О ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СЕЛЕКТИВНОСТИ ГАЗОВ ДЛЯ НЕПОРИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН
Ранее были получены уравнения для расчета коэффициентов растворимости σ и диффузии D для непористых полимерных мембран в рамках фpaктальной модели процессов газопереноса:
, (1)
, (2)
где и - константы, и - эффективные площадь поперечного сечения и диаметр молекулы газа-пенетранта, соответственно, Df - размерность областей локализации избыточной энергии, (ε/k)эф - эффективная силовая постоянная потенциала Ленарда-Джонса, рассчитанная для взаимодействий газ-газ, fc - относительный флуктуационный свободный объем полимера, dh - диаметр микрополости этого объема, Dn - размерность структуры полимера, контролирующая процессы газопереноса, в качестве которой может выступить либо Df, либо фpaктальная размерность структуры полимера df, ds - спектральная размерность структуры полимера.
Коэффициент газопроницаемости полимера Р может быть выражен следующей простой формулой:
, (3)
а коэффициент селективности двух газов i и k αik на полимерной мембране определяется так:
. (4)
Сочетание уравнений (1)-(4) позволяет получить следующее общее соотношение для определения aik в рамках фpaктальной модели:
, (5)
где показатели в последнем множителе правой части уравнения (5) записаны в таком виде потому, что в общем случае для одной и той же полимерной мембраны величины Dn могут быть разными для различных газов i и k в зависимости от величины .
Цель настоящего сообщения - показать принципиальную применимость уравнения (5) для прогнозирования величины aik (селективности мембраны) на примере 4 полимеров и серии углеводородов С1-С4.
Использованы литературные данные для четырех полимеров: аморфно-кристаллического полиэтилена (ПЭ) со степенью кристалличности 0,57, стеклообразного аморфного поливинилтриметилсилана (ПВТМС) и сшитых каучуков полиизопрена (ПИ) и полидиметилсилоксана (ПДМС). Величины aik получены для них как отношение Pi/Pk, где в качестве Pk использована величина Р для метана (СН4), а в качестве Рi - величины Р для 11 остальных углеводородов С1-С4. Величины и (ε/k)эф взяты из литературных источников. Значения df приняты равными: 2,77 для ПЭ, 2,83 для ПВТМС и 2,90 для ПИ и ПДМС. Величина ds для линейных ПЭ и ПВТМС принята равной 1,0, а для сшитых ПИ и ПДМС - равной 1,33.
Ранее было показано, что процессы переноса углеводородов в рассматриваемых полимерах нужно исследовать в рамках мультифpaктального формализма, т.е., размерность Df не является постоянной, как в случае монофpaктального представления, а зависит от масштаба измерения (в данном случае ). Было получено следующее соотношение между Df и (ε/k)эф:
. (6)
Полученный таким образом спектр Df( ) был принят одинаковым для всех четырех полимеров, что, конечно же, является аппроксимацией. Далее, также для всех четырех полимеров было принято Dn=df.
В таблице 1 приведено сравнение величин коэффициента селективности углеводородов aik по метану, рассчитанных по уравнению (5) и полученных из литературных источников . Как можно видеть, для всех четырех полимеров получено достаточно хорошее соответствие (среднее расхождение между и для 44 пар составляет 20 %).
Таблица 1. Размерности Df, сравнение и литературных величин коэффициента селективности и их расхождение Δ для 11 углеводородов С1-С4 на примере ПЭ, ПИ, ПДМС и ПВТМС.
|
Углеводород |
Df |
ПЭ |
ПИ |
ПДМС |
ПВТМС |
||||||||
|
|
|
Δ, % |
|
|
Δ, % |
|
|
Δ, % |
|
|
Δ, % |
||
|
С2Н6 |
5,88 |
2,6 |
2,4 |
7,7 |
3,5 |
2,9 |
17,1 |
3,3 |
3,9 |
16,5 |
2,8 |
3,0 |
6,7 |
|
С3Н8 |
5,64 |
4,2 |
3,3 |
21,4 |
6,6 |
4,6 |
30,3 |
6,6 |
8,0 |
17,5 |
3,7 |
4,6 |
19,6 |
|
С4Н10 |
6,12 |
9,4 |
9,6 |
1,7 |
15,2 |
14,4 |
5,3 |
17,9 |
24,8 |
27,8 |
12,9 |
14,4 |
10,4 |
|
С2Н4 |
5,43 |
1,9 |
2,0 |
5,0 |
2,3 |
2,3 |
- |
2,3 |
2,8 |
17,8 |
2,3 |
2,3 |
- |
|
С3Н6 |
6,68 |
5,5 |
4,8 |
12,7 |
8,2 |
6,0 |
26,8 |
8,2 |
8,6 |
4,6 |
6,2 |
6,0 |
3,3 |
|
С4Н8-1 |
6,24 |
8,5 |
8,5 |
- |
15,1 |
12,3 |
18,0 |
11,5 |
21,3 |
46,0 |
15,1 |
12,3 |
18,0 |
|
С2Н2 |
5,39 |
1,8 |
2,6 |
30,8 |
2,2 |
3,0 |
26,7 |
2,2 |
3,3 |
33,0 |
1,9 |
3,0 |
36,7 |
|
С3Н4(м) |
7,17 |
7,2 |
12,2 |
41,0 |
10,8 |
16,0 |
32,5 |
10,8 |
19,8 |
45,5 |
8,2 |
16,0 |
48,8 |
|
С4Н6 (э) |
7,88 |
17,4 |
18,5 |
6,0 |
29,9 |
25,6 |
14,4 |
30,0 |
35,5 |
15,4 |
14,6 |
30,0 |
51,3 |
|
С3Н4 (а) |
7,45 |
14,6 |
18,1 |
19,3 |
25,9 |
23,7 |
8,5 |
26,0 |
28,2 |
7,8 |
21,2 |
23,7 |
10,5 |
|
С4Н6 (б) |
7,28 |
13,8 |
11,5 |
16,5 |
24,9 |
15,8 |
36,5 |
25,0 |
19,8 |
20,8 |
25,0 |
15,2 |
39,2 |
Этот результат позволяет сделать следующие выводы.
1) Предложенная фpaктальная модель процессов газопереноса для непористых полимерных мембран является перспективной для компьютерного прогнозирования и моделирования указанных процессов.
2) Очевидно, что для повышения точности результатов модели существует несколько способов, изложенных в последующих пунктах.
3) Как следует из данных таблицы 1, спектры Df( ) близки, но не одинаковы для рассматриваемых полимеров, что видно по разной погрешности для одного и того же газа, но разных полимеров. Таким образом, требуется точная идентификация спектра Df( ) для каждого полимера.
4) Имеющиеся в литературе величины (ε/k) и dM могут иметь достаточно широкий разброс (для одного и того же газа они могут различаться в 1,5-2,0 раза). Поэтому важно иметь более точные методы оценки эффективных величин этих параметров.
5) Указанная точность необходима, поскольку хаpaктерной особенностью всех скейлинговых и фpaктальных соотношений является степенная зависимость, существенно повышающая погрешность расчета.
6) Степень связности структуры полимера, хаpaктеризуемая величиной ds, существенно влияет на величину αik. Так, увеличение ds от 1,0 для линейных полимеров до 1,33 для сшитых при прочих равных условиях увеличивает αik в среднем в 1,5 раза. Поэтому следует использовать точную величину этой размерности.
Статья в формате PDF
111 KB...
02 05 2026 11:15:42
Статья в формате PDF
96 KB...
01 05 2026 10:24:54
Статья в формате PDF
244 KB...
30 04 2026 22:38:32
Статья в формате PDF
284 KB...
28 04 2026 0:34:44
Статья в формате PDF
121 KB...
27 04 2026 7:15:17
Статья в формате PDF
100 KB...
26 04 2026 16:13:40
Статья в формате PDF
145 KB...
25 04 2026 0:18:39
Статья в формате PDF
120 KB...
24 04 2026 10:51:34
Статья в формате PDF
157 KB...
23 04 2026 0:11:37
Изучено изменение количества эритроцитов и состояние их мембран при переезде студентов в новую местность и при адаптации к условиям обучения в вузе. Полученные результаты свидетельствуют о более выраженных качественных изменениях эритроцитов по сравнению с их количественным составом. Это выражается в изменении соотношении эритроцитов по стойкости: преобладание числа низкостойких эритроцитов у городских студентов и средне- и высокостойких – у приезжих, что является свидетельством большей выраженности компенсаторных реакций в группе приезжих студентов.
...
22 04 2026 12:19:29
Статья в формате PDF
267 KB...
21 04 2026 10:42:47
Статья в формате PDF
315 KB...
20 04 2026 5:23:53
Исследовались биохимические показатели гормонально-медиаторного обмена, содержания гликогена и перекисного окисления липидов в печени у крыс, находящихся в течение часа в «Открытом поле». Показано, что первые биохимические изменения анализируемых показателей наблюдаются уже через 3 минуты пребывания животного в экспериментальной камере. Экспериментальное воздействие изменяло активность гистамин-, серотонин- и норадренэргических систем головного мозга, активировало ГГНС и САС, приводило к развитию стрессовой реакции. Пребывание животных в «Открытом поле» снижало уровень гликогена и активизировало процессы ПОЛ в печени.
...
19 04 2026 12:15:31
Статья в формате PDF
101 KB...
18 04 2026 19:20:49
Статья в формате PDF
120 KB...
17 04 2026 22:12:50
Статья в формате PDF
119 KB...
16 04 2026 6:51:59
Статья в формате PDF
105 KB...
15 04 2026 12:45:29
Статья в формате PDF
117 KB...
14 04 2026 3:39:15
Статья в формате PDF
325 KB...
13 04 2026 17:53:14
Статья в формате PDF
127 KB...
12 04 2026 9:18:40
Статья в формате PDF
111 KB...
11 04 2026 6:53:39
Статья в формате PDF
150 KB...
10 04 2026 18:15:30
Статья в формате PDF
162 KB...
09 04 2026 8:22:31
В статье даётся оценка параметров экологической устойчивости 37 генотипов ячменя, выведенных в НИИСХ Северо-Востока, и 6 весенних сортов ячменя, районированных в Кировской области.
...
08 04 2026 3:46:28
Изучена активность оксидоредуктаз в митохондриях различных органов свиней трех линий породы СМ-1 новосибирской селекции. Исследована активность цитохромоксидазы, сукцинатдегидрогеназы в митохондриях, супернатанте печении и сердца животных. Анализ всех экспериментальных групп показал, что по изменению ферментативной активности митохондрий лучшими являются свиньи линий Светлого и Совета.
Энергию клетке поставляют митохондоии. В состав митохондрий входят цитохромы, в частности, цитохром аа3(цитохромоксидаза), сукцинатдегидрогеназа. Во внутренней митохондриальной мембране приблизительно четвертую часть от общего белка составляют ферменты, которые принимают участие в трaнcпорте электронов и тканевом дыхании: флавопротеиды, цитохромы и ферменты, участвующие в синтезе макроэргов. Остальная часть общего белка внутренней мембраны митохондрий выполняет структурные функции вместе с входящими в ее состав липидами [1].
...
07 04 2026 10:35:26
Статья в формате PDF
109 KB...
06 04 2026 13:31:45
Статья в формате PDF
125 KB...
05 04 2026 2:19:31
Объект исследования – ива белая, которая распространена пpaктически по всей территории Европейской части России. За рубежом препараты и БАД из различных видов ивы активно применяются при заболеваниях суставов. В соответствии с Руководством по доклиническому изучению новых фармакологических веществ (Р.У.Хабриев, 2005) оценивали эффективность aнaльгетического действия и токсичность отваров коры и однолетних побегов ивы белой на мышах. Отвары коры и побегов ивы относятся к классу малоопасные соединения и проявляют выраженную aнaльгетическую активность, сопоставимую с препаратом сравнения aнaльгином (метамизол).
...
04 04 2026 8:47:40
Статья в формате PDF
101 KB...
03 04 2026 23:37:52
Данная статья посвящена проблеме реставрации языческого миропонимания в современном мире. В статье пишется о том, что неоязычество предрасполагает людей к аддиктивным формам поведения.
...
02 04 2026 16:22:28
Статья в формате PDF
125 KB...
01 04 2026 16:23:16
Изучено состояние гемато-саливарного барьера по показателям перекисного окисления липидов, оксида азота, антиоксидантной защиты и макроэлементов у детей с хроническим гастродуоденитом и функциональной диспепсией. Показано, что нарушения в функционировании барьера имеют значение в механизмах повреждения желудка и двенадцатиперстной кишки. Учитывая достоверные изменения метаболического профиля слюны, различные при воспалительных и функциональных заболеваниях гастродуоденальной зоны, предложено использовать его параметры для неинвазивной скрининговой диагностики этой патологии.
...
31 03 2026 12:13:59
Статья в формате PDF
126 KB...
30 03 2026 12:53:26
Статья в формате PDF
295 KB...
29 03 2026 10:56:19
Статья в формате PDF
204 KB...
28 03 2026 14:40:45
Статья в формате PDF
87 KB...
27 03 2026 6:21:34
Статья в формате PDF
103 KB...
26 03 2026 2:42:52
Статья в формате PDF 92 KB...
25 03 2026 13:46:29
Статья в формате PDF
103 KB...
24 03 2026 8:36:18
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
