Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров
Модификацию мембран пироуглеродом проводили карбонизацией полиизоцианата, ацетата целлюлозы и Na-соли карбоксиметилцеллюлозы при 750 °С. Воду от красителей очищали баромембранным методом при давлении от 0,1 до 1,1 МПа. Коэффициент задерживания и удельная производительность модифицированных мембран д...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Химия и технология воды |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160799 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров / В.В. Гончарук, Л.В. Дубровина, Д.Д. Кучерук, А.О. Самсони-Тодоров, В.М. Огенко, И.В. Дубровин // Химия и технология воды. — 2016. — Т. 38, № 3. — С. 291-299. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160799 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Гончарук, В.В. Дубровина, Л.В. Кучерук, Д.Д. Самсони-Тодоров, А.О. Огенко, В.М. Дубровин, И.В. 2019-11-19T18:13:17Z 2019-11-19T18:13:17Z 2016 Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров / В.В. Гончарук, Л.В. Дубровина, Д.Д. Кучерук, А.О. Самсони-Тодоров, В.М. Огенко, И.В. Дубровин // Химия и технология воды. — 2016. — Т. 38, № 3. — С. 291-299. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160799 628.1.16:544.725.2:66-96:54-126:661.183.122 Модификацию мембран пироуглеродом проводили карбонизацией полиизоцианата, ацетата целлюлозы и Na-соли карбоксиметилцеллюлозы при 750 °С. Воду от красителей очищали баромембранным методом при давлении от 0,1 до 1,1 МПа. Коэффициент задерживания и удельная производительность модифицированных мембран для прямого алого колеблются соответственно от 37 до 99,99% и от 1,8 до 36 дм³/(м²•ч). Для мембран с карбонизированными эфирами целлюлозы коэффициент задерживания бриллиантового зеленого варьируется от 19 до 78,5%, а удельная производительность в зависимости от давления и продолжительности фильтрования изменяется от 8,1 дм³/(м²• ч) до ~ 1 м³/(м²•ч). Модифікацію мембран пірокарбоном проводили карбонізацією поліізоціаната, ацетату целюлози та Na-солі карбоксіметілцелюлози при 750 °С. Очищення води від барвників проводили баромембранним методом при тиску від 0,1 до 1,1 МПа. Коефіцієнт затримування і питома продуктивність у модифікованих мембран для прямого ясно-червоного коливається відповідно від 37 до 99,99% і від 1,8 до 36 дм³/(м² • год). Для мембран с карбонізованими ефірами целюлози коефіцієнт затримування брильянтового зеленого варіюється від 19 до 78,5%, а питома продуктивність в залежності від тиску и часу фільтрування змінюється від 8,1 дм³/(м² • год) до ~ 1 м³/(м² • год). The membranes were modified of pyrocarbon by carbonization of polyisocyanate, cellulose acetate and Na-salt of carboxylmethyl cellulose at 750 °C. The water was purified of dyes by a baromembrane method at pressures of 0,1 to 1,1 MPa. The retention rate and the specific capacity of the modified membranes for direct scarlet vary from 37 to 99,99% and 1,8 to 36 dm³/(m³ • h), respectively. For membranes with carbonized cellulose ethers the retention rate for brilliant green vary from 19 to 78,5% and the specific capacity is subject to pressure and filtration time and vary from 8,1 dm³/(m³ • h) to about 1 m³/(m³ • h). ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Химия и технология воды Технология водоподготовки и деминерализация вод Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров Purification of water from dyes with the use of ceramic membranes modified by pyrocarbon of carbonized polymers Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров |
| spellingShingle |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров Гончарук, В.В. Дубровина, Л.В. Кучерук, Д.Д. Самсони-Тодоров, А.О. Огенко, В.М. Дубровин, И.В. Технология водоподготовки и деминерализация вод |
| title_short |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров |
| title_full |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров |
| title_fullStr |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров |
| title_full_unstemmed |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров |
| title_sort |
очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров |
| author |
Гончарук, В.В. Дубровина, Л.В. Кучерук, Д.Д. Самсони-Тодоров, А.О. Огенко, В.М. Дубровин, И.В. |
| author_facet |
Гончарук, В.В. Дубровина, Л.В. Кучерук, Д.Д. Самсони-Тодоров, А.О. Огенко, В.М. Дубровин, И.В. |
| topic |
Технология водоподготовки и деминерализация вод |
| topic_facet |
Технология водоподготовки и деминерализация вод |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Химия и технология воды |
| publisher |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Purification of water from dyes with the use of ceramic membranes modified by pyrocarbon of carbonized polymers |
| description |
Модификацию мембран пироуглеродом проводили карбонизацией полиизоцианата, ацетата целлюлозы и Na-соли карбоксиметилцеллюлозы при 750 °С. Воду от красителей очищали баромембранным методом при давлении от 0,1 до 1,1 МПа. Коэффициент задерживания и удельная производительность модифицированных мембран для прямого алого колеблются соответственно от 37 до 99,99% и от 1,8 до 36 дм³/(м²•ч). Для мембран с карбонизированными эфирами целлюлозы коэффициент задерживания бриллиантового зеленого варьируется от 19 до 78,5%, а удельная производительность в зависимости от давления и продолжительности фильтрования изменяется от 8,1 дм³/(м²• ч) до ~ 1 м³/(м²•ч).
Модифікацію мембран пірокарбоном проводили карбонізацією поліізоціаната, ацетату целюлози та Na-солі карбоксіметілцелюлози при 750 °С. Очищення води від барвників проводили баромембранним методом при тиску від 0,1 до 1,1 МПа. Коефіцієнт затримування і питома продуктивність у модифікованих мембран для прямого ясно-червоного коливається відповідно від 37 до 99,99% і від 1,8 до 36 дм³/(м² • год). Для мембран с карбонізованими ефірами целюлози коефіцієнт затримування брильянтового зеленого варіюється від 19 до 78,5%, а питома продуктивність в залежності від тиску и часу фільтрування змінюється від 8,1 дм³/(м² • год) до ~ 1 м³/(м² • год).
The membranes were modified of pyrocarbon by carbonization of polyisocyanate, cellulose acetate and Na-salt of carboxylmethyl cellulose at 750 °C. The water was purified of dyes by a baromembrane method at pressures of 0,1 to 1,1 MPa. The retention rate and the specific capacity of the modified membranes for direct scarlet vary from 37 to 99,99% and 1,8 to 36 dm³/(m³ • h), respectively. For membranes with carbonized cellulose ethers the retention rate for brilliant green vary from 19 to 78,5% and the specific capacity is subject to pressure and filtration time and vary from 8,1 dm³/(m³ • h) to about 1 m³/(m³ • h).
|
| issn |
0204-3556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160799 |
| citation_txt |
Очистка воды от красителей керамическими мембранами, модифицированными пироуглеродом из карбонизированных полимеров / В.В. Гончарук, Л.В. Дубровина, Д.Д. Кучерук, А.О. Самсони-Тодоров, В.М. Огенко, И.В. Дубровин // Химия и технология воды. — 2016. — Т. 38, № 3. — С. 291-299. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gončarukvv očistkavodyotkrasiteleikeramičeskimimembranamimodificirovannymipirouglerodomizkarbonizirovannyhpolimerov AT dubrovinalv očistkavodyotkrasiteleikeramičeskimimembranamimodificirovannymipirouglerodomizkarbonizirovannyhpolimerov AT kučerukdd očistkavodyotkrasiteleikeramičeskimimembranamimodificirovannymipirouglerodomizkarbonizirovannyhpolimerov AT samsonitodorovao očistkavodyotkrasiteleikeramičeskimimembranamimodificirovannymipirouglerodomizkarbonizirovannyhpolimerov AT ogenkovm očistkavodyotkrasiteleikeramičeskimimembranamimodificirovannymipirouglerodomizkarbonizirovannyhpolimerov AT dubroviniv očistkavodyotkrasiteleikeramičeskimimembranamimodificirovannymipirouglerodomizkarbonizirovannyhpolimerov AT gončarukvv purificationofwaterfromdyeswiththeuseofceramicmembranesmodifiedbypyrocarbonofcarbonizedpolymers AT dubrovinalv purificationofwaterfromdyeswiththeuseofceramicmembranesmodifiedbypyrocarbonofcarbonizedpolymers AT kučerukdd purificationofwaterfromdyeswiththeuseofceramicmembranesmodifiedbypyrocarbonofcarbonizedpolymers AT samsonitodorovao purificationofwaterfromdyeswiththeuseofceramicmembranesmodifiedbypyrocarbonofcarbonizedpolymers AT ogenkovm purificationofwaterfromdyeswiththeuseofceramicmembranesmodifiedbypyrocarbonofcarbonizedpolymers AT dubroviniv purificationofwaterfromdyeswiththeuseofceramicmembranesmodifiedbypyrocarbonofcarbonizedpolymers |
| first_indexed |
2025-11-26T08:34:29Z |
| last_indexed |
2025-11-26T08:34:29Z |
| _version_ |
1850615871543705600 |
| fulltext |
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3 291
© В.В. Гончарук, Л.В. Дубровина, Д.Д. Кучерук, А.О. Самсони-Тодоров,
В.М. Огенко, И.В. Дубровин, 2016
Технология водоподготовки и деминерализация вод
УДК 628.1.16:544.725.2:66-96:54-126:661.183.122
В.В. Гончарук1, Л.В. Дубровина1, Д.Д. Кучерук1,
А.О. Самсони-Тодоров1, В.М. Огенко2, И.В. Дубровин3
ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ КРАСИТЕЛЕЙ КЕРАМИЧЕСКИМИ
МЕМБРАНАМИ, МОДИФИЦИРОВАННЫМИ
ПИРОУГЛЕРОДОМ
ИЗ КАРБОНИЗИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ
1Институт коллоидной химии и химии воды
им. А.В. Думанского НАН Украины, г. Киев;
2Институт общей и неорганической химии
им. В.И. Вернадского НАН Украины, г. Киев;
3Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины, г. Киев
dubrovina@ua.fm
Модификацию мембран пироуглеродом проводили карбонизацией поли-
изоцианата, ацетата целлюлозы и Na-соли карбоксиметилцеллюлозы при
750°С. Воду от красителей очищали баромембранным методом при давле-
нии от 0,1 до 1,1 МПа. Коэффициент задерживания и удельная произво-
дительность модифицированных мембран для прямого алого колеблются
соответственно от 37 до 99,99% и от 1,8 до 36 дм3/(м2·ч). Для мембран
с карбонизированными эфирами целлюлозы коэффициент задерживания
бриллиантового зеленого варьируется от 19 до 78,5%, а удельная произво-
дительность в зависимости от давления и продолжительности фильтро-
вания изменяется от 8,1 дм3/(м2· ч) до ~ 1 м3/(м2·ч).
Ключевые слова: керамические мембраны, красители, очистка воды, пи-
роуглеродная модификация, полиизоцианат, эфиры целлюлозы.
Введение. Баромембранные методы разделения являются универ-
сальными, экологически чистыми, высокоэффективными и наименее
энергозатратными в отличие от традиционных методов разделения.
Для получения мембран используют как неорганические (керамика,
стекло или металлы), так и полимерные материалы. Неорганические
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3292
мембраны, несмотря на превосходные механические свойства и отсут-
ствие набухания при контакте с растворителем, не нашли такого широ-
кого применения, как полимерные, из-за сложности в формировании
необходимой для разделения структуры [1 – 3]. Одним из способов
решения этой проблемы является модификация мембран.
Пироуглеродную модификацию керамических мембран проводят
для улучшения селективных характеристик мембран, изменяя размер
пор и химический состав поровых каналов. При твердофазной карбо-
низации пленок органических или полимерных прекурсоров, нане-
сенных на мембрану, углерод концентрируется в объеме пор мембраны
или на их поверхности. Формирование той или иной структуры пиро-
углерода зависит от концентрации и состава прекурсора, промежуточ-
ных продуктов карбонизации, ее условий и др. [4 – 5].
Использование синтетических органических красителей в настоя-
щее время признано самым надежным и экономичным способом
обеспечения цвета различных продуктов и материалов [6]. Вместе с
тем это привело к загрязнению красителями окружающей среды при
сбросе сточных вод промышленных предприятий. Для очистки воды
от красителей наиболее эффективными являются модифицированные
керамические мембраны [7 – 9].
Цель данной работы – исследование эффективности очистки воды
от прямого алого (анионный краситель) и бриллиантового зеленого
(катионный краситель) керамическими мембранами, модифициро-
ванными углеродом, полученным при карбонизации полиизоцианата,
ацетата целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы.
Методика эксперимента. Для пироуглеродной модификации
использовали керамические мембраны из оксида алюминия Хустского
керамического завода (Украина). Мембраны представляют собой
трубки с наружным и внутренним диаметром соответственно 12 и
6 мм, со средним диаметром пор в разделяющем слое 0,6 – 0,7 мкм.
Мембраны практически не задерживают красители любого типа [9].
В качестве прекурсора карбонизации использовали полиизоцианат
(ПИЦ) марки IsoPMDI92140 ("Elastogran", Германия), который является
продуктом на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата (концентрация
NCO-групп – 31%, средняя функциональность ∼ 2,7) (мембрана I). Также
для модификации мембран карбонизировали эфиры целлюлозы – ди-
ацетат целлюлозы с М.м. 30000 и 39,8% ацетатных групп (ДАЦ) (мем-
брана II) и Na-соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) (Acucell AF 3265,
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3 293
пищевая) (мембрана III). Дополнительно мембраны были обработаны
водным раствором хлорида никеля (мембрана 0 – исходная мембрана).
Карбонизацию проводили при 750°С в потоке аргона в течение 20 мин,
линейная скорость нагрева составляла 10 град/мин.
Рентгенофазовый анализ (РФА) модифицированных пироуглеро-
дом мембран проводили методом порошковой дифрактометрии при
помощи дифрактометра ДРОН-3М с использованием источника излу-
чения CuKα (λ= 0,1544178 нм) в диапазоне углов от 10 до 70 2Θ.
Кажущуюся плотность (d
каж
) и пористость мембран по поглоще-
нию четыреххлористого углерода (W ) определяли по методикам, при-
веденным в [10].
Для определения степени очистки воды от красителей использо-
вали модельные растворы анионного красителя прямого алого (ПрА)
с концентрацией С = 300 мг/дм3 и катионного красителя бриллианто-
вого зеленого (БЗ) с концентрацией С = 50 мг/дм3. Концентрацию кра-
сителей определяли с помощью фотоэлектроколориметра КФК-2МП.
Свойства мембран исследовали на лабораторной баромембранной
установке, работающей в проточно-рециркуляционном режиме при
рабочем давлении в интервале от 0,1 до 1,1 МПа [7]. По полученным
данным определяли коэффициент задерживания (R, %) и удельную
производительность (J
v
, дм3/(м2 · ч)) мембран [3].
Результаты и их обсуждение. NCO-группы ПИЦ легко вступают
в реакцию с гидроксильными группами на поверхности оксида алю-
миния и молекулами воды. Так как функциональность ПИЦ > 2, то
в результате реакций образуется трехмерный полимер, химически
связанный с поверхностью пор мембраны и являющийся полиарилен-
уретанмочевиной [11]. Макромолекулы ДАЦ и КМЦ взаимодействуют
с поверхностью мембраны только как адсорбтив. После карбонизации
мембраны приобретают черный или серо-черный цвет с металличе-
ским блеском.
РФА показал, что материал мембран состоит из оксида алюми-
ния – корунда, углерода, включая графит (рефлексы 26,6; 27,4 и 54,0
2Θ), и никеля (рефлексы 44,9; 52,3 и 75,5 2Θ), восстановленного из Ni2+
(мембраны II, III) [12]. В мембране III присутствует также NaCl (реф-
лексы 30,8; 54,7 и 73,2 2Θ).
Пироуглеродная модификация способствовала уменьшению как
кажущейся плотности (углерод легче, чем оксид алюминия), так и
пористости мембран (таблица). На рис. 1 представлены зависимости
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3294
коэффициента задерживания красителя ПрА мембранами I – III от
продолжительности фильтрования при различных значениях рабо-
чего давления. Как видно, характер зависимостей для всех образ-
цов мембран одинаков – кривые выходят на насыщение через 2,5 –
3 ч от начала фильтрования. Значение R красителя ПрА мембраной I
при достижении равновесия составляет 99,99%, и только при давлении
1,1 МПа происходит продавливание красителя через мембрану (R =
98%), что является результатом концентрационной поляризации. Для
мембран II, III коэффициент задерживания снижается на ∼ 1,5 % (от
98 – 99%) при повышении давления до 0,9 МПа. Если для мембран I,
II коэффициент задерживания возрастает практически равномерно до
достижения насыщения, то у мембраны III в течение первого часа его
увеличение несколько замедлено, при этом удельная производитель-
ность остается практически постоянной. По-видимому, это обуслов-
лено протеканием двух противоположных процессов: уменьшение пор
за счет адсорбции ионов красителя и увеличение их из-за вымывания
из мембраны хлорида натрия.
Кажущаяся плотность (d
каж
) и пористость (W) модифицированных пироуг-
леродом керамических мембран до и после фильтрования растворов с краси-
телями при 0,7 МПа
Мембрана
Свойства мембран
до контакта
с красителем
после контакта с красителем
ПрА БЗ
d
каж
, г/см3 W, % d
каж
, г/см3 W, % d
каж
, г/см3 W, %
0 2,39 44,0 – – – –
I 2,19 30,8 2,21 29,9 2,22х 27,2х
II 2,22 37,3 2,16 32,5 2,20хх 33,5хх
III 2,20 35,7 2,20 33,9 2,17 29,4
х Фильтрование при 1,1 МПа, хх то же при 0,1 МПа.
Удельная производительность мембраны I при очистке воды от
ПрА в условиях динамического равновесия при изменении давления
от 0,2 до 1,1 МПА повышается от 13,5 до 32,5 дм3/(м2 · ч). После дости-
жения гидродинамического равновесия удельная производительность
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3 295
мембран II и III не зависит от давления и составляет соответственно
35 – 36 и 1,8 – 1,9 дм3/(м2 · ч). Хотя в начале процесса, при повышении
давления от 0,2 до 0,9 МПа, значение J
v
мембраны II возрастает от 41 до
102, а мембраны III – от 2,1 до 2,2 дм3/(м2 · ч).
0 1 2 3 4
40
60
80
100
2 3
R, % R, %
R, %R, %
1
а б
0 1 2 3 4
94
96
98
100 1
3
2
ч
ч
0 1 2 3 4 5 6 7 8
70
80
90
100
1
3
2
в
0 1 2 3 4
88
92
96
100 1
2
3
г
Рис. 1. Зависимость коэффициента задерживания (R) красителя прямого
алого модифицированными мембранами от продолжительности фильтрова-
ния растворов при давлении 0,2 (а); 0,5 (б); 0,7 (в) и 0,9 МПа (г) для мембран I
(1), II (2) и III (3).
На рис. 2 представлены результаты очистки воды от красителя БЗ.
Мембрана I начала работать только при давлении 1,1 МПа. В течение
четырех часов пермеат оставался бесцветным, т.е. задерживающая спо-
собность составляла практически 100% (см. рис. 2, кривая 1). Кривые
зависимости коэффициента задерживания красителя БЗ мембранами
II и III выходят на насыщение через один – два часа. Максимальное
значение R красителя БЗ мембраной III составляет 78,5% при 0,5 МПа,
а повышение давления до 0,7 МПА вдвое ухудшает задерживающую
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3296
способность. Следует отметить, что для БЗ так же, как и при филь-
тровании раствора ПрА, в течение первого часа коэффициент задер-
живания красителя не увеличивается, что обусловлено наличием в
мембране III хлорида натрия. При установлении гидродинамического
равновесия удельная производительность мембраны III составляет 8,1 и
15,1 дм3/(м2 · ч) при давлении соответственно 0,5 и 0,7 МПа, а мембраны
II – сильно возрастает c повышением давления (от 70 дм3/(м2 · ч) при
0,1 МПа до > 1 м3/(м2 · ч) при > 0,5 МПа), поэтому корректно определить
R удалось только при давлении, составляющем 0,1 МПа (см. рис. 2,
кривая 2). Модифицированные пироуглеродом из эфиров целлюлозы
мембраны эффективнее очищают воду от красителя ПрА, чем БЗ (см.
рис. 1, 2).
0 1 2 3 4
20
40
60
80
100
2
3'
3
1
R, %
ч
Рис. 2. Зависимость коэффициента задерживания (R) красителя бриллиан-
тового зеленого модифицированными мембранами от продолжительности
фильтрования растворов для мембран I (1), II (2) и III (3, 3' ) при давлении 0,1
(2); 0,5 (3); 0,7 (3' ) и 1,1 МПа (1).
На поверхности пироуглеродного слоя мембран, образовавшегося
при карбонизации ПИЦ (мембрана I), находятся C – C-, C = C-, C –
O-, COO- и C – NH
x
-группы [13], а при карбонизации эфиров целлю-
лозы (мембраны II, III) – C–C-, C–O-, C = О- и COO-группы [14 – 15].
Наличие таких групп значительно увеличивает адсорбционные свой-
ства модифицированных мембран по сравнению с оксидом алюминия.
Адсорбционный слой, состоящий из ассоциатов и отдельных ионов
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3 297
красителей, образует динамическую мембрану. Последняя, обладаю-
щая более тонкопористой структурой по сравнению с материалом
мембраны, по мере своего формирования повышает задерживающую
способность, но в то же время снижает производительность мембран. В
таблице приведены результаты по определению кажущейся плотности
и пористости модифицированных мембран после фильтрования рас-
творов ПрА и БЗ в течение 7 ч при 0,7 МПа. Как видно, после контакта
с красителями пористость уменьшилась для всех образцов мембран. У
всех мембран кажущаяся плотность после контакта с красителем ПрА
и у мембраны I после БЗ увеличилась. Для мембран II и III, модифици-
рованных эфирами целлюлозы, кажущаяся плотность после контакта
с БЗ уменьшилась. По-видимому, катионы красителя интеркалирова-
лись в пироуглеродный слой.
При карбонизации изоцианатсодержащих прекурсоров в матрице
из оксида алюминия кроме нанопленочных структур стеклоуглерода
образуются фуллерены и онионы (луковичные наноструктуры угле-
рода), а никель катализирует формирование нановолокон и нанотрубок
[12 – 13]. Возможно, высокие эксплуатационные свойства мембраны I
объясняются таким разнообразием структур пироуглерода в порах при
дополнительном порообразовании, за счет выделяющегося при реак-
ции ПИЦ с водой углекислого газа. Для улучшения эксплуатационных
свойств мембран II и III необходимо оптимизировать структуру пироу-
глерода в порах: уменьшить размер существующих в исходной мембране
пор за счет повышения концентрации пироуглерода и с помощью акти-
вирования образовавшегося при карбонизации стеклоуглерода увели-
чить его пористость, что повысит производительность мембран.
Выводы. Пироуглеродная модификация керамических мембран
из оксида алюминия карбонизацией нанесенных на поверхность пор
полиизоцианата, диацетата целлюлозы или Na-соли карбоксиметил-
целлюлозы позволила получить ультрафильтрационные мембраны с
высокой разделяющей способностью по красителям прямому алому и
бриллиантовому зеленому. Эксплуатационные свойства модифициро-
ванных мембран зависят от структуры пироуглерода, которую можно
регулировать получением различных наноструктур углерода в моди-
фицирующем слое.
Резюме. Модифікацію мембран пірокарбоном проводи-
ли карбонізацією поліізоціаната, ацетату целюлози та Na-солі
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3298
кар боксіметіл целю лози при 750°С. Очищення води від барвників
проводили баромембранним методом при тиску від 0,1 до 1,1 МПа.
Коефіцієнт затримування і питома продуктивність у модифікованих
мембран для прямого ясно-червоного коливається відповідно від 37
до 99,99% і від 1,8 до 36 дм3/(м2 · год). Для мембран с карбонізованими
ефірами целюлози коефіцієнт затримування брильянтового зеленого ва-
ріюється від 19 до 78,5%, а питома продуктивність в залежності від тиску и
часу фільтрування змінюється від 8,1 дм3/(м2 · год) до ~ 1 м3/(м2 · год).
v.v. Goncharuk, L.v. Dubrovina, D.D. Kucheruk,
A.O. Samsoni-Todorov, v.M. Ogenko, I.v. Dubrovin
PURIFICATION OF WATER FROM DYES WITH THE USE
OF CERAMIC MEMBRANES MODIFIED BY PYROCARBON
OF CARBONIZED POLYMERS
Summary
The membranes were modified of pyrocarbon by carbonization of
polyisocyanate, cellulose acetate and Na-salt of carboxylmethyl cellulose
at 750°C. The water was purified of dyes by a baromembrane method at
pressures of 0,1 to 1,1 MPa. The retention rate and the specific capacity of
the modified membranes for direct scarlet vary from 37 to 99,99% and 1,8 to
36 dm3/(m3 · h), respectively. For membranes with carbonized cellulose ethers
the retention rate for brilliant green vary from 19 to 78,5% and the specific
capacity is subject to pressure and filtration time and vary from 8,1 dm3/(m3 ·
h) to about 1 m3/(m3 · h).
Список использованной литературы
[1] Свитцов А.А. Ведение в мембранную технологию. – М.: ДеЛи-принт,
2007. – 208 с.
[2] Волков А.В., Корнеева Г.А., Терещенко Г.Ф. // Успехи химии. – 2008. – 77,
№11. – С.1053–1064.
[3] Мулдер М. Введение в мембранную технологию. – М.: Мир, 1999. – 489 с.
[4] Алексеева О.К., Амирханов Д.М. // Рос.хим.журн. – 2004. – 48, №5. –
С. 82–89.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №3 299
[5] Солдатов А.П., Виткина Д.Е., Школьников Е.И. и др. // Журн. физ.химии. –
2010. – 84, №6. – С. 1128 – 1134.
[6] Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красите-
лей. – М.: Химия, 1977. – 488с.
[7] Dulneva T.Yu., Titoruk G.N., Kucheruk D.D., Goncharuk v.v. // J. Water Chem.
and Technol. – 2013. – 35, N4. – P. 165 – 169.
[8] Dulneva T.Yu., Kucheruk D.D., Shvidenko v.Z. et al. // Ibid. – 2014. – 36, N6. –
P. 284 – 287.
[9] Dulneva T.Yu., Kucheruk D.D. //Ibid. – 2005. – 27, N5. – P. 54 – 59.
[10] Волочко А.Т., Подболотов К.Б., Дятлова Е.М. Огнеупорные и тугоплавкие
керамические материалы. – Минск: Бел. навука, 2013. – 385
[11] Саундерс Дж., Фриш К. Химия полиуретанов. – М.: Мир, 1968. – 470 с.
[12] Раков Э.Г. // Рос.хим.журн. – 2004. – 48, №5. – С. 12 – 20.
[13] Dymarchuk v.O., Ogenko v.M., Naboka O.v. et al. // J. Phys. Conf. Ser. – 2009. –
146, N012018. – Р. 1 – 6.
[14] Dubrovina L., Naboka O., Ogenko v. et al. // J. Mater. Sci. – 2014. – 49, N3. –
P. 1144 – 1149.
[15] Naboka O., Campesi R., Dolci F. et al. // Proc. 15th Europ. Conf. Comp. Mat.
(ECCM15) (Venice, Italy, June 2012). – Venice, 2012. – Article ID 1052. –
P. 1 – 7.
Поступила в редакцию 06.04.2015г.
|