Модификация неорганических мембран нанокристаллитами пироуглерода — страница 3

  • Просмотров 260
  • Скачиваний 15
  • Размер файла 35
    Кб

(АС) на исходной мембране, поскольку состояние углерода на поверхности других образцов неизвестно. В этом образце по сдвигу относительно АС определяли положение максимума пика кислорода, обусловленного атомами кислорода в ТЮ2 (Ols — 529,75 эВ) (рис. 1), и уже это значение использовали в образцах № 2 и 1 для определения U. Спектры титана совпали во всех образцах (рис. 2), и они соответствуют диоксиду титана. Спектры углерода одинаково

расположены только для образцов № 0 и 2 и соответствуют АС, тогда как спектр образца № 1 смещен относительно первых двух в сторону меньших энергий — 284,3 эВ (рис. 3). Это свидетельствует о том, что на поверхности образца № 1 присутствует пленка чистого углерода. Для исследования транспортных свойств из одного листа были подготовлены два образца мембран (ТЮ2 на пористой стали). Сравнительный образец не подвергали обработке. Другой

образец, после прогрева в гелии, что приводит к некоторому увеличению размера пор [2], был модифицирован кристаллитами пироуглерода, с Lc -5—6 нм. В результате модификации размер пор уменьшился до размеров пор в исходном сравнительном образце. Измерение поверхностной плотности электрического заряда (о) показало, что у исходной мембраны она составляет — 10~3, а у обработанной пироуглеро-дом — 1,9Ф 10~4 Кл/м2, при этом средний радиус пор

равен 18 и 20 нм, соответственно. Таким образом, пироуглеродная модификация поверхности неорганической мембраны на основе ТЮ2 приводит к уменьшению ее заряда более, чем в 5 раз при нанесении кристаллитов с Lc -5—6 нм. На рис. 4 приведены температурные зависимости коэффициентов ГДП для декана и этанола при течении через исходную (а) и модифицированную кристаллитами пироуглерода (б) мембраны. Характер этих кривых зависит от силы и

энергии взаимодействия молекул жидкостей со стенкой поры и между собой. Молекулы этанола могут взаимодействовать между собой как за счет сил кулоновского притяжения, так и путем образования водородных связей. Молекулы спирта способны также адсорбироваться на стенках пор за счет водородных связей с находящимися на поверхности кислородными атомами ТЮ2, которыми и обусловлен ее отрицательный заряд. Будем рассматривать заряды

диполей спиртовых молекул как точечные, тогда, в системе СИ, силу их взаимодействия можно рассчитать по формуле (1): где ql и <72 ~~ заряды диполей, Кл; г — расстояние между зарядами, м; е — диэлектрическая проницаемость этанола; EQ — электрическая постоянная, равная 8,854 • 1(Г12 Кл2/м2Н. При расчете параметров взаимодействия молекулы этанола с поверхностью поры полагаем, что ось спиртового диполя ориентирована перпендикулярно к этой