[На предыдущую главу]

В процессе модификации фтором изменение коэффициентов проницаемости всех исследованных газов и, соответственно, идеальных коэффициентов разделения определяется в первую очередь толщиной образованного на их поверхности модифицированного слоя и практически не зависит от конкретных условий его получения (при условии, что давление фтора не выше некоторого предельного значения, определяемого составом и типом мембраны), что проиллюстрировано на примерах коэффициентов проницаемости СО₂ и Н₂ через мембрану Серагель (рис. 3) и идеального коэффициента разделения на ней пар CO₂/CH₄ и Н₂/CH₄ (рис. 4 и 5, соответственно). Этот вывод полностью справедлив и для мембран Гравитон и ПС.

Из рис. 3, 4, 5 видно, что все полученные экспериментальные точки удовлетворительно ложатся на некоторую усреднённую зависимость, отклонение от которой возрастает с ростом d _F, то есть с увеличением степени модификации, когда увеличивается количество образуемых микродефектов и снижается воспроизводимость результатов. Конкретная взаимосвязь степени фторирования, свойств мембраны и степени воспроизводимости получаемых результатов индивидуальна для каждой мембраны.

Так, например, для мембраны Серагель на начальном участке, при относительно неглубоком фторировании (d _F £ 1,5 мкм), отклонение от средней зависимости для всех экспериментальных точек составляло не более 15%, что сопоставимо с совокупной погрешностью условий проведения модификации и последующего определения коэффициента проницаемости. С увеличением d _F разброс получаемых результатов постепенно возрастает и при d _F ³ 5 мкм может достигать 40% от среднего значения. Наиболее значительное отклонение наблюдается у образцов, обработанных при давлении фтора более 0,4 МПа. Причём для них во всём диапазоне d _F можно отметить завышенные значения проницаемости по сравнению со средними значениями. При этом, в случае использования неразбавленного фтора проницаемость таких газов, как He и Н₂, может быть (при небольших степенях фторирования) даже выше исходной, что косвенно указывает на значительные деструкционные повреждения собственно мембраны, а не только модифицированного слоя. Наличие таких повреждений (в виде микрорастрескивания) было подтверждено методом электронной микроскопии. Также относительно ниже селективность мембран, обработанных, при одинаковом парциальном давлении фтора, чистым фтором (при условии, что давление фтора более 0,02 МПа), по сравнению с обработанными смесями фтора с инертными разбавителями.

Введение в систему инертного разбавителя (N₂, He, Ar) может иметь двоякое значение. С одной стороны, он оказывает чисто объёмное “барьерное” воздействие на процесс фторирования, препятствуя диффузии молекул F₂ к поверхности, что согласуется с результатами по кинетике фторирования [7], где отмечалось, что введение в систему инертного разбавителя незначительно уменьшает скорость фторирования. С другой стороны, инертный разбавитель может поглощать часть тепловой энергии реакции взаимодействия фтора с полимером, что также ведёт к снижению числа образующихся микродефектов.

[На следующую главу] [На Содержание]

Copyright ©