концентрации добавок неорганических соединений, что позволило разработать новые способы модификации
капиллярных мембран. Разработаны и созданы четыре новых типа органоминеральных мембран и исследованы их
структура и транспортные характеристики в зависимости от химической природы и концентрации добавок
неорганических соединений. Научная новизна и практическая значимость работы подтверждены регистрацией
заявки на выдачу патента на изобретение № а 20111304 «Способы получения органоминеральной мембраны».
Поляков Александр Михайлович
Аморфные тефлоны AF-новые материалы для органофильной первапорации
Год защиты: 2005
Научный руководитель: Д.Х.Н., профессор Ямпольский Ю.П.
Место выполнения работы: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Место защиты: Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Научная новизна работы: Изучены транспортные характеристики (проницаемость, селективность, величины
равновесной сорбции) в аморфных тефлонах AF при первапорации ряда жидких пенетрантов различной природы и
их смесей. Показано, что сополимер с большим содержанием диоксолового компонента и большим свободным
объемом (AF 2400) более проницаем для жидкостей. При этом величины равновесной сорбции жидкостей также
увеличиваются с увеличением содержания диоксолового компонента в полимере. В рассмотренном ряду
пенетрантов величины проницаемости и коэффициентов диффузии меняются сходным образом, что указывает на
преобладание диффузионного механизма разделения при первапорации через перфторированные материалы AF.
Экспериментально получены значения кажущихся энергий активации проницаемости и теплоты сорбции. Показано,
что при сопоставимых величинах в AF 1600 существенно больше, чем в AF 2400, что, по-видимому, обусловлено
различными энергетическими барьерами диффузии. Транспортные параметры аморфного тефлона AF 2400
характеризуются высокой стабильностью во времени. Изучение первапорации модельных азеотропных смесей,
дополненное исследованиями методами ИК-спектроскопии и квантово-химических расчетов, показало роль
самоассоциатов, ассоциатов пенетрантов и комплексов с материалом мембраны в механизме разделения.
Практическая ценность: Показана перспективность использования аморфного тефлона AF 2400 в качестве
органоселективного мембранного материала при решении следующих задач: очистка сточных вод от низкокипящих
органических соединений (на примере выделения метиленхлорида из водных растворов); разделение азеотропных
смесей (на примере разделения модельных азеотропных смесей ацетон-хлороформ и метанол-хлороформ);
разделение бинарных смесей хлорметанов.
Поляков Юрий Сергеевич
Ультра- и микрофильтрация в половолоконных аппаратах с образованием осадка на поверхности мембран
Год защиты: 2004
Научный руководитель: К.Ф.-М.Н., старший научный сотрудник Казенин Д.А.
Место выполнения работы: Московский государственный университет инженерной экологии
Место защиты: Московский государственный университет инженерной экологии
Научная новизна работы: Впервые разработана математическая модель процесса осадкообразования в УФ и МФ
половолоконных фильтрах с НФП, учитывающая изменение толщины слоя осадка частиц на поверхности мембран
не только во времени, но и по глубине фильтра. Впервые исследован адсорбционно-пептизационный (АП) механизм
образования осадка на полупроницаемых полых волокнах и проведено его сравнение страдиционным механизмом,
где скорость образования осадка прямо пропорциональна произведению проницаемости мембраны на
концентрацию частиц. Путем сравнения с экспериментальными данными установлено, что кинетика процессов
ультра- и микрофильтрации в ПВ фильтрах с НФП подчиняется АП механизму образования осадка. Предложена и
расчетным путем обоснована новая схема организации процессов ультра- и микрофильтрации в ПВ фильтрах с
НФП, в которой очищенный продукт включает в себя не только пермеат, но и фильтрат, полученный в результате
адсорбции частиц на поверхности мембран. Впервые показано, что, в отличие от других типов УФ и МФ аппаратов,
в ПВ фильтрах с НФП увеличение адсорбционной способности мембран по отношению к частицам суспензии
должно приводить не к снижению производительности аппарата, а к ее увеличению. На основе модельных расчетов
установлено, как размер пор, коэффициент отсечки и длина участка поры, на котором происходит постепенное
закупоривание, влияют на производительность ПВ фильтра. Показано, что использование в тупиковых ПВ фильтрах
с НФП мембраны со средним размером пор, превышающим диаметр отсечки частиц, позволит повысить объем
получаемого очищенного раствора за счет использования процесса постепенного закупоривания на начальной
стадии только в схемах с циклами мембранного разделения не более 30 минут. С использованием теории
аппроксимации для пограничного слоя поверхностных сил установлено, что коэффициент адсорбции частиц к
поверхности мембраны должен практически линейно расти с ростом проницаемости, в то время как коэффициент
пептизации практически линейно падает. На основе разработанной математической модели получены достаточно
простые инженерные формулы для технологического расчета ПВ фильтров с НФП, предложены основы
конструктивного и технологического оформления процесса с увеличенным выходом очищенного раствора и
разработаны основные положения методики технологического расчета таких фильтров.
Практическая ценность: Теоретически обоснована принципиально новая технологическая схема проведения
процессов ультра- и микрофильтрации в ПВ фильтрах с НФП, использующая адсорбционную способность
поверхности полупроницаемых полых волокон для повышения выхода очищенного продукта. Даны рекомендации
производителям ПВ мембран в части того, какими свойствами (коэффициенты адсорбции, пептизации, отсечки,
средний размер пор и т.п.) должны обладать мембраны для повышения эффективности ПВ фильтров с
НФП.Разработаны принципиальная технологическая схема установок на основе ПВ фильтров с НФП и основные
положения по проектированию и технологическому расчету таких установок.
Полянская Наталия Борисовна
Разработка оптимальных схем разделения смесей обратным осмосом
Год защиты: 1984
Научный руководитель: к.т.н., доцент Кочергин Н.В.
Место выполнения работы: МХТИ им. Д.И. Менделеева, кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Место защиты: МХТИ им. Д.И. Менделеева
Научная новизна работы: Предложена методика технологического расчета обратноосмотических аппаратов
рулонного типа, основанная на использовании метода эмпирических корреляций. Получено корреляционное
уравнение, позволяющее рассчитывать гидравлическое сопротивление многосекционных обратноосмотических
установок в зависимости от скорости движения потока разделяемой смеси в канапе с сепарирующей сеткой.
Разработан модифицированный алгоритм метода Марквардта для оценивания параметров в многооткликовых
математических моделях, исключающий случаи вырождения метода Марквардта в градиентный и позволяющий
учесть априорную информацию о параметрах. Создан комплекс программ по идентификации математических
моделей процессов разделения смесей в рулонных аппаратах. С его использованием по данным экспериментальных
исследований проведена идентификация параметров в математических моделях, описывающих процессы разделения
бинарных и многокомпонентных растворов электролитов и водного раствора капролактама, получены
регрессионные уравнения прейскурантных стоимостей рулонных обратноосмотических установок. На основе
принципов системного анализа развит общий подход к разработке оптимальных технологических схем разделения
смесей методом обратного осмоса. В рамках автоматизированной системы анализа и синтеза химико-
технологических систем (АСАС ХТС) SINSYS кафедры кибернетики МХТИ им. Д.И.Менделеева создана
подсистема, позволяющая проводить анализ и синтез оптимальных технологических схем разделения жидких
смесей методом обратного осмоса.
Практическая ценность: Разработанная методика синтеза и анализа оптимальных технологических схем разделения
смесей методом обратного осмоса, комплекс программ по автоматизированному анализу и синтезу оптимальных
технологических схем внедрены в НИИХиммаше. Ожидаемый экономический эффект составляет 50 тыс. рублей.
Комплекс алгоритмов и программ по идентификации параметров в математических моделях передан лаборатории
математического моделирования ГрозНИИ (г. Грозный), внедрен в лаборатории химической кинетики и выбора
оптимальных контактных аппаратов ВНИПИГаз (г.Баку); и успешно эксплуатируется. Ожидаемый экономический
эффект составляет 50 тыс. рублей. Разработана оптимальная технологическая схема регенерации капролактама из
сточных вод производства капрона и проведен анализ ее функционирования при изменении технологических
параметров. Результаты переданы на Волжский завод синтетического волокна. Разработана оптимальная
технологическая схема переработки нитратно-сульфатных сточных вод производства цеолитного катализатора
"Микроцеокар - 12", включающая отделение концентрирования методом обратного осмоса. Разработанная схема
принята ГрозНИИ в качестве альтернативного варианта при создании проекта переработки стоков Ишимбайского
завода цеолитных катализаторов. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной схемы составляет
330 тыс. рублей в год.
Праценко Владимир Евгеньевич
Ацетатцеллялозные ультрафильтрационные мембраны с улучшенными функциональными характеристиками:
получение, модификация, использование
Год защиты: 1991
Научный руководитель: д.х.н., профессор Капуцкий Ф.Н.
Место выполнения работы: БГУ им. В.И. Ленина
Место защиты: БГУ им. В.И. Ленина
Научная новизна работы: Впервые определена связь между параметром растворимости ряда органических
соединений и проницаемостью АЦ пленочных материалов, формируемых из этих сред; исследовано влияние
неорганических солей, вводимых в формовочные растворы Щ в диметилформамиде, на вязкостные свойства
растворов, их надмолекулярную структуру и характеристики мембран. Обнаружено специфическое влияние хлорида
кальция и установлен механизм образования открытопористой структуры у мембран, получаемых из растворов АЦ
в системе диметилформамидхлорид кальция. Исследовано влияние условий фазового разделения и последующих
технологических стадий обработки на свойства пленок. Показана возможность целенаправленного регулирования
селективных свойств АЦ мембран за счет введения в полимерную матрицу малых добавок умеренно гидрофобных
соединений класса олигопипериленов. Предложен метод "мягкой" деэтерификации АЦ пленок, позволяющий
получать гидратцеллюлоэные мембраны с низкой неспецифической адсорбционной способностью к белкам и
ферментам. Разработан новый подход к структурной трансформации плотных водонепроницаемых пленок в
пористые мембраны посредством модификационной обработки термолабильных метилированных
поливинилтетразолов, диспергированных в материале мембраны.
Практическая ценность: Разработка процессов получения и организации на их основе опытно-промышленного
производства шести типов высокопроизводительных ультрафильтрационных ацетат- и гидратцеллюлозных мембран
(торговая марка "Мифил") превосходящим по своим функциональным характеристикам промышленные аналоги. В
настоящее время разработанные мембраны эффективно эксплуатируются на ряде промышленных предприятиях
страны (Волгоградский, Бобруйский, Кременчугский, Мозырский биохимические заводы) на линиях по
производству лекарственных, пищевых и парфюмерных препаратов, содержащих настои женьшеня и родиолы
розовой.
Прокунин Сергей Викторович
Детритизация воды методом химического изотопного обмена водорода с водой в контактных устройствах
мембранного типа.
Год защиты: 2010
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Растунова Ирина Леонидовна
Место выполнения работы: Работа выполнена в ГОУ ВПО «Российский химико-технологический университет
имени Д. И. Менделеева».
Место защиты: Защита состоится 30 сентября на заседании диссертационного совета Д 212.204.09 в РХТУ им. Д. И.
Менделеева (125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, дом. 20, корпус 1) в конференц-зале ИМСЭН-ИФХ в 15 часов.
Научная новизна работы: Получена база массообменных характеристик по эффективности ХИО на прогиво- точной
колонне с КУМТ в широкой области давлений и температур. Представлены результаты определения проницаемости
мембраны МФ-4СК по во- де с использованием методики изотопных меток в диапазоне температур Т=298- 343 К.
Показано, что перенос воды через мембрану проходит по молекулярному механизму. Найдено, что модификация
мембраны МФ-4СК путем обработки растворами солей металлов и ее последующая регенерация азотной кислотой
позволяет увеличить проницаемость по воде до 2,5 раз. Показано, что эффективность массообмсна в процессе ХИО
в КУМТ изменяется пропорционально проницаемости мембраны.
Практическая ценность: Показано, что мембрана МФ-4СК после однократного цикла «модификация- регенерация» в
присутствии ионов металлов не снижает проницаемость по воде по сравнению с исходной. Показано, что
проведение нескольких циклов «модификация-регенерация» мем- браны МФ-4СК позволяет повысить
эффективность массообмена ХИО в КУМТ. Продемонстрирована устойчивая работа установки ХИО на основе
КУМТ с ниж- ним узлом обращения потоков при горизонтальном расположении колонны изо- топного обмена.
Полученные в настоящей работе экспериментальные данные по массообмену мо- гут быть использованы для
расчета установок детритизации водных потоков раз- личного назначения.
Прохоров Игорь Александрович
Очистка воды Каспийского моря от примесей бора и промышленное получение воды питьевого качества
Год защиты: 2009
Научный руководитель: д.т.н. Десятов Андрей Викторович ФГУП "Центр Келдыша"
Место выполнения работы: "Исследовательский центр имени М. В. Келдыша"
Место защиты: РХТУ имени Д. И. Менделеева
Научная новизна работы: 1. Впервые предложена методика расчета соотношения различных форм бора в
зависимости от величины рН для слабоконцетрированных по бору растворов. Расчетным путём найдено
соотношение комплексов бора В(ОН)4 и В(ОН)3 в растворе в зависимости от величины рН. 2. Установлено, что в
процессах очистки воды от примесей бора селективность выделения бора на низконапорных обратноосмотических
мембранах зависит от соотошения содержания химических форм бора В(ОН)4 и В(ОН)3. Увеличение
задерживающей способности мембраны (селективности) по отношению к соединениям бора достигшается при
перехожде борной кислоты В(ОН)3 в моноборат-ион. 3. Дано обоснование закономерности изменения
селективности низконапорной обратноосомтической мембраны в зависимости от перераспределения различных
форм бора в растворе и в зависимости от температуры раствора. 4. Экспериментально установлено, что содержание
бора в исходной воде в диапозоне концентраций 2,5020,5 мг/л на селективность низконапорной
обратноосмотической мембраны по бору и его соединениям не влияет и селективность мембраны определяется
только соотношением форм находения бора в растворе. 5. Посредством математической обработки данных
экспериментальных исследований по излучению влияния рН и етмпературы на селективность низконапорной
обратноосмотической мембраны по бору, впервые получены эмпирические зависимости для расчета селективности
мембраны по отношению к соединениям бора в широком диапозоне изменения рН при разных температурах.
Практическая ценность: 1. Массив значений селективности низконапорной мембраны по бору,определенный по
эмпирическим зависимостям, полученным математической обработкой экспериментальных данных, послужил
основой для разработки схемы удаления бора из воды Каспийского моря до предельно-допустимой концентрации
(0,5 мг/л), и может быть рекомендован в качестве методологической основы для разработки технологических схем
извлечения мокропримесей бора на низконапорных обратноосмотических мембранах из природных вод в
диапозоне температур 5-25 градусов. 2.
Пулялина Александра Юрьевна
Исследование физико-химических и транспортных свойств мембран на основе полигетероариленов
Год защиты: 2012
Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Тойкка Александр Матвеевич
Место выполнения работы: Работа выполнена на кафедре химической термодинамики и кинетики химического
факультета Санкт-Петербургского государственного университета.
Место защиты: Защита состоится «17» мая 2012 года в 15 часов на заседании совета Д 212.232.40 по защите
докторских и кандидатских диссертаций при Санкт- Петербургском государственном университете по адресу:
199004, Санкт- Петербург, Средний проспект В.О., д.41/43, БХА
Научная новизна работы: Установлено влияние полимерных наночастиц на транспортные свойства
первапорационных мембран на примере модифицирования поли-[4,4 -бис(4 .У-фенокси)- дифенилсульфон]-имид-
1.3-бис(3,4-дикарбоксифенокси)-бензола добавками сополимера анилина и антраниловой кислоты. Показано, что
введение полимера-модификатора приводит к одновременному увеличению селективности и проницаемости при
разделении смеси вода-изонропанол; Проведено исследования термического превращения поли(метилен-бис-
антраниламид)-4.4 -дифенилоксидикарбоновой кислоты в полибснз-3,1-оксази нон-4: Установлено, что процесс
термического превращения приводит к изменению морфологии и формированию избыточного свободного объема,
что способствует увеличению эффективности разделении как жидких, так и газовых смесей в процессах
первапорации и газоразделения; Изучено влияние остаточного амидного растворителя Л-метилпирролидона на
физико-химические и транспортные свойства мембран; Показано, что удаление остаточного растворителя приводит
к уменьшению свободною объема и гидрофобизации поверхност и мембраны, что способствует падению
проницаемости.
Практическая ценность: Разработаны новые мембраны на основе композитов полимер-полимерный модификатор,
обладающие улучшенными транспортными свойствами по сравнению с немодифицированными мембранами. Путем
термического превращения получены высокоэффективные газоразделительные и первапорационные мембраны из
полибензоксазинона. Созданы композиционные мембраны на основе селективного слоя пол и карбамида,
нанесенного на пористую подложку из полифениленоксида, для получения чистого изопропанола в процессе
дегидратации. Результаты первапорационного разделения могут быть рекомендованы для совершенствования
технологий очистки спиртов. Данные о газоразделепии могут быть применены для разделения многокомпонентных
газовых смесей различного состава, в частности, для выделения кислорода из воздуха, водорода из природного
газа и очистки природного газа от примесей азота.
Родионова Ирина Анатольевна
Пористая структура и проницаемость неорганических мембран
Год защиты: 2004
Научный руководитель: д.х.н., професскор Волков В.В., к.т.н. Школьников Е.И.
Место выполнения работы: Институт нефтеорганического синтеза им. Топчиева РАН
Место защиты: Институт нефтеорганического синтеза им. Топчиева РАН
Научная новизна работы: На основе метода ДДП разработаны: метод кумулятивной проницаемости для получения
распределения транспортных пор по радиусам; метод расчетной проницаемости для оценки максимального радиуса
транспортных пор и относительного вклада групп пор разного размера, в том числе дефектов в коэффициент ГДП.
Новым методом расчетной проницаемости из распределения пор по радиусам получена в аналитическом виде
зависимость коэффициента ГДП от максимального радиуса транспортных пор, что позволяет оценить вклад разных
групп пор, в том числе дефектов, в проницаемость паров и жидкостей. Изучены температурные зависимости
коэффициента ГДП для неполярных флюидов и получена ниспадающая зависимость от температуры. Изучены
температурные зависимости коэффициента ГДП для вязких флюидов и получены немонотонные (с максимумом)
зависимости от температуры.
Практическая ценность: Предложен метод модификации промышленных композитных мембран пироуглеродом и
разработан способ контроля среднеинтегрального и максимального размера транспортных пор селективного слоя
модифицируемой пироуглеродом мембраны. Методы кумулятивной и расчетной проницаемости могут быть
использованы для определения морфологических и функциональных параметров промышленных композитных
неорганических мембран.
Рухадзе Шота Шалвович
Совершенствование процессов разделения с применением мембран при производстве соков и безалкогольных
напитков
Год защиты: 1987
Научный руководитель: д.х.н.,профессор Старов В.М.
Место выполнения работы: Московский технологический институт пищевой промышленности
Место защиты: Московский технологический институт пищевой промышленности
Научная новизна работы: Впервые проведены исследования процесса концентрирования экстрактов растительного
сырья, применяемых при производстве напитка "Байкал", с помощью полупроницаемых мембран. Теоретически
установлены и экспериментально подтверждены закономерности концентрирования экстрактов методом обратного
осмоса. На основании проведенных теоретических исследований получены зависимости для определения
продольной скорости потока, касательного напряжения на поверхности мембран и толщины неперемешивающего
пограничного слоя при наложении пульсирующего давления в межмембранном канале. Экспериментально
исследовано влияние наложенного пульсирующего давления на кинетику улътрафильтрации виноградного сока.
Исследованы физико-химические свойства экстрактов травы зверобоя и солодкового корня, элеутерококка и их
влияние на процесс мембранного концентрирования. Предложена методика расчета параметров аппарата для
концентрирования экстрактов методом обратного осмоса. Предложены технологические схемы производства
концентрата для напитка "Байкал" с применением мембранной технологии.
Практическая ценность: В результате проведенных исследований доказана и реализована возможность
концентрирования, многокомпонентных водно-спиртовых экстрактов с помощью отечественных
ацетатцеллюлозных мембран. Предложен новый способ получения концентрата для напитка "Байкал" с применением
обратного осмоса. Использование предложенного способа позволяет получить целевой продукт более высокого
качества, снизить потери спирта и энергозатраты. Экономический эффект от внедрения предложенного способа на
Московском заводе напитков и концентратов составит 85 тыс. рублей в год. Составлена методика и программа
расчета на ЭВМ, прогнозирования промышленной микрофильтрации виноградного сока. Произведена
реконструкция серийного фильтр-пресса ПР6-365*365*44/13с для осуществления тангенциальной микро- и
ультрафильтрации. Экономический эффект от внедрения опытного образца реконструированной установки
составит 150 тыс. рублей в год.
Рыжих Виктория Евгеньевна
Развитие методов предсказания транспортных параметров полимерных материалов с помощью базы данных
Год защиты: 2014
Научный руководитель: Ямпольский Ю.П.
Место выполнения работы: Институт нефтеорганического синтеза им. Топчиева РАН
Место защиты: ИНХС РАН
Научная новизна работы: Значительно переработана существующая в ИНХС в лаборатории мембранного
газоразделения База данных. В новой версии химическая структура мономерного звена полимеров оцифрована и
представлена в виде молекулярного грифа. Это позволяет использовать Базу данных как инструмент для проверки
различных гипотез и исследования связи между химической структурой и физико-химическими (мембранными)
свойствами полимеров. В качестве метода разбиения мономерного звена полимера на структурные фрагменты
рассмотрены метод модификации атомных вкладов, использованный для анализа газотранспортных параметров
отдельных классов полимеров,а также метод связевых вкладов,не применявшийся ранее для полимеров. Проведено
сравнение этих двух методов по предсказательной способности. Показано, что метод разбиения на связи дает
предсказаня большей точности, чем метод модификации атомных вкладо. Это моно объяснить тем, что метод
связевых вкладов учитывает больше особенностей строения структуры полимера. С использованием групповых
вкладов, характерных для большенства блоков, таких как фрагменты диаминов и диангидридов в полиимидах,
найдены инкременты для новых диангидрида и диамина, входящие в высокопроницаемые полиимиды с внутренней
пористостью (PIM-PI). Значения найденных инкрементов объясняют весьма высокую газопроницательность этих
полимеров, наиболее высокую среди всех изученных полиимидов. Впервые на широком массиве данных для
стеклообразования полимеров различных классов рассмотрена зависимость коэффициентов проницаемости и
диффузии по различным газам от величины размера элемента свободного объема vh в полимерах по данным
метода аннигиляция позитронов. Продемонстрированы согласующиеся с моделью свободного объема линейной
зависимости lgP и lgD от 1/vh, , причем их углы наклона коррелируют с молекулярными размерами свободного
объема vh (например, политриметилсилилпропин (ПТМСП)) наблюдается отклонение от этой зависимости,
связанные с открытостью «пор» в этих полимерах, что указывает на возможность использования таких полимеров
как мембранных материалов с термодинамической селективность.
Практическая ценность: Практическая значимость работы связана главным образом с тем, что в ней предложены
новые, более надежные методы для поиска и предсказнаия мембранных материалов с улучшенными свойствами для
транспорта газов.
Саббатовский Константин Георгиевич
Структурные характеристики обратноосмотических мембран и механизм селективности по отношению к
многокомпонентным растворам электролитов
Год защиты: 1991
Научный руководитель: д.т.н., профессор Чураев Н.В.
Место выполнения работы: Институт физической химии Академии Наук СССР
Место защиты: Институт физической химии Академии Наук СССР
Научная новизна работы: Показано, что селективность ацетатцеллюлозных мембран по отношению к разбавленным
растворам электролитов зависит от заряда поверхности пор. Регулированием рН разделяемого раствора можно
воздействовать на ионную селективность мембраны. Выявлено влияние неионогенного ПАВ на фильтрационные и
селективные характеристики мембран в результате изменения свойств поверхности ее пор. Для анизотропных
мембран предложен метод определения электрического сопротивления селективного слоя, что позволяет
определить его структурные параметры. Предложенный метод может быть использован для сравнительной
характеристики мембран и прогноза их селективных свойств.
Практическая ценность: