Русский мембранный материал снижающий выбросы углекислого газа
Викинг
Мудрость форума: Социальная жизнь
- Хочу жить в патриархате!4 544 ответа
- Что заставляет россиян тосковать по СССР?2 434 ответа
- Жены, почему вы обвиняете любовниц, а не себя?923 ответа
- С какой стати считается, что домохозяйкой быть стыдно!?8 829 ответов
- Лягушка, которая барахталась, но не взбила масло155 418 ответов
- Статус жены. Чем он всем так важен?8 642 ответа
- Большой скандал с соседями2 037 ответов
- Одноклассники много лет спустя, или избавление от комплексов238 ответов
- Отдаю ребенка отцу...5 233 ответа
- Работающие женщины: вы вынуждены или сами захотели?1 244 ответа
16 ответов
Последний —
Перейти
В и к и н г
В качестве основы для полимера авторы взяли норборнен — коммерчески доступное органическое соединение, которое в зависимости от используемого при синтезе катализатора может образовывать различные по пространственной структуре полимеры. Однако не все полимеры на основе этого соединения обладают необходимыми качествами, и, чтобы улучшить их газопроницаемость, ученые ввели в их структуру эпоксидную группу, благодаря которой и происходит избирательное пропускание углекислого газа.
Однако такой замещенный норборнен легко вступает в полимеризацию, при которой образуются гибкие, ненасыщенные (с двойными связями) цепи, которые менее устойчивы к высокой температуре, из-за чего материал придет в негодность при длительной эксплуатации. Поэтому основная сложность заключалась в том, чтобы синтезировать насыщенную — без двойных связей — полимерную цепь из замещенного норборнена. Исследователям удалось разработать каталитические системы, в которых содержится палладий, позволяющий получить стабильные жесткоцепные полимеры с высокой термической и химической устойчивостью.
Секрет высокой эффективности синтезированного полимера состоит в том, что один из атомов углерода образует сразу два циклических фрагмента, из-за чего плоскости эпоксидной группы и норборнена располагаются перпендикулярно друг к другу. Это увеличивает жесткость структуры и свободный объем внутри полимера. Последнее позволяет молекулам газа легче проходить через полимерную мембрану, а специфическое взаимодействие эпоксидной группы и молекул углекислого газа способствует его более селективному пропусканию через толщу полимера.
Ученые сравнили, насколько эффективно эпоксидированный полимер и вещество без эпоксидной группы разделяют смеси углекислого газа с азотом, кислородом или метаном. Оказалось, что после эпоксидирования проницаемость для метана и кислорода снизилась на 56% и 37% соответственно, а проницаемость для углекислого газа увеличилась в 2,5 раза.
Однако такой замещенный норборнен легко вступает в полимеризацию, при которой образуются гибкие, ненасыщенные (с двойными связями) цепи, которые менее устойчивы к высокой температуре, из-за чего материал придет в негодность при длительной эксплуатации. Поэтому основная сложность заключалась в том, чтобы синтезировать насыщенную — без двойных связей — полимерную цепь из замещенного норборнена. Исследователям удалось разработать каталитические системы, в которых содержится палладий, позволяющий получить стабильные жесткоцепные полимеры с высокой термической и химической устойчивостью.
Секрет высокой эффективности синтезированного полимера состоит в том, что один из атомов углерода образует сразу два циклических фрагмента, из-за чего плоскости эпоксидной группы и норборнена располагаются перпендикулярно друг к другу. Это увеличивает жесткость структуры и свободный объем внутри полимера. Последнее позволяет молекулам газа легче проходить через полимерную мембрану, а специфическое взаимодействие эпоксидной группы и молекул углекислого газа способствует его более селективному пропусканию через толщу полимера.
Ученые сравнили, насколько эффективно эпоксидированный полимер и вещество без эпоксидной группы разделяют смеси углекислого газа с азотом, кислородом или метаном. Оказалось, что после эпоксидирования проницаемость для метана и кислорода снизилась на 56% и 37% соответственно, а проницаемость для углекислого газа увеличилась в 2,5 раза.
В и к и н г
Из-за эпоксидной группы растворимость углекислого газа в полимере возросла, поэтому избирательность увеличилась в 1,9–3,4 раза по сравнению с веществами без эпоксидного фрагмента.
Предложенный авторами полимер нужно будет наносить тонким слоем на половолоконные мембраны, чтобы создавать мембранные модули для разделения газовых смесей — выбросов с теплоэлектростанций, химических производств, воздушных сред космических кораблей.
«У полимеров для газоразделительных мембран, как правило, есть баланс между проницаемостью по отношению к определенному газу и избирательностью его разделения относительно других газов в смеси. Чем выше проницаемость, тем ниже селективность. Самые высокопроизводительные полимеры в этой области "упираются" в своих показателях в определенную границу, связанную как раз с компромиссом между проницаемостью и селективностью. В ходе научных исследований разрабатываются новые полимеры, и эта граница постепенно повышается. Наш полимер "выбивается" за пределы существующей на сегодняшний день границы, оказываясь в 2–3 раза более производительным, чем аналоги».
В дальнейшем исследовательская группа планирует продолжить создание полимеров с разными функциональными заместителями, подбирая наиболее эффективные катализаторы и по-разному модифицируя боковые группы полимера. Полученные материалы могут уменьшить вред от выбросов углекислого газа, количество которых растет с каждым годом.
Предложенный авторами полимер нужно будет наносить тонким слоем на половолоконные мембраны, чтобы создавать мембранные модули для разделения газовых смесей — выбросов с теплоэлектростанций, химических производств, воздушных сред космических кораблей.
«У полимеров для газоразделительных мембран, как правило, есть баланс между проницаемостью по отношению к определенному газу и избирательностью его разделения относительно других газов в смеси. Чем выше проницаемость, тем ниже селективность. Самые высокопроизводительные полимеры в этой области "упираются" в своих показателях в определенную границу, связанную как раз с компромиссом между проницаемостью и селективностью. В ходе научных исследований разрабатываются новые полимеры, и эта граница постепенно повышается. Наш полимер "выбивается" за пределы существующей на сегодняшний день границы, оказываясь в 2–3 раза более производительным, чем аналоги».
В дальнейшем исследовательская группа планирует продолжить создание полимеров с разными функциональными заместителями, подбирая наиболее эффективные катализаторы и по-разному модифицируя боковые группы полимера. Полученные материалы могут уменьшить вред от выбросов углекислого газа, количество которых растет с каждым годом.
Форум: Социальная жизнь
Всего: 148 093 темы
Новые темы за сутки: 39 тем
- Я становлюсь уродомНет ответов
- Как открыть ссылку фтп на линуксе?Нет ответов
- Просто похвастаться и рассказать как выходные прошли)))1 ответ
- Давайте зеркалить женщины10 ответов
- Хочу чтобы было как раньше3 ответа
- Почему на каждом сайте многие одинокие и разведённые?20 ответов
- Если пк не тянет Инзой? Что делать?2 ответа
- Это зависть или нет?6 ответов
- Как научиться грамотно отвечать на оскорбления?6 ответов
- Переезд в Архыз4 ответа
Популярные темы за сутки: 8 тем
- Дети, которым подарили квартиру, живут не особо лучше остальных107 ответов
- Чем старше становитесь,тем меньше людей вам реально хочется видеть?29 ответов
- Почему на каждом сайте многие одинокие и разведённые?20 ответов
- Зависть передаются генами или это приобретенное негативное качество?12 ответов
- Давайте зеркалить женщины10 ответов
- Арендованная кв и нелогичное повышение цены9 ответов
- Домогался экзаменатор8 ответов
- Уже новогоднее продавать начали, я в шоке7 ответов
- Меня назвали бездомной7 ответов
- Кто перевозил музыкальные инструменты?7 ответов
Следующая тема
05.08.2024 Ученые синтезировали мембранный материал, который с высокой избирательностью удаляет углекислый газ из газовых смесей. Он будет полезен для очистки выбросов после сжигания углеродного топлива на электростанциях и заводах, а также для фильтрации воздуха в закрытых пространствах, например, на космических кораблях. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Рост числа промышленных и производственных предприятий в последние десятилетия привел к значительному загрязнению окружающей среды. Для борьбы с этим было принято Парижское соглашение, согласно которому уровень выбросов парниковых газов России к 2030 году должен составлять не более 70% от уровня 1990 года. Решения правительства привели к тому, что уже к 2018 году уровень выбросов достиг 52% от уровня 1990 года и продолжает снижаться. В частности, для этого вводят законы, ограничивающие объем выбросов углекислого газа крупными промышленными и сельскохозяйственными предприятиями. Чтобы предотвратить попадание газовых примесей в атмосферу, используют мембранные очищающие модули, которые задерживают одни газы и пропускают другие. Благодаря им углекислый газ не попадает в воздух, а проходит через избирательно (селективно) пропускающий его слой. При этом, чем лучше газ проходит через мембрану, тем менее избирательно он улавливается из газовой смеси, пропускаемой через фильтр. Если же, наоборот, он улавливается слишком избирательно, то сквозь толщу полимера проходит очень малое его количество, и фильтрация оказывается недостаточно эффективной. Поэтому ученые стремятся создать мембраны, в которых соблюдается баланс между избирательностью и проницаемостью для углекислого газа.
Ученые из Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН (Москва) синтезировали полимерный материал, позволяющий с высокой селективностью улавливать углекислый газ из газовой смеси.