Гидрофобизация пэтф-поверхностей для разделения эмульсий типа «вода в масле»

Разработана модификация поли(этилентерефталатных) трековых мембран (ПЭТФ ТМ) для увеличения разделения водомасляных эмульсий. Описано разделение эмульсий типа «вода в масле» с использованием ПЭТФ ТМ с правильной геометрией пор и размером пор 200 и 350 нм. Мембраны модифицированы октадецилтрихлорсиланом методом спин-коатинга для повышения их гидрофобных свойств. Представлены результаты изменения диаметров пор и угла смачивания после модификации ПЭТФ ТМ. Структура образцов изучена методами атомносиловой и сканирующей электронной микроскопии. Методом газопроницаемости определен размер пор мембран. Эмульсии хлороформ–вода и н-гексадекан–вода использовали в качестве тестовой жидкости для разделения эмульсий типа «вода в масле». При вакууме 700 мбар удельные показатели фильтрации эмульсий хлороформ : вода составляли 51,5 и 932,0 л/(м2⋅ч), гексадекан : вода – 46,1 и 203,4 л/(м2⋅ч) для ПЭТФ-200/ОТС и ПЭТФ-350/ОТС соответственно. Степень очистки эмульсий модифицированными мембранами по показателю преломления составила 100 %. Полученные трековые мембраны могут применяться для разделения водонефтяных эмульсий с целью предотвращения коррозии трубопроводов и изменения вязкости нефти, а также при очистке воды от отходов нефтяной промышленности.

1. Xiaoming Luo, Haiyang Gong, Juhang Cao, Haoran Yin, Yaipeng Yan, Limin He. Enhanced separation of water- in-oil emulsions using ultrasonic standing waves. Chemical Engineering Science, 2019, vol. 203, pp. 285–292. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.04.002

2. Qing W. Robust superhydrophobic-superoleophilic polytetrafluoroethylene nanofibrous membrane for oil/water separation. Journal of Membrane Science, 2017, vol. 540, pp. 354–361. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2017.06.060

3. Korolkov I. V., Narmukhamedova A. R., Melnikova G. B., Muslimova I. B., Yeszhanov A. B., Zhatkanbayeva Zh. K., Chizhik S. A., Zdorovets M. V. Preparation of Hydrophobic PET Track-Etched Membranes for Separation of Oil–Water Emulsion. Membranes, 2021, vol. 11, no. 8, p. 637. https://doi.org/10.3390/membranes11080637

4. Yuzhang Zhu, Dong Wang, Lei Jiang, Jian Jin Recent progress in developing advanced membranes for emulsified oil/water and gas separation. NPG Asia Materials, 2014. vol. 6, no. 5, p. e101 (11). https://doi.org/10.1038/am.2014.23

5. Chao-Hua Xue, Peng-Ting Ji, Ping Zhang, Ya-Ru Li, Shun-Tian Jia Fabrication of superhydrophobic and superoleophilic textiles for oil-water separation. Applied Surface Science, 2013, vol. 284, pp. 464–471. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.07.120

6. Zhongxin Xue, Shutao Wang, Ling Lin, Li Chen, Mingjie Liu, Lin Feng, Lei Jiang. A novel superhydrophilic and under water superoleophobic hydrogel-coated mesh for oil/water separation. Advanced Materials, 2011, vol. 23, no. 37, pp. 4270–4273. https://doi.org/10.1002/adma.201102616

7. Padaki M., Murali R. S., Abdullah M. S., Misdan N., Moslehyani A., Kassim M. A., Hilal N., Ismail A. F. Membrane technology enhancement in oil-water separation: A review. Desalination, 2015, vol. 357, pp. 197–207. https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.11.023

8. Hao-Cheng Yang, Jingwei Hou, Vicki Chen, Zhi-Kang Xu. Janus membranes: exploring duality for advanced separation. Angewandte Chemie. Internatonal Edition, 2016, vol. 55, no. 43, pp. 13398–13407. https://doi.org/10.1002/anie.201601589

9. Mimi Tao, Lixin Xue, Fu Liu, Lei Jiang. An intelligent superwetting PVDF membrane showing switchable transport performance for oil/water separation. Advanced Materials, 2014, vol. 26, no. 18, pp. 2943–2948. https://doi.org/10.1002/adma.201305112.

10. Yibin Wei, Hong Qi, Xiao Gong, Shuaifei Zhao. Specially wettable membranes for oil-water separation. Advanced Materials Interfaces, 2018. vol. 5, no. 23, pp. 1800576 (27). https://doi.org/10.1002/admi.201800576

11. Bassyouni M., Abdel-Aziz M. H., Zoromba M. Sh., Abdel-Hamid S. M. S. A review of polymeric nanocomposite membranes for water purification. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2019, vol. 73, pp. 19–46. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2019.01.045

12. Asadi A., Zinatizadeh A. A., Loosdrecht M. V. Hygienic water production in an innovative air lift bioreactor followed by high antifouling ultrafiltration membranes modified by layer-by-layer assembly. Journal of Cleaner Production, 2018, vol. 182, pp. 27–37. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.02.037

13. Jiale Yong, Yao Fanf, Feng Chen, Jinglan Huo, Qing Yang, Hao Bian, Guangqing Du, Xun Hou. Femtosecond laser ablated durable superhydrophobic PTFE films with micro-through-holes for oil/water separation: separating oil from water and corrosive solutions. Applied Surface Science, 2016, vol. 389, pp. 1148–1155. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.07.075

14. Kravets L. I., Yarmolenko M. A., Rogachev A. V., Gainutdinov R. V., Altynov V. A., Lizunov N. E. Formation of hydrophobic and superhydrophobic coatings on the surface of track membranes to create composite membranes for water desalination. Colloid Journal, 2022, vol. 84, no. 4, pp. 433–452. https://doi.org/10.31857/S0023291222040085

15. Ho Chia-Chi C., Zydney A. L. Theoretical analysis of the effect of membrane morphology on fouling during microfiltration. Separation Science and Technology, 1999, vol. 34, iss. 13, pp. 2461–2483. https://doi.org/10.1081/SS-100100785

16. Guillen-Burrieza E., Servi A., Boor S. L., Hassan A. A. Membrane structure and surface morphology impact on the wetting of MD membranes. Journal of Membrane Science, 2015, vol. 483, pp. 94–103. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.02.024

17. Korolkov I. V., Mashentseva A. A., Guven O., Niyazova D. T., Barsbay M., Zdorovets M. V. The effect of oxidizing agents / systems on the properties of track-etched PET Membranes. Polymer Degradation and Stability, 2014, vol. 107, pp. 150–157. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.05.008

18. Kaniukov E. Yu., Shumskaya E. E., Yakimchuk D. V., Kozlovskiy A. L., Ibragimova M. A., Zdorovets M. V. Evolution of the polyethylene terephthalate track membranes parameters at the etching process. Journal of Contemporary Physics, 2017, vol. 52, no. 2, pp. 155–160. https://doi.org/10.103103/S1068337217020098