ИК-СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ В ПОРОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ КАТИОНООБМЕННОЙ МЕМБРАНЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнен анализ взаимодействия сульфонатных групп катионообменной мембраны МК-40 с молекулами воды при гидратации методами ИК-спектроскопии в режиме МНВПО, термического анализа ТГ и ДСК. Полученные спектры показывают наличие двух форм сульфонатных групп – кислотную и солевую, симметрия которых практически не меняется в процессе набухания и катионообмена. Вода, окружающая сульфокислотные группы формирует двойной электрический слой (ДЭС), образуя три фазы: 1) связанная вода; 2) вода, локализуемая в межфазном пространстве между связанной и водой на границе нулевого потенциала (диффузный слой); 3) свободная вода между границами нулевого потенциала ДЭС. Второй тип воды – вода, водородные связи которой формируются электрическим полем катиона в анион-катионной паре. Увеличение водонасыщения приводит к ослаблению взаимодействия катиона Na+ на SO3 - группу с возможным разрывом ионной пары и образованием симметричных мицелл с ядром катиона (Na+), что существенно влияет на процесс катионообмена. Экспериментальные данные ТГ и ДСК показали, что механизм потери воды при термолизе образцов мембраны в интервале от 50°С до 450°С полностью совпадают с выводами, сделанными на основе данных ИК-спектроскопии.

Об авторах

С. И. Лазарев

Тамбовский государственный технический университет

Email: lazarev.sergey.1962@mail.ru
Тамбов, Россия

Ю. М. Головин

Тамбовский государственный технический университет

Тамбов, Россия

Э. Ю. Яновская

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Москва, Россия

М. И. Михайлин

Тамбовский государственный технический университет

Тамбов, Россия

Т. А. Пудовкина

Тамбовский государственный технический университет

Тамбов, Россия

И. В. Хорохорина

Тамбовский государственный технический университет

Тамбов, Россия

Список литературы

  1. Вольфкович Ю.М., Михалин А.А., Рычагов А.Ю. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 1. С. 74. https://doi.org/10.31857/S0044453723010181
  2. Крисилова Е.В., Елисеева Т.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2011. Т. 47. № 1. С. 36. https://doi.org/10.31857/S0044453723010181
  3. Шишкина С.В., Желонкина Е.А., Кононова Т.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2013. Т. 3. № 1. С. 63. https://doi.org/10.1134/S2218117213010082
  4. Голованчиков А.Б., Ефремов М.Ю., Дулькина Н.А. // Химическая технология. 2011. Т. 12. № 2. С. 122.
  5. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Лазарев Д.С. и др. Мембраны и мембранные технологии. 2015. Т. 5. № 4. С. 78.
  6. Шиповская А.Б. Фазовый анализ систем эфир целлюлозы-мезофазогенный растворитель. Автореф. дис. … докт. техн. наук. Саратов.: Ин-т, 2009. С. 41.
  7. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chemical Reviews. 2017. № 117(3). P. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b0
  8. Шапошник В.А. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. № 1. С. 48. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2379
  9. Бункин Н.Ф., Козлов В.А., Кирьянова М.С. и др. // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. С. 472. https://doi.org/10.21883/OS.2021.04.50777.241-20
  10. Котов В.В., Нетесова Г.А., Перегончая О.В. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10. № 2. С. 208.
  11. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Коновалов Д.Н. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2023. Т. 59. № 2. C. 155. https://doi.org/10.31857/S0044185623700183
  12. Lazarev S.I., Khorokhorina I.V., Mikhailin M.I. et al. // Chemical and Petroleum Engineering. 2023. V. 59. № 1-2. Р. 174. https://doi.org/10.1007/s10556-023-01224-2
  13. Цундель Г. Гидратация и межмолекулярное взаимодействие. М.: Мир, 1972. 404 с.
  14. Mauritz K.A., Moore R.B. // Chemical Reviews. 2004. № 104(10). Р. 4535. https://doi.org/10.1021/cr0207123
  15. Lage L.G., Delgado P.G., Kawano Y. // European Polymer Journal. 2004. № 40(7). Р. 1309. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2004.02.021
  16. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1966. 411 с.
  17. Heitner-Wirguin C. // Journal of Membrane Science. 1996. № 120(1). Р. 1. https://doi.org/10.1016/0376-7388(96)00155-x
  18. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chemical Reviews. 2017. № 117(3). Р. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00159
  19. Sun Q. // Vibrational spectroscopy. 2009. № 51(2). Р. 213. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2009.05.002
  20. Buzzoni R., Bordiga S., Ricchiardi G. et al. // The Journal of Physical Chemistry. 1995. № 99 (31). Р. 11937. https://doi.org/10.1021/j100031a023
  21. Falk M. // Canadian Journal of Chemistry. 1980. V. 58. № 14. P. 1495. https://doi.org/10.1139/v80-237
  22. Бушуев Ю.Г., Давлетбаева С.В., Королев В.П. // Изв. Академии наук. Сер. химическая. 2008. № 9. С. 1.
  23. Михеев Ю.А., Гусева Л.Н., Давыдов Е.Я. // Химическая физика и мезоскопия. 2007. Т. 9. № 1. С. 51.
  24. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chemical Reviews. 2017. № 117(3). Р. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00159
  25. Page K.A., Cable K.M., Moore R.B. // Macromolecules. 2005. V. 38. № 15. P. 6472–6484.
  26. Porozhnyy M., Huguet P., Cretin M. et al. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. № 41 (34). Р. 15605. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.05
  27. Ситникова В.Е., Пономарева А.А., Успенская M.В. Методы термического анализа. Практикум. СПб: Университет ИТМО, 2021. 152 с.
  28. Shank A., Wang Y., Kaledin A. et al. // Journal of Chemical Physics. 2009. № 130. Р. 144314. https://doi.org/10.1063/1.3112403
  29. Iwai Y., Yamanishi T. // Polymer Degradation and Stability. 2009. № 94 (4). P. 679. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.12.020
  30. Almeida S.H., Kawano Y. // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1999. V. 58. Р. 569.
  31. Литвиненко В.В., Заграй Я.М., Симонов И.Н. и др. // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 1994. Т. 36. № 8. С. 1304.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).