СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ДИСПЕРСИЙ МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК В N,N-ДИМЕТИЛАЦЕТАМИДЕ

The structure and properties of the dispersions of multi-walled carbon nanotubes in N,N dimethylacetamide with different polymer dispersive agents: polyvinylpyrrolidone, poly(ethylene glycol), triblock copolymers poly(ethylene glycol)–poly(propylene glycol)–poly(ethylene glycol), ethylenediamine tetrakis(ethoxylate–block–propoxylate) tetrol of different molecular weights were studied. Polyvinylpyrrolidone was found to have the best dispersive capacity. It was shown that the dispersion degree and the particle size of the multi-walled carbon nanotubes in N,N–dimethylacetamide depend on the chemical nature and molecular weight of the dispersive agent and the thermodynamic solvent quality in relation to the dispersive agent.Проведено исследование структуры и свойств дисперсий многостенных углеродных нанотрубок в N,N-диметилацетамиде с различными полимерными диспергирующими агентами: поливинилпирролидоном, полиэтиленгликолем, триблоксополимерами поли(этиленгликоль)–поли(пропиленгликоль)–поли(этиленгликоль), этилендиамин тетракис(этоксилат–блок–пропоксилат) тетролом различных молекулярных масс. Установлено, что лучшей диспергирующей способностью обладает поливинилпирролидон. Показано, что размер частиц и степень диспергирования многостенных углеродных нанотрубок в N,N-диметилацетамиде зависят от природы и молекулярной массы полимерного диспергирующего агента, а также качества растворителя по отношению к диспергирующему агенту

Влияние концентрации многостенных углеродных нанотрубок на структуру и транспортные свойства капиллярных мембран из полисульфона

Hollow fiber ultrafiltration membranes on the basis of polysulfone and multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) have been obtained by phase inversion process. MWCNT were dispersed in N,N-dimethylacetamide by non-covalent modification method using polyvinylpyrrolidone, which is one of the component of the spinning solution. It has been shown that incorporation of MWCNT at low concentration has a significant effect on the structure and transport properties of the hollow fiber membranes.Методом инверсии фаз получены капиллярные мембраны для ультрафильтрации на основе полисульфона с добавками многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). Диспергирование МУНТ в N,N-диметилацетамиде осуществлялось методом нековалентной модификации МУНТ поливинипирролидоном, который является одним из компонентов формовочных растворов при получении мембран. Установлено, что введение в формовочные растворы низких концентраций МУНТ оказывает существенное влияние на структуру и транспортные свойства капиллярных мембран

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛОВОЛОКОННЫХ МЕМБРАН ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ С НИЗКИМ НОМИНАЛЬНЫМ МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВЫМ ПРЕДЕЛОМ ОТСЕЧЕНИЯ

Fullerenol C60(OH)24 was incorporated into a polyamide (PA) selective layer to develop novel thin film nanocomposite (TFN) hollow fiber membranes for low molecular weight cut-off ultrafiltration. TFN membranes were fabricated using the interfacial polycondensation technique by alternately pumping a fullerenol dispersion into the triethylenetetramine (TETA) aqueous solution and the isophthaloyl chloride solution into hexane through polysulfone hollow fiber membranes. The contact angle of the skin layer was found to decrease sharply from 34 to 21° when the concentration of fullerenol increases up to 0.5 wt. % in the TETA aqueous solution. Antifouling properties of the PA/fullerenol membranes were found to be superior to the initial membrane. The maximum fouling recovery ratio was observed for the TFN membrane with 0.3–0.75 wt. % of fullerenol in the TETA aqueous solution. Тонкопленочные композиционные мембраны (ТКМ) для ультрафильтрации с низким номинальным молекулярно-массовым пределом отсечения были получены при введении добавок фуллеренола C60(OH)24 в селективный полиамидный (ПА) слой, сформированный методом межфазной поликонденсации при использовании в качестве подложки половолоконной ультрафильтрационной мембраны на основе полисульфона. Межфазную поликонденсацию с образованием тонкого полиамидного слоя проводили при последовательной фильтрации раствора триэтилентетрамина (ТЭТА) в воде и раствора изофталоилхлорида в гексане через половолоконную мембрану. При увеличении концентрации фуллеренола в водном растворе ТЭТА угол смачивания селективного слоя уменьшается с 34 до 21°. Показано, что устойчивость к засорению ТКМ ПА/фуллеренол выше, чем исходной немодифицирован- ной мембраны. Мембраны, полученные с использованием 0,3–0,75 % дисперсий фуллеренола в растворе ТЭТА, характеризовались максимальным значением восстановления потока после фильтрации раствора лизоцима.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ДИСПЕРСИЙ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ В ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЕ-400

The possibility of hydrogen bond formation between the silanol group and the oxygen atom of the ether group or the terminal hydroxyl group of polyethylene glycol (Mn = 400 g · mol–1, PEG-400) in the silica (aerosil) dispersions in PEG-400 was proved by quantum chemical simulation and IR-spectroscopy. The silica dispersions in PEG-400 over the concentration range of 0.5–3 % were found to be sols, but with increasing the silica concentration the sol–gel transition was shown to occur that yields different thermocoagulation stability of the dispersions depending on the silica concentration.Квантовохимическим моделированием и спектроскопическими исследованиями дисперсии диоксида кремния в полиэтиленгликоле с Mn = 400 г ∙ моль–1 (ПЭГ-400) подтверждена возможность образования водородной связи между силанольной группой и эфирным атомом кислорода или концевой гидроксильной группой ПЭГ-400. Показано, что дисперсии SiO2 в ПЭГ-400 с концентрацией 0,5–3 % являются золями, а при повышении концентрации SiO2 имеет место золь–гель переход, что обуславливает различную устойчивость дисперсий к термокоагуляции в зависимости от концентрации

Кинетика формирования наночастиц серебра в среде полиэтиленгликоля 400

Kinetics of silver nanoparticle formation in the reaction between silver nitrate and (poly)ethylene glycol 400 produced by Aldrich, BASF, BioChemica and Fluka has been studied. It has been found that different polyethylene glycol samples show significant variations of behavior in this process. The initial rate of (poly)ethylene glycol reaction with silver ions has been found to vary broadly when (poly)ethylene glycol samples of different manufacturers are used. It has been shown that kinetic curves of the (poly)ethylene glycols produced by Aldrich, BASF and Fluka can be fitted by Boltzmann sigma function while the kinetic curve of (poly)ethylene glycol produced by BioChemica can be fitted by reversed exponential growth equation.Проведено исследование кинетических особенностей образования наночастиц серебра при взаимодействии нитрата серебра с полиэтиленгликолем 400 различных производителей (Aldrich, BASF, BioChemica и Fluka), поведение образцов которого существенно различается в данном процессе. Выявлены отличия в начальной скорости процесса взаимодействия полиэтиленгликолей различных производителей с ионами серебра. Установлено, что для аппроксимации кинетических кривых для полиэтиленгликолей производства Aldrich, BASF и Fluka наилучшие результаты достигаются при использовании сигмоидальной функции Больцмана, а для полиэтиленгликоля производства BioChemica - уравнения обратного экспоненциального роста

Модификация мембран на основе полисульфона с использованием триблоксополимера полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля

The phase state, viscosity and optical properties of polysulfone (PSF) solutions in N,N-dimethylacetamide (DMAc) with the addition of block copolymer Pluronic F127 and polyethylene glycol (PEG-4000, Mn = 4000 g-mol-1) were studied. Additives are both pore-forming and hydrophilizing agents. It was found that 18-22 % PSF solutions in DMAc with the Pluronic F127 content t ≥5 wt. % feature a lower critical solution temperature (LCST). Mixed matrix PSF/Pluronic F127 and PSF/PEG membranes were obtained by the phase inversion technique and the comparative studies of their structure and performance were carried out. It was found that the average surface roughness parameters of PSF/Pluronic F127 membranes significantly exceed those of PSF/PEG membranes. The presence of the both additives in the casting solution leads to the effective hydrophilization of the membrane selective layer. It was shown that the increase in the membrane flux and the decrease in the polyvinylpyrrolidone (K-30, Mn = 40000 g-mol-1) rejection coefficient are a result of adding both Pluronic F127 and PEG-4000 to the casting solution. It was shown that PSF/Pluronic F127 membranes are characterized by higher shrinkage resistance and a lower total flux decrease during ultrafiltration of bovine serum albumin solutions. It was found that the antifouling performance of PSF/Pluronic F127 membranes significantly exceeds that of PSF/PEG membranes.Изучено фазовое состояние, вязкостные и оптические свойства растворов полисульфона (ПСФ) в N,N-диметилацетамиде (ДМАА) с добавками блоксополимера Pluronic F127 и полиэтиленгликоля (ПЭГ-4000, Мn = 4000 г-моль-1) в качестве порообразователей и гидрофилизующих агентов. Установлено, что 18-22 %-ные растворы ПСФ в ДМАА с добавкойt ≥5 % Pluronic F127 характеризуются наличием нижней критической температуры смешения (НКТС). Методом инверсии фаз получена серия мембран со смешанной матрицей ПСФ/Pluronic F127 и ПСФ/ПЭГ и проведены сравнительные исследования их структуры и транспортных характеристик. Установлено, что значения параметров средней шероховатости поверхности для мембран ПСФ/Pluronic F127 существенно превышают таковые для мембран ПСФ/ПЭГ. Введение обеих добавок в формовочную композицию приводит к эффективной гидрофилизации селективного слоя мембран. Установлено, что введение в растворы как PluronicF127, так и ПЭГ-4000 приводит к увеличению удельной производительности мембран и снижению коэффициента задерживания по поливинилпирролидону (ПВП К-30, Mn = 40000 г-моль-1). Показано, что мембраны со смешанной матрицей ПСФ/ Pluronic F127 характеризуются более высокой устойчивостью к уплотнению, меньшей степенью уменьшения общего потока при фильтрации растворов бычьего сывороточного альбумина и существенно превосходят по устойчивости к загрязнению мембраны со смешанной матрицей ПСФ/ПЭГ

ПОЛУЧЕНИЕ МЕМБРАН НА ОСНОВЕ СМЕСЕЙ ПОЛИФЕНИЛЕНСУЛЬФОНА И ПОЛИСУЛЬФОНА

The correlation between the structure and phase state of the solutions of polyphenylsulfone (PPSU) and polysulfone (PSF) blends and the transport properties of ultrafiltration membranes, prepared from these solutions, is revealed  : pure water flux of the PPSU/PSF blend membranes passes through the maximum at the most heterogeneous structure of polymer solutions at the PPSU  : PSF blend ratio (30–50) : (70–50). In this study, the maximum pure water flux achieves 80–87  l ∙ · m–2 ∙ · h–1, which significantly exceeds the data reported in the literature up-to-date.Установлена взаимосвязь структуры и фазового состояния растворов смесей полифениленсульфона (ПФС) и полисульфона (ПС) и транспортных свойств ультрафильтрационных мембран, полученных на их основе: удельная производительность мембран на основе смесей ПФС и ПС проходит через максимум в области наиболее гетерогенной структуры формовочной композиции при соотношении полимеров в смеси ПФС  :   ПС  = (30–50) : (70–50), и достигает значений 80–87  л ∙ · м–2 ∙ · ч–1, что значительно превосходит характеристики мембран, опубликованные в литературе к настоящему времени