Перспективные модификаторы для анионообменных мембран на основе полимеров, содержащих кватернизированные атомы азота в составе пяти и шестичленных гетероциклов - Статья

В представленной работе описан химический синтез поли-N,N-диаллилпирролидиний и поли-N,N-диаллилморфолиний бромидов - высокомолекулярных соединений, содержащих кватернизированные атомы азота, входящие одновременно в состав двух пяти-и/или шестичленных гетероциклов. Данные полимеры представляют собой перспективные модификаторы для промышленно производимых анионообменных мембран, использование которых должно существенно повысить устойчивость мембран к деструкции в сверхпредельных токовых режимах. Один из возможных путей повышения стабильности ионообменных мембран, с минимальными для этого экономическими затратами, заключается в химической модификации уже готовых промышленно выпускаемых мембранных материалов. реакция бромид химический синтез Таким образом, образующиеся по реакции гидролиза каталитически активные по отношению к реакции диссоциации воды слабоосновные аминогруппы приводят к повышению концентрации гидроксид-ионов на межфазной границе мембрана/раствор в процессе высокоинтенсивного электродиализа. Ранее было показано, что использование сополимеров диметилдиаллиламмоний хлорида (ДМДААХ) с различными мономерами в качестве модификаторов для анионообменных мембран, позволяет достичь повышения их устойчивости к деструкции при сверхпредельных токовых режимах, что, в свою очередь, должно приводить к увеличению срока их службы и снижению энергозатратности процесса электродиализа [7-10].Таким образом, в результате проведенных исследований были получены поли-N,N-диаллилморфолиний и поли-N,N-диаллилпирролидиний бромиды, а также определены оптимальные условия проведения их химического синтеза, позволяющие получать достаточно высокие выходы целевых полимеров.

Таким образом, в результате проведенных исследований были получены поли-N,N-диаллилморфолиний и поли-N,N-диаллилпирролидиний бромиды, а также определены оптимальные условия проведения их химического синтеза, позволяющие получать достаточно высокие выходы целевых полимеров. Показано, что для увеличения выхода, более оптимальным является использование бутанола-1 в качестве растворителя и перекиси бензоила в качестве инициатора реакции полимеризации.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 16-48-230364-р_а).

1. Шапошник В.А., Кастючик А.С., Козадерова О.А. Необратимая диссоциация молекул воды на межфазной границе ионообменной мембраны и раствора электролита при электродиализе // Электрохимия - 2008. Т. 44. №9. С. 1155-1159.

2. Choi J.H., Moon S.H. Structural change of ion-exchange membrane surfaces under high electric fields and its effects on membrane properties // Journal of Colloid and Interface Science. 2003. Vol. 265. P. 93-100.

3. Sata Y., Tsujimoto M., Yamaguchi T., Matsusaki K. Change of anion exchange membranes in an aqueous sodium hydroxide solution at high temperature // Journal of Membrane Science. 1996. Vol. 112. P. 161-170.

4. Hwang U., Choi J.H. Changes in the electrochemical characteristics of a bipolar membrane immersed in high concentration of alkaline solutions // Separation and purification Technology. 2006. Vol. 48. P. 16-23.

5. Simons R. Electric field effects on proton transfer between ionizable groups and water in ion exchange membranes // Electrochimica Acta. 1984. Vol. 29. P. 151-158.

6. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин Н.П. Диссоциация молекул воды в системах с ионообменными мембранами // Успехи химии. 1988. Т. 57. С. 1403-1414.

7. Княгиничева Е.В., Белашова Е.Д., Сарапулова В.В., Письменская Н.Д. Влияние модифицирования мембраны МА-41 на ее электрохимические характеристики // Конденсированные среды и межфазные границы. 2014. Т. 16, № 3. С. 282-287.

8. Заболоцкий В.И., Чермит Р.Х., Шарафан М.В. Механизм массопереноса и химическая стабильность сильноосновных анионообменных мембран при сверхпредельных токовых режимах // Электрохимия. 2014. Т. 50, № 1. С. 45-52.

9. Заболоцкий В.И., Шарафан М.В., Чермит Р.Х., Васильева В.И. Электрохимическая стабильность промышленных сильноосновных анионообменных мембран в условиях высокоинтенсивного электродиализа // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]. 2014. № 104(10). Режим доступа: http:// http://ej.kubagro.ru/2014/10/pdf/45.pdf.

10. Заболоцкий В.И., Бугаков В.В., Шарафан М.В., Чермит Р.Х. Перенос ионов электролита и диссоциация воды в анионообменных мембранах при интенсивных токовых режимах // Электрохимия. 2012. Т.48, № 6. С. 721-731.

11. Jaeger W., Bohrisch J., Lachewsky A. Synthetic polymers with quaternary nitrogen atoms - synthesis and structure of the most used type of cationic polyelectrolytes // Progress in Polymer Science. 2010. Vol. 35. P. 511-577.

12. De Vynck V., Goethals E.J. Synthesis and polymerization of N,N-diallylpyrrolidinium bromide // Macromol. Rapid Commun. 1997. Vol. 18. P. 149-156.

13. Bicak N., Senkal B.F. Synthesis and polymerization of N,N-diallylmorpholinium bromide // European Polymer Journal. 2000. Vol. 36. P. 703-71.

14. Patel Y.N., Patel M.P. Novel Cationic Poly[AAM/NVP/DAPB] Hydrogels for Removal of Some Textile Anionic Dyes from Aqueous Solution // Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry. 2012. Vol. 49. P. 490-501.

Размещено на .ru