[На предыдущую главу]

Под формулировкой “газофазная фторидная модификация” подразумевается непосредственная модификация мембраны любым газообразным фторирующим агентом.

Анализ литературных источников показывает, что для газофазного фторирования полимерных поверхностей в подавляющем большинстве случаев используется фтор, как правило, в смеси с инертными разбавителями. Есть лишь несколько упоминаний об использовании в качестве фторирующего агента летучих фторидов, в частности, фтористого водорода [15] и пентафторида ванадия [39].

В различных работах приводятся данные об использовании для модификации фтора с концентрацией в модифицирующей смеси от 0,01% об. до 100% об., при абсолютном давлении фтора до 0,1 МПа. Температура обработки может варьироваться от 193 К до 333 К и даже 373 К [40]. Предлагаемые режимы обработки (концентрация и давление фтора, температура обработки и др.) в первую очередь зависят от типа (состава) обрабатываемого полимера и цели модификации, в частности необходимой степени (глубины) фторирования.

Хотя показано, что теоретически модификация полимеров фтором может вестись в широком концентрационном и температурном диапазоне, однако, в большинство случаев (при условии проведения фторирования в практических, а не исследовательских целях) рекомендуется применение фтора в смеси с инертным разбавителем при концентрации фтора от 2 до 25% при температуре до 313 К. При этом есть сведения, что для получения однородного (недеструктированного) слоя концентрация фтора не должна превышать 15% об. [15] (для полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Показано, что газофазной фторидной модификации могут подвергаться различнейшие (по составу и строению) полимерные материалы, и нет упоминаний о принципиальной невозможности модификации указанным методом какого-либо класса или конкретного полимера.

Непосредственно вопрос газофазного фторирования полимерных газоразделительных мембран освещается в относительно небольшом количестве работ [41–49]. Причем после 1991 г. публикации по данной тематике зарубежных авторов практически не встречаются.

Во всех публикациях предлагалось применять для модификации только смеси фтора с инертными разбавителями (как правило, He, N₂) и в некоторых работах смеси типа F₂/SO₂/инерт [41, 42, 44], F₂/O₂ [48, 49] и ряд других [41, 42] при температуре не выше 303 К. В зависимости от типа мембраны оптимальным считается содержание фтора в смеси от 0,1–2% (об.) [41, 42, 47] до 30% (об.) [44], при этом ни в одной работе нет упоминаний о применении для модификации полимерных газоразделительных мембран смесей, содержащих свыше 50% (об.) F₂ [44]. При поверхностной обработке полимерных материалов в виде пленки предельная концентрация фтора в смеси составляет 70% (об.) [50].

В табл. 2 обобщены некоторые данные по исходным и максимально-достигаемым факторам разделения мембран при их газофазной фторидной модификации (по опубликованным в научно-технической литературе данным).

Если проанализировать результаты, приведенные в табл. 2, то можно сделать следующие выводы по поводу возможностей газофазной фторидной модификации полимерных газоразделительных мембран:

• наибольшее увеличение селективности разделения наблюдается по парам типа He/N₂ и H₂/CH₄;
• для модификации использовался фтор (чистотой не менее 99,8% об.) только в смеси с инертными разбавителями (гелий, азот);
• на изотропных (гомогенных) мембранах увеличение селективности разделения газов меньше, чем на асимметричных (композиционных) с селективным слоем того же состава;
• селективные свойства модифицированного слоя (при условии его бездефектности) являются величиной относительно постоянной, определяющейся исходным химическим составом поверхностного слоя мембраны.

Следует особо отметить, что абсолютное большинство работ, посвященных этой тематике, выполнены зарубежными авторами. Публикаций, посвященных улучшению свойств отечественных мембран, крайне мало. Кроме того, в литературе совершенно не отражен вопрос возможности применения для модификации полимерных газоразделительных мембран паров летучих неорганических фторидов и неразбавленного фтора. Обработка мембран фтористым водородом [12] приводила к ухудшению разделительных свойств мембраны.

[На следующую главу] [На Содержание]

Copyright ©