X-ray Scattering for the Study of Pore Space of MGA-95 and ESPA Composite Membranes

Abstract

Кафедры: «Прикладная геометрия и компьютерная графика» (1), «Физика» (2), ФГБОУ ВПО «ТГТУ»; geometry@mail.nnn.tstu.ru Ключевые слова: композиционная мембрана; малоугловое рентгеновское рассеяние; поровое пространство; самоаффинный фрактал; структура пор. Аннотация: Проведены экспериментальные исследования структуры порового пространства мембран МГА-95 и ESPA методом малоуглового рентгеновского рассеяния. Установлены величины численных значений радиусов пор как параметров, формирующих скелет порового пространства обратноосмотических композиционных мембран. В области вектора рентгеновского рассеяния 0,171 < s < 0,538 нм -1 установлены три типа рассеивающих пор (сфера, диск, цилиндр) и определены их средние радиусы инерции. Выявлена структура пор мембран МГА-95 и ESPA, которая может быть описана концепцией самоаффинного фрактала. В области вектора рассеяния 0,245 < s < 0,342 нм -1 (средние поры с размерами 9,2 < r < 12,8 нм) структура пор соответствует модели «уложенных сфер» с протяженными прямыми каналами с фрактальными индексами 1,2 и 1,3. Поры r ∼ 20 нм образуют извилистые каналы, фрактальные индексы которых равны 2,1 и 2,8 соответственно. Рассеяние в области 0,391 < s < 0,538 нм -1 (5,8 < r <8,0 нм) происходит на монопорах компактной формы с гладкой поверхностью и фрактальным индексом D = 3,9 (режим Порода D = 4). Введение Исследования структуры порового пространства в полупроницаемых мембранах до настоящего времени остаются весьма актуальными [1 -5]. Существует несколько подходов, объясняющих перенос веществ через поровое пространство полупроницаемых мембран. Исследованы структурные характеристики мембран с позиций влияния свойств ацетатцеллюлозных растворов на формования наноструктурированных фильтрационных мембран [1]; кинетические закономерности формирования пористой структуры мембран методом инверсии фаз [2]; влияние состава формовочных смесей, приготовленных на основе диацетата целлюлозы, на поровые и реологические свойства мембран на основе целлюлозы [3]. В работе [4] проведен анализ практического применения методов мембранной технологии для разделения промышленных растворов методом гидродинамической проницаемости растворителя и растворенного вещества через поровое пространство мембран. Исследование роли связанной и капиллярной воды в порах мембраны выполнены авторами работы [5], которые отмечают, что в мембране существуют

Analysis of Structural Characteristics of MGA-95 Membrane in Different Physical Conditions by X-Ray Scattering Method

“…Взаимодействия молекул воды с функциональными группами ацетатцеллю-лозы приводит к разрыву слабых межмолекулярных -ОН-связей, что приводит к ориентационному процессу молекул ацетаттцеллюлозы, характерному для жидкокристаллической фазы, директор которой ориентирован вдоль макромоле-кул, вследствие чего в ней возникает анизотропное электрическое поле с более низкой симметрией С 2v или С 2 , находясь в котором фрагмент -СН 3 ацетатной группы с симметрией С 3v [16,17]. Данное обстоятельство можно трактовать как прямое подтверждение жидкокристаллического порядка нетематического типа.…”