plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2024-03-50-52plasticnews-1014Research ArticleАНАЛИЗ И МЕТОДЫ РАСЧЁТАУчет влияния давления на проницаемость газов через полимерные мембраныAccounting for the effect of pressure on the permeability of gases through polymer membranesАскадскийА. А.AskadskyA. A.

Москва

Moscow

andrey@ineos.ac.ruМацеевичА. В.MatseevichA. V.

Москва

Moscow

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияA.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences; National Research Moscow State University of Civil EngineeringRussian FederationИнститут элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наукРоссияA.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of SciencesRussian Federation202422072024035052Copyright © Аскадский А.А., Мацеевич А.В., 20242024Аскадский А.А., Мацеевич А.В.Askadsky A.A., Matseevich A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/1014

Предложена расчетная схема для анализа влияния давления на проницаемость различных газов через полимерные мембраны. Расчетная схема основана на предложенном уравнении, в котором энергия активации процесса проницаемости снижается при действии давления по степенной зависимости. Адекватность расчетной схемы проверена на примере проницаемости СО2 через мембраны на основе полиимидов. Найдено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных по увеличению проницаемости с ростом давления. Работоспособность схемы также проверена на примере трех полиимидов для двух случаев – роста и немонотонного изменения проницаемости. Проанализировано снижение проницаемости и отсутствие зависимости от давления.

The calculation scheme is proposed for analyzing the effect of pressure on the permeability of various gases through polymeric membranes. The calculation scheme is based on the proposed equation, in which the activation energy of the permeability process decreases under the action of pressure according to a power law. The adequacy of the calculation scheme was verified on the example of CO2 permeability through polyimide-based membranes. A good agreement was found between the calculated and experimental data on the increase in permeability with increasing pressure. The performance of the scheme was also tested using the example of three polyimides for two cases-growth and non-monotonic change in permeability. The decrease in permeability and the absence of dependence on pressure are analyzed.

проницаемость газов через мембранывлияние давления на проницаемостьэнергия активации процессаполиимидыполиамидоимидымежмолекулярные взаимодействияpermeability of gas through membraneseffect of pressure on permeabilityprocess activation energypolyimidespolyamidoimidesintermolecular interactionsДанная работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 22-13-00066, https://rscf.ru/ project/22-13-00066. Авторы благодарят Игоря Вадимовича Волгина за исправления и дополнения в статье.ReferencesVelioğlu, S.; Tantekin-Ersolmaz, S.B.; Chew, J.W. Towards the generalization of membrane structure-property relationship of polyimides and copolyimides: A group contribution study. // J. Memb. Sci. 2017, V. 543. pp. 233–254, doi:10.1016/j.memsci.2017.08.042.Velioğlu, S.; Tantekin-Ersolmaz, S.B.; Chew, J.W. Towards the generalization of membrane structure-property relationship of polyimides and copolyimides: A group contribution study. // J. Memb. Sci. 2017, V. 543. pp. 233–254, doi:10.1016/j.memsci.2017.08.042.Robeson, L. A group contribution approach to predict permeability and permselectivity of aromatic polymers. // J. Memb. Sci. 1997. V. 132. pp. 33–54, doi:10.1016/S0376-7388(97)00031-8.Robeson, L. A group contribution approach to predict permeability and permselectivity of aromatic polymers. // J. Memb. Sci. 1997. V. 132. pp. 33–54, doi:10.1016/S0376-7388(97)00031-8.Park, J.Y., Paul, D.R. Correlation and prediction of gas permeability in glassy polymer membrane materials via a modified free volume based group contribution method. // J. Memb. Sci. 1997. V. 125, pp. 23–39. doi:10.1016/S0376-7388(96)00061-0.Park, J.Y., Paul, D.R. Correlation and prediction of gas permeability in glassy polymer membrane materials via a modified free volume based group contribution method. // J. Memb. Sci. 1997. V. 125, pp. 23–39. doi:10.1016/S0376-7388(96)00061-0.Ryzhikh, V., Tsarev, D.; Alentiev, A.; Yampolskii, Y.. A novel method for predictions of the gas permeation parameters of polymers on the basis of their chemical structure. // J. Memb. Sci. 2015. V. 487, pp. 189–198. doi:10.1016/j.memsci.2015.03.055.Ryzhikh, V., Tsarev, D.; Alentiev, A.; Yampolskii, Y.. A novel method for predictions of the gas permeation parameters of polymers on the basis of their chemical structure. // J. Memb. Sci. 2015. V. 487, pp. 189–198. doi:10.1016/j.memsci.2015.03.055.Alentiev, A.Y.; Loza, K.A.; Yampolskii, Y.P.. Development of the methods for prediction of gas permeation parameters of glassy polymers: Polyimides as alternating co-polymers. // J. Memb. Sci. 2000. V. 167. pp. 91–106. doi:10.1016/S0376-7388(99)00271-9.Alentiev, A.Y.; Loza, K.A.; Yampolskii, Y.P.. Development of the methods for prediction of gas permeation parameters of glassy polymers: Polyimides as alternating co-polymers. // J. Memb. Sci. 2000. V. 167. pp. 91–106. doi:10.1016/S0376-7388(99)00271-9.Askadskii A.A., Matseevich A.V., Volgin I.V., and Lyulin S.V. Permeability of polyimide-based polymeric membranes with respect to helium. // Polym. Sci., Ser. 2023. A 65 (2), pp. 117–137.Askadskii A.A., Matseevich A.V., Volgin I.V., and Lyulin S.V. Permeability of polyimide-based polymeric membranes with respect to helium. // Polym. Sci., Ser. 2023. A 65 (2), pp. 117–137.Fateev N.N., Solomakhin V.I., Baiminov B.A., Chuchalov A.V., Sapozhnikov D.A., and Vygodskii Y.S.. Gas-Transport properties of Polyimides with Various Side Groups. // Polym. Sci., 2020. Ser. C 62 (2). pp. 274–280.Fateev N.N., Solomakhin V.I., Baiminov B.A., Chuchalov A.V., Sapozhnikov D.A., and Vygodskii Y.S.. Gas-Transport properties of Polyimides with Various Side Groups. // Polym. Sci., 2020. Ser. C 62 (2). pp. 274–280.Wen-Hui Lin, Tai-Shung Chung. Gas permeability, diffusivity, solubility, and aging characteristics of 6FDA-durene polyimide membranes //Journal of Membrane Science. 2001. V. 186. pp. 183–193.Wen-Hui Lin, Tai-Shung Chung. Gas permeability, diffusivity, solubility, and aging characteristics of 6FDA-durene polyimide membranes //Journal of Membrane Science. 2001. V. 186. pp. 183–193.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.