Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №45 (май) 2017
Разделы: Физика, Химия
Размещена 24.05.2017. Последняя правка: 28.05.2017.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Токтасынова Алуа Жанаткызы

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Магистрант

Акылтаева Айгерим Аскаровна - магистрант группы 0АМ5А, Сохорева Валентина Викторовна - старший научный сотрудник, Томский политехнический университет


Аннотация:
Исследованы физико-химические свойства поверхности трековых мембран, полученных при химическом и плазменном воздействиях для селективного разделения растворов солей металлов под действием электрического поля. Исследование процесса модификации ПЭТФ ТМ в плазме магнетронного распыления Al2O3 показывает, что с ростом времени обработки толщина мембран увеличивается, а эффективный диаметр пор уменьшается. Выявлено, что при химической термоиницированной прививке стирола к ПЭТФ ТМ смачиваемость образцов уменьшается. Было проведено электромембранное разделение растворов хлорида кальция и магния.


Abstract:
The physicochemical properties of the surface of track membranes obtained under chemical and plasma effects for the selective separation of solutions of metal salts under the action of an electric field is studied. A study of the process of modifying pet PET TM in the plasma magnetron spraying of Al2O3 shows that, with the processing time growing, the membrane thickness increases and the effective diameter decreases. It has been found that, in the chemical Thermo-initiated vaccination polymerization, styrene to PET TM wettability samples is being reduced. The solution of calcium and magnesium chloride has been еlectromembrane separated.


Ключевые слова:
мембрана; треки; биполярная мембрана; полиэтилентерефталат; композитная мембрана.

Keywords:
membrane; tracks; bipolar membrane; polyethyleneterephthalate; composite membrane.


УДК: 66.081.6-278

ВВЕДЕНИЕ

Исследованию параметров композитных мембран, а именно, бислойных мембран, спецификой строения которых считается наличие 2-ух слоев с разными по химической структуре и свойствам многофункциональными группами в последнее несколько лет уделяется существенное внимание [9].

Основной характерной особенностью таковых мембран считается анизотропия их структуры и физико-химических параметров, что приводит к результатам асимметрии транспортных свойств. Больший интерес вызывает исследование параметров биполярных мембран (БМ). Это связано с рядом их уникальных свойств [13].

Наличие у биполярных трековых мембран (БТМ) выпрямляющих свойств приводит к созданию на их основе полупроводниковых устройств. Способность селективно пропускать ионы в зависимости от знака и величины заряда делает возможным их использование при создании различного рода химических сенсоров. Поэтому несомненный интерес представляет разработка новых методов  получения БТМ и усовершенствования уже известных [5]. В последние несколько лет БТМ получают модификацией промышленно производимых мембран [7,14]. Исследования в данном направлении связаны с формированием на одной из сторон мембраны слоя полимера, содержащего противоположно заряженные функциональные группы. Для этой же цели можно использовать метод плазмохимического осаждения [6], в этом случае полимерные слои на поверхности мембраны получают с помощью полимеризации паров мономеров в разряде.

В данной работе двухслойные композитные мембраны, обладающие выпрямляющими свойствами, получены нанесением оксида алюминия  Al2O3 на поверхность полиэтилентерефталатной трековой мембраны (ПЭТФ ТМ).

Цель работы:исследование физико-химических свойств биполярных трековых мембран для разделения модельных растворов.

Задачи:

  • Получение классической ТМ.
  • Формирование биполярной трековой мембраны методом химической термоиницированной прививки стирола.
  • Формирование биполярной трековой мембраны методом плазменного нанесения полупроницаемого слоя оксида аллюминия.
  • Электромембранное разделение раствора солей ионов CaCl2 и MgCl2 с полимерными трековыми мембранами.

Объектами исследований были трековые мембранные матрицы из полиэтилентерефталата с порами от  80 до 150 нм и модельные растворы солей металлов хлорида кальция и хлорида магния. 

ХОД ЭКСПЕРИМЕНТА

С помощью программы SRIM были проведены вычисления потерь энергии разных ионов в лавсановой пленке (Рисунок 1, 2).

Для проведения расчета задавались начальные условия: энергия налетающих ионов, состав облучаемого материала (полимера ПЭТФ), плотность вещества.


Рисунок 1– Расчетная зависимость потери ионов пробега в ПЭТФ от энергии и сорта ионов

1
Рисунок 2– Зависимость пробега разных ионов в ПЭТФ от энергии

Как видно из графиков для получения классической ТМ наиболее подходящим ионом является 40Ar8+ .

После воздействия пучка ионов аргона, пленка ПЭТФ подвергалась дополнительному облучению ультрафиолетом. При облучении ультрафиолетом происходит сенсибилизация латентной области облученной ПЭТФ. Для сравнения треков выбрали разные время УФО (Рисунок 3).

1
Рисунок 3 - Электронные микрофотографии поверхности ПЭТФ ТМ облученных УФ в течение 20 мин (а), 30 мин (б), 40 мин (в), 50 мин (г), 60 мин (д)

Далее по этим данным мы выбирали режимы облучение УФО и травление ПЭТФ для получения образцов ТМ.           

С целью повышения гидрофильности поверхности ТМ была проведена химическая термоинициированная прививочная полимеризация (ХТП) стирола на поверхность пор ПЭТФ ТМ (Рисунок 4).

1

Рисунок 4 – Микрофотография привитого образца 

При проведении ХТП стирола образцы ПЭТФ ТМ предварительно взвешивались на весах, а затем помещались в колбу со стиролом (100 г/л). Реакционные системы барботировали азотом в течение 20 минут, чтобы избавиться от кислорода, так как кислород мешает привить образцы. Затем колбу помещали в термостат. Полимеризация проводилась при 700С в течение 4 ч. После окончания полимеризации образцы вынимались из колбы, промывались в толуоле, высушивались и повторно взвешивались на весах. Степень прививки α была рассчитана гравиметрическим методом [12] по привесу массы мембраны до и после прививки.

На поверхность ПЭТФ ТМ наносили оксида алюминия (Al2O3)  осаждением из активной газовой фазы методом магнетронного распыления в вакууме на установке ВУП-5М. В качестве рабочего газа применяли аргон, скорость потока которого составляет 100 см3/мин. Остаточное давление воздуха в вакуумной камере до начала проведения процесса составляло ~ 10-4 мбар, рабочее давление аргона во время его проведения ~ 6,8х10-3 мбар. Процесс напыления проводили при мощности разряда 50 Вт. Скорость нанесения покрытия составляла 6 нм/мин. Время проведения процесса варьировали. Схема плазмохимической установки и методика обработки подробно описаны в работе [2].

Характеристики исходной и модифицированных в плазме мембран определяли при помощи  ряда взаимодополняющих методик. Количество полимера, осажденного на мембране, определяли гравиметрическим методом [12] по привесу массы мембраны.

Газопроницаемость мембран (поток воздуха, прошедший через мембрану) измеряли при заданном перепаде давления с помощью поплавкового расходомера. На основании полученных значений, используя формулу Кнудсена [11], рассчитывали эффективный диаметр пор.

Краевой угол смачивания определяли с помощью горизонтального микроскопа, снабженного гониометром, по методике [11]. Для измерений использовали дистиллированную воду. Погрешность измерений краевого угла смачивания данным методом не превышает 5%.

В качестве метода определения толщины пленок Al2O3 применялся весовой  метод с использованием чувствительных электрических весов с 49 чувствительностью 10 гм.

Для изучения морфологии поверхности и атомный состав образцов использовался сканирующий электронный микроскоп «S – 3400 N HITACHI», оснащенный рентгенофлуоресцентным микроанализатором с программным обеспечением.

Исследование электрохимических свойств раствора проводили методом вольт-амперметрии (измерение вольт-амперных характеристик). Измерение вольт-амперных характеристик растворов проводили на постоянном токе в диапазоне от 0 до +7 В по методике [10] при помощи потенциостата.

Концентрация раствора контролировалась с помощью метода титрования [16, 8].

С помощью спектрофотометра исследовались оптические свойства модельных растворов.

Результаты химической термоинициированной прививки (ХТП) стирола на поверхность пор ПЭТФ ТМ

С помощью метода растекающейся капли был измерен краевой угол смачивания материала до ХТП и после нее. После тщательного анализа экспериментальных данных был сделан вывод, что краевой угол смачивания поверхности трековой мембраны Θ после ХТМ стиролом значительно уменьшился по сравнению с углом Θ исходной ТМ (Таблица 1).

Таблица 1 – Результаты ХТП стирола к ПЭТФ

Параметры

mo, г

mi, г

⍺,%

𝜃, град

Привитый образец

0,129

0,143

10,85

70

Результаты процесса модификации ПЭТФ ТМ в плазме

Исследование процесса модификации ПЭТФ ТМ в плазме магнетронного распыления Al2O3 показывает, что с ростом времени обработки наблюдается прирост массы образцов, связанный с осаждением полимера на поверхность образца. При этом толщина мембран увеличивается, а эффективный диаметр пор уменьшается (Таблица 2). Это свидетельствует о том, что осаждение полимера происходит как на поверхности мембран, так и на стенках ее пор.

Таблица 2 – Изменение характеристик мембраны в процессе обработки в плазме

Параметры

Исходная

ПЭТФ ТМ

Мембрана, обработанная в разряде

2 мин

6 мин

Увеличение массы образца, %

0,23

34,66

64,02

Толщина осажденного слоя

полимера, нм

10,0

60

120

Эффективный диаметр пор, нм

85

63,5

37,5

Пористое покрытие Al2O3, нм

-

5

8

Краевой угол смачивания, град

90

60

40

 

Электронно-микроскопическое исследование поверхности модифицированных мембран показывает, что осаждение полимера в разряде при выбранных параметрах происходит преимущественно на поверхности образцов (Рисунок 5) . Причем для мембраны с диаметром пор 85 нм, обработанной в течение 2 мин наблюдается лишь незначительное уменьшение диаметра пор на поверхности, а мембраны обработанные в течение 6 мин значительно уменьшается в диаметре пор.

Рисунок 5 – Электронные микрофотографии поверхности и поперечных сколов исходной ПЭТФ ТМ с диаметром пор 85 нм (а, г) и образцов мембран, напыленных на поверхность магнетронным распылением слоя Al2О3 в течение 2 мин (б, д), 6 мин (в, е).

Однако из этих данных трудно определить как полимер, образованный в плазме, распределяется внутри пор мембран. Также трудно определить геометрию пор в слое полимера, осажденного на мембранной поверхности. Мы можем только предполагать, как эти процессы происходят на самом деле. Подобный же результат подробно описан в работе [15].  

При магнетронном распылении с увеличением толщины покрытий полимера, угол смачивания уменьшается. Капля растекается по всей поверхности. Полученные результаты приведены в таблице (см. таблицу 2). 

Вольт-амперная характеристика мембран

Результаты измерения вольт-амперных характеристик мембран показывают, что электрическая проводимость исходных ПЭТФ ТМ не зависит от направления тока. Напротив, анализ вольт-амперных характеристик модифицированных мембран показывает, что их проводимость зависит от направления тока (Рисунок 6). Это означает, что осаждение слоя полимера при магнетронном распылении приводит к появлению у композитных мембран асимметрии проводимости - выпрямляющего эффекта, сходного с p-n переходом в полупроводниках.

 1

Рисунок 6 – Вольт-амперные характеристики исходной ПЭТФ ТМ (а) и ТМ с порами «бутылочной» формы (б), модифицированных мембран с нанесенным слоем Al2O3 (с) и мембран с ХТП стирола (д) в растворе CaCl2 + МgCl2 (1:1) (d- растояние электродов)

Анализ полученных данных показывает, что для композитных мембран сопротивление переноса ионов в порах по мере увеличения толщины осажденного магнетронным распылением слоя полимера возрастает, что может быть объяснено сужением каналов пор, а также увеличением общей толщины мембраны, что подтверждается меньшими значениями геометрической емкости композитных мембран.

Для ПЭТФ ТМ с конической формой пор эффект асимметрии проводимости известен и достаточно подробно описан в ряде публикаций [1,3,4]. Согласно результатам этих исследований асимметрия проводимости обусловлена не только геометрией пор, но и наличием гелевой фазы в узкой части поры, образующейся в результате набухания поверхностного слоя мембраны [1,4], или наличием на поверхности пор фиксированных заряженных групп [3].

Результаты исследования электромембранного разделения растворов солей металлов приведены в ниже в таблице 3.

Таблица 3 – Таблица 3 - Содержание ионов кальция и магния в растворе

Образец

Содержание ионов, мг/л

Са2+

Mg2+

ПЭТФ ТМ

1002

2553,6

ТМ с порами «бутылочной» формы

3206,4

2432

Мембрана, обработанная в плазме

2404,8

3769,6

Мембрана с ХТП стирола

2404,8

2796,8

 

Элементный состав образцов

Для исследования химического состава пленок использован метод рентгенофлуоресцентного микроанализа (РЭМ). Измерение РЭМ выполнено на сканирующем электронном спектрометре HITACHI. Исследование показал содержание следующих элементов в процентном содержании (Рисунок 7).



Рисунок 7 – Атомный состав образцов

 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Была создана трековая мембрана на основе полимерной пленки ПЭТФ, облучённого ускоренными ионами аргона.

2. Модификация классических трековых мембран методом магнетронного распыления дает возможность получать биполярные трековые мембраны с повышенной селективностью и производительностью.

3. Выявлено, что варьированием толщины нанесенных слоев оксида алюминия можно направленно изменять диаметров пор мембран и структуру поверхности, а также получать биполярные трековые мембраны, обладающие высокой прочностью и с широким спектром характеристик.

4. Показано, что при начальных концентрациях растворов CaCl2 и MgCl2 перенос ионов Ca2+ через биполярную мембрану при приложении к катоду напряжения идет быстрее, чем перенос ионов Mg2+ . При смене полярности возрастает перенос ионов Mg2+ .

5. Исследования показали, что полученная композитная мембрана обладает асимметрией проводимости, т.е выпрямляющим эффектом.

6. Полученная композитная мембрана может быть использована в электромембранных процессах разделения.

  • Работа выполняется  при финансовой поддержке в рамках реализации государственного задания Минобрнауки России на 2017–2019 годы по теме № 3.8173.2017/БЧ

 

Библиографический список:

1. Apel P. Yu. Diod-like single-ion track membrane prepared by electro-stopping // Nucl. Instr. Meth. – 2001. Vol. 184. № 3. – P. 337–346.
2. Kravets L. Properties of poly(ethylene terephthalate) track membranes with a polymer layer obtained by plasma polymerization of pyrrole vapors // Nucl. Instr. Meth. – 2010. Vol. 268. № 5. – P. 485–492.
3. Ramirez P. Pore structure and function of synthetic nanopores with fixed charges. Tip shape and rectification properties // Nanotechnology. – 2008. Vol. 19, №315707. – 12 p.
4. Siwy Z. TiO2, SiO2, and Al2O3 coated nanopores and nanotubes produced by ALD in etched ion-track membranes for transport measurements // Surface Science. – 2003. Vol. 532-535. – P. 1061.
5. Апель П.Ю., Вутсадакис В., Дмитриев С.Н., Оганесян Ю.Ц. Способ получения ассиметричной трековой мембраны //Патент России № 2220762. Заявл. 24.09.2002. Опубл. 10.01.2004.
6. Величко Р.В. Исследование режимов плазмохимического осаждения пленок нано - и поликристаллического кремния. // Фундаментальные исследования. – 2012. – №11 (часть 5). – С.1176–1179.
7. Головков В.М., Сохорева В.В., Тюрин Ю.И., Сигфуссонн Т.И. Способ изготовления полимерной ионообменной мембраны радиационно-химическим методом //Патент России № 2523464. Заявл. 22.10.2012. Опубл. 20.07.2014, Бюл. № 20.
8. ГОСТ ИСО 7980-1986. Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод. – Введ. 2002-01-27. – М., 2002. - I, 10 с.
9. Кравец Л. И. Структура и электрохимические свойства полимерных композитных мембран с селективным слоем // Электрохимия. – 2011. Т. 47, № 4. – С. 489–498.
10. Лукомский Ю.Я., Ю.Д. Гамбург. Физико-химические основы электрохимии: учебник. – Долгопрудный: Интеллект, 2008. – 424 с.
11. Мулдер М. Введение в мембранную технологию: Учеб.пособие / Пер. с англ. Алентьева А.Ю., Ямпольской Г.П.; [Под ред. Ю.П. Ямпольского, В.П. Дубяги]. Москва: Мир, 1999. – 513 с.
12. Мчедлишвили Б.В., Виленский А.И., Олейников В А. Исследование структуры треков ионов Хе в полиэтилентерефталате // Химия высоких энергий. – 1992. – Т.26, № 4. – С.300–304.
13. Мельников С.С., Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В.. Электрохимические свойства ассиметричных биполярных мембран //Конденсированные среды и межфазные границы. – 2010. – Том 12, №2. – С.143–148.
14. Сохорева В.В. Трековые мембраны: особенности получения модификация мембранных свойств и темплейтные металлические микроструктуры // Изв. Вузов. Физика. – 2007. – №10/3. – С.275–279.
15. Кравец Л.И. Структура и электрохимические свойства трековых мембран, модифицированных в плазме тетрафторэтана // Мембраны и мембранные технологии. – 2011. – № 2. – С. 126–138.
16. Харитонов Ю.Я., Джабаров Д.Н., Григорьева В.Ю. Аналитическая химия. Количественный анализ, физико-химические методы анализа: практикум. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 362 с.




Рецензии:

24.05.2017, 21:42 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Рецензия: Томский политехнический университет имеет многодесятилетний авторитет в области изучения и создания полупроводниковых мембран и других плёночных материалов асимметричных свойств. Описанные эксперименты получили ожидаемые результаты, и это лучшее доказательство "честности" их описания. Тем не менее, в таком виде статья не может быть опубликована. Надо правильно оформить литературу и ссылки на неё, синтаксис. Желательно значительно увеличить рисунки и иллюстрации до их распознавания. Желательно также узнать читателю, проведена ли такая достаточно ресурсная и затратная работа по грантам, в рамках некоторой НИР или НИОКР, кто способствовал ей, вынести им в конце статьи aknolegment. Поправляйте, выправляйте, расставляйте инициалы и ссылки правильно, уберите лишние запятые и вставьте их там, где они необходимы. В общем, учитесь оформлять статьи по ГОСТу и требованиям настоящего издания. Это вам пригодится. А научному Томску и его заслуженному университету приветствие и наилучшие пожелания.

26.05.2017 19:19 Ответ на рецензию автора Токтасынова Алуа Жанаткызы:
Уважаемый Эдуард Григорьевич!Спасибо за Ваш отзыв!Очень благодарна за то, что заметили мои ошибки и предупредили заранее. Статья была переделана по Вашим рекомендациям. Если будут еще замечания, пишите!Я постараюсь сразу же их устранить. С уважением, Токтасынова А.Ж.

25.05.2017, 21:18 Ивлев Виктор Иванович
Рецензия: С замечаниями Эдуарда Григорьевича по оформлению полностью согласен. Статья после исправления в соответствии с замечаниями может быть опубликована. Материал интересен и актуален.

31.05.2017, 14:49 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Рецензия: Рецензент рекомендует к публикации данную статью.

27.07.2017, 12:55 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Название статьи, действительно, изменено и её опубликование в новой "облатке" требует и нового обсуждения. Рецензент, видимо, считал ошибочно, что данная работа имеет отношение к мембранам полупроводниковых и чип-элементов. Отрывок из предыдущей рецензии. "Надо правильно оформить литературу и ссылки на неё, синтаксис. Желательно значительно увеличить рисунки и иллюстрации до их распознавания. Желательно также узнать читателю, проведена ли такая достаточно ресурсная и затратная работа по грантам, в рамках некоторой НИР или НИОКР, кто способствовал ей, вынести им в конце статьи aknolegment". Не устранение части из этих замечаний породило "квазиконтрафактные" замечания Любовь Ивановны, на одну работу которой сослались авторы. Литература по-прежнему приведена не в столбик. Имеются олписки типа: "Исследование показал содержание...". Отвечайте детально Л.И. Кравцовой, корректируйте текст, исправляйте литературу, после этого данный рецензент не возражает против публикации.



Комментарии пользователей:

28.05.2017, 13:46 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Отзыв: Уважаемая Алуа Жанаткызы! Почитайте какую-нибудь статью в этом журнале и посмотрите, как оформлена литература. После фамилии ставится запятая. Ссылки даются в тексте в квадратных скобках по порядку: 1, 2, 3..., а не с 9 или 13. В аннотации согласование в первом предложении выправить. Правильно ли понимает рецензент, что слово циклотрон с неба упало? Ни в тексте, ни в выводах о нём ни слова. В чём особенность трековых мембран, полученных на учебном циклотроне, раз Вы упоминаете его в названии? Тогда это слово должно быть и в ключевых словах и в выводах. Если Вы будете так небрежно относится к подготовке статей в научные журналы, не изучая и не подчиняясь требованиям их, то доктором наук не станете. Пока отрицательную рецензию рецензент не выражает. Но... Пусть научный руководитель внимательно хотя бы прочитает статью.


28.05.2017, 14:16 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Отзыв: Кстати, надо или нет добавить что-то в УДК 47.13.17 Технология производства печатных плат. Печатный монтаж. Или УДК 621.3.049.75.002; 621.3.049.75.002.72. Но это сами посмотрите.


31.05.2017, 10:03 Токтасынова Алуа Жанаткызы
Отзыв: Уважаемый Эдуард Григорьевич!Да Вы правы насчет циклотрона. Я переделала название статьи, так как моя работа посвящена не получению классической мембраны, а ее дальнейшей модификации, поэтому я решила не упоминать про циклотрон.Это будет уже другая статья. А список литературы как раз таки оформлены по ГОСТу данного издания.Я прочитала статьи других авторов, ни у кого нет запятой после фамилии автора(кроме Вас). И в требованиях к статье написано, что список литературы идет в алфавитном порядке, поэтому пришлось переделать в соответствии с требованиями. Спасибо за отзыв! Вот отрывок из требовании к статье: • Библиографический список (список литературы). Список литературы в алфавитном порядке, со сквозной нумерацией. Оформление в соответствии с ГОСТ Р 7.0.5 – 2008 (Образец оформления библиографического списка).


31.05.2017, 12:06 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Отзыв: Рецензент выражает согласие с доводами автора и с публикацией статьи в данном журнале.


31.05.2017, 12:14 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Отзыв: Вы не ответили про Универсальную классификацию. Посмотрите, пожалуйста.


31.05.2017, 13:21 Токтасынова Алуа Жанаткызы
Отзыв: В требованиях к статье об этом ничего не написано. Поэтому, я не могу ничего точно сказать. Как я знаю, надо указать конечную классификацию. Если это неправильно, то я могу указать, как Вы посоветовали, примерно так будет выглядеть: УДК 66.081.6; 66.081.6-278.


31.05.2017, 14:51 Мирмович-Тихомиров Эдуард Григорьевич
Отзыв: Нет-нет, всё нормально. Просто - раз речь идёт о производстве мембран-плат для полупроводящих струтктур, то ибыл вопрос об УДК 47.13 технология производства печатных плат.


26.07.2017, 14:35 Кравец Любовь Ивановна
Отзыв: Комментарии к статье: «ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ», опубликованной в журна № 45 (май) 2017 Авторы: Токтасынова А.Ж., АкылтаеваА.А. Сохорева В.В. (Национальный исследовательский Томский политехнический университет) I. Название статьи некорректное. Объекты (в данном случае мембраны) либо применяют для какого-то процесса, либо модифицируют его свойства. II. Постановка задачи. Из текста статьи: • "Формирование биполярной трековой мембраны методом химической термоиницированной прививки стирола." • "Формирование биполярной трековой мембраны методом плазменного нанесения полупроницаемого слоя оксида алюминия." По определению: биполярными ионообменными мембранами называют такие ионообменные мембраны, которые состоят из двух или более слоёв-ионообменников, отличающихся знаком электрического заряда ионогенных (функциональных) групп (катионообменных, анионообменных). Вопросы: 1. Процесс термоиницированной прививки стирола или полистирола? 2. Каким образом авторам удалось получить двухслойную мембрану методом химической термоиницированной прививки стирола? В методике эксперимента описана процедура прививки, согласно которой образец мембраны помещался в колбу. Я надеюсь, что авторы согласятся с тем, что прививка полистирола в этом случае идет по всей поверхности мембран, включающей обе стороны, и, возможно, поверхность пор. 3. Какие функциональные группы и каков их электрический заряд существуют на поверхности привитого полистирола? И существуют ли они вообще? 4. Аналогичный вопрос по отношению к методу модификации методом плазменного нанесения полупроницаемого слоя оксида аллюминия: какие функциональные группы и каков их электрический заряд существуют на поверхности слоя оксида аллюминия? И существуют ли они вообще? 5. Напрашивается вывод: можно ли назвать полученные авторами мембраны биполярными? III. Введение переписано со статьи Кравец Л.И., Дмитриев С.Н., Горячева Т.А., Satulu V., Mitu B., Dinescu G. Структура и электрохимические свойства трековых мембран, модифицированных в плазме тетрафторэтана. // Мембраны и мембранные технологии. 2011. Т. 1. № 2. C. 126-138. Стр. 255. Термин «…многофункциональными группами…» к полимерным поверхностям отношения не имеет. На поверхности полимеров могут быть функциональные группы. IV. Раздел «ХОД ЭКСПЕРИМЕНТА» 1. Стр. 257, рисунок 1. Непонятна зависимость потери энергии от энергии. По оси ОХ приведены данные по величине R. Что это за величина? 2. Стр. 257, рисунок 2. На рисунке приведена зависимость энергии от величины пробега, а не наоборот, как утверждают авторы согласно подписи к рисунку. 3. Стр. 258, подпись к рисунку 3. Приведены снимки поверхности ПЭТФ ТМ, обученных УФ? Мембраны были обучены УФ? 4. Стр. 258. Из текста статьи: «С целью повышения гидрофильности поверхности ТМ была проведена химическая термоинициированная прививочная полимеризация (ХТП) стирола…» Как может прививка полимера, не содержащего ионогенных функциональных групп привести к гидрофилизации? 5. Страницы 258-259. Методика нанесения покрытия оксида алюминия не соответствует действительности. Текст относится к осаждению слоя полимера, полученным магнетронным распылением политетрафторэтилена и никакого отношения не имеет к осаждению слоя оксида алюминия. Этот текст переписан из публикации Кравец Л.И., Алтынов В.А., Ахметшарипова Т.К., Satulu V., Mitu B., Dinescu G. Свойства полиэтилентерефталатных трековых мембран с полимерным слоем, полученным магнетронным распылением политетрафторэтилена в вакууме. // Материалы XI Международной научно-технической конференции “Вакуумная техника, материалы и технология.” Москва, КВЦ “Сокольники,” 12-14 апреля 2016. С. 190-194. V. Раздел «РЕЗУЛЬТАТЫ» 1. Откуда следует, что «краевой угол смачивания поверхности трековой мембраны Θ после ХТМ стиролом значительно уменьшился по сравнению с углом Θ исходной ТМ?» Из результатов Таблицы 1 (стр. 260) это не следует. 2. Стр. 260. Из текста статьи: «…наблюдается прирост массы образцов, связанный с осаждением полимера на поверхность образца.» и далее «Это свидетельствует о том, что осаждение полимера происходит…» Причем здесь осаждение полимера? Речь вроде бы шла об осаждении слоя оксида алюминия? 3. Экспериментальные данные таблицы 2 недостоверны (стр. 260). Что означает данные строки: толщина осажденного слоя полимера? Осаждали оксид алюминия? Исходная мембрана характеризуется толщиной осажденного слоя полимера и увеличением массы? Если верить строке таблицы, где указана толщина покрытия (5 и 8 нм) на модифицированных образцах, то как быть со скоростью осаждения, равной 6 нм/мин? Эту величину авторы приводят в разделе «Ход эксперимента». Привес массы образцов явно завышен и не соответствует действительности. Абзацы текста, приведенные на страницах 260-262 полностью переписаны из статьи Кравец Л.И., Дмитриев С.Н., Горячева Т.А., Satulu V., Mitu B., Dinescu G. Структура и электрохимические свойства трековых мембран, модифицированных в плазме тетрафторэтана. // Мембраны и мембранные технологии. 2011. Т. 1. № 2. C. 126-138. Особого внимания заслуживает следующий абзац: «Анализ полученных данных показывает, что для композитных мембран сопротивление переноса ионов в порах по мере увеличения толщины осажденного магнетронным распылением слоя полимера возрастает, что может быть объяснено сужением каналов пор, а также увеличением общей толщины мембраны, что подтверждается меньшими значениями геометрической емкости композитных мембран.» Подобный вывод следует только из результатов анализа данных, полученных при исследовании проводимости мембран методом импедансной спектроскопии. Этих результатов работа не содержит. Переписанный абзац приведен невпопад. Особого внимания заслуживают также микрофотографии, приведенные на рисунке 5, которые перекочевали из наших опубликованных статей. На них приведены снимки мембран о осажденным слоем полимера, полученным полимеризацией тетрафторэтана. Даже, если поверить авторам в том, что это их результаты и относятся к осажденному слою оксида алюминия, то как быть с микрофотографиями, приведенными в магистерской диссертации Ахметшариповой Т.К. и размещенной на сайте Национального исследовательского Томского политехнического университета. Те же микрофотографии (правда, в несколько ином порядке) относятся к мембранам с осажденным слоем SiO2 и TiO2. Так какой же слой нанесен на поверхности мембран в данном случае? VI. Раздел «Литература» Часть литературных ссылок (которые почему-то следует по тексту в произвольном порядке) указана некорректно. 1. Патент: «Апель П.Ю., Вутсадакис В., Дмитриев С.Н., Оганесян Ю.Ц. Способ получения ассиметричной трековой мембраны //Патент России № 2220762. Заявл. 24.09.2002. Опубл. 10.01.2004.» к созданию биполярных мембран отношения не имеет. 2. В работе «Величко Р.В. Исследование режимов плазмохимического осаждения пленок нано - и поликристаллического кремния. // Фундаментальные исследования. – 2012. – №11 (часть 5). – С.1176–1179.» идет речь об осаждении пленок неорганических материалов, а не плазмохимической полимеризации. 3. Работа «Kravets L. et al. Properties of poly(ethylene terephthalate) track membranes with a polymerlayer obtained by plasma polymerization of pyrrole vapors // Nucl. Instr. Meth. – 2010. Vol. 268. № 5. – P. 485–492.» к осаждению пленок оксида алюминия отношения не имеет. 4. Авторский коллектив у работы: «TiO2, SiO2, and Al2O3 coated nanopores and nanotubes produced by ALD in etched ion-track membranes for transport measurements // Surface Science. – 2003. Vol. 532-535. – P. 1061.» совершенно иной. 5. Какое отношение имеет исследовательская работа: «Мчедлишвили Б.В., Виленский А.И., Олейников В А. Исследование структуры треков ионов Хе в полиэтилентерефталате // Химия высоких энергий. – 1992. – Т.26, № 4. – С.300–304.» к определению привеса массы образца гравиметрическим методом? ктн снс Кравец Л.И. Объединенный институт ядерных исследований Дубна


Оставить комментарий


 
 

Вверх