Введение в мембранную технологию - Мулдер М.
Скачать (прямая ссылка):
к небольшим изменениям в энергиях связи, к так называемым химическим сдвигам. Химический сдвиг зависит от природы связи и от электроотрицательности присоединенных групп.
Например, энергия связи Сь-электронов равна 285,0 эВ. Энергии связи этих же электронов в разных атомах углерода, входящих в мономерное звено найлона-б, согласно [13], показаны на рис. IV-37. Видно, что указанные энергии для атома углерода, связанного с водородом или другим атомом углерода, составляют 285 эВ, тогда как для атома С, связанного с атомом азота, химический сдвиг составляет
1,3 эВ. Еще выше химический сдвиг для атома углерода, входящего в карбонильную группу: он составляет 2,8 эВ. Другой пример приведен на рис. IV-38, где показаны РФЭС-спектры атомов C\s полиэтиленте-рефталата (ПЭТФ) и ПЭТФ, поверхность которого была подвергнута травлению кислородом и аргоном [14]. Спектр ПЭТФ четко указывает на химические сдвиги, характерные для Cis — пиков карбоксильной и эфирной групп. Спектр поверхности, подвергнутой травлению аргоном, показывает, что доля карбоксильных групп понижена, тогда как спектр поверхности, обработанной кислородом, не обнаруживает изменений в химической структуре. По атомным спектрам различных элементов (например, Сь, Nis , Ois, Fis) можно определить содержание этих элементов в поверхностном слое. Метод ЭСХА/РФЭС позволяет детектировать атомы на глубине до 0,5-10 нм, что делает этот метод особенно полезным для определения структуры и состава поверхности.
Метод МСВИ также часто применяется для анализа поверхности. В нем в качестве источника возбуждения используются первичные ионы, тогда как вторичные ионы являются продуктами эмиссии при взаимодействии с поверхностью. В качестве первичных служат ионы инертных газов (Аг+ или Хе+) с энергией порядка кэВ, что позволяет первичным ионам проникать в твердое тело на глубину в несколько атомных слоев. Энергетика этого процесса такова, что он сопровождается эмиссией нейтральных и заряженных частиц с поверхности; затем эти частицы анализируются масс-спектрометрически. Метод позволяет определять любые элементы и соединения. Проблемы могут возникать из-за накопления заряда (так же, как и в сканирующей электронной микроскопии) и ионно-инициируемых реакций на поверхности.
Еще один метод анализа поверхности — это ИК-спектроскопия с преобразованием Фурье. В этом методе детектируются переходы в интервале 4000-400 см-1, но используется интерферометр, а не монохроматор. Глубина проникновения составляет величину порядка нескольких микрометров. Комбинация различных методов анализа поверхности (например, РФЭС, МСВИ и данного) часто
286,3 эВ 285 эВ 287,8 эВ
-N-CH-CH-CH-CH-CH - С
I 2 2 2 2 2 ||
н о
Рис. IV-37. Энергии связи Cis (эВ) в найлоне-6 [13].
Энергия связи , эВ
Рис. IV-38. Спектры Cis ПЭТФ, исходного (а) и подвергнутого травлению кислородом (б) и аргоном (в), по данным метода РФЭС [14].
крайне желательна для выяснения химической структуры верхнего слоя мембраны*.
Литература
1. Beaton N. С., in: A. R. Cooper (Ed.) Ultrafilration Membranes and Applications, Polym. Sci. Techn., 13 (1980) 373.
2. Roesink H. D. WPhD Thesis, University of Twente, 1989.
3. Leenaars A. F. M., PhD Thesis, Universuty of Twente, 1984.
4. Brun М., Lallemand A., Quinson J. F., Eyraud Ch., Therm. Acta, 21 (1977) 59.
*B дополнение к материалу этой главы следовало бы добавить, что в России существуют государственные стандарты [2*-5*], регламентирующие методы определения характеристик мембран. — Прим. ред.
5. Smolders С. A., Vugteveen Е., ACS Symp. Ser., 269 (1985) 327.
6. Eyraud Ch., Summer School on Membrane Science and Technology, Cadarache, France, 1984.
7. Resting R. E., Synthetic Polymeric Membranes, John Wiley, New York, 1985.
8. Cuperus F. P., PhD Thesis, University of Twente, 1990.
9. Kim T.-H., Koros W. JHusk G. R., Sep. Sci., 23 (1988) 1611.
10. Stern S. A., Mi Y., Yamamoto H., St. Clair A. К., J. Polym. Sci. Polym. Phys., 27 (1989) 1887.
11. Chapman В., Glow discharge processes; sputtering and plasma etching, John Wiley, New York, 1980.
12. Hof J. v.t., PhD Thesis, University of Twente, 1988.
13. Dilks A., in: Dawk J. V. (ed.), Development in polymer characterisation, Appl. Science Publ. vol. 2, p. 14.
14. Nitto Denko, Technical Report, The 70th Anniversary Special Issue, 1989.
15. Langsam M., Anand М., Karwacki E. Gas Separation and Purification 2 (1988) 162.
16. Oldani М., Schock G., J. Membr. Sci. 43 (1989) 243.
17. Bartels C. R., J. Membr. Sci. 45 (1989) 225.
18. Fontijn М., Bijsterbosch В. H., v.’t Riet K., J .Membr. Sci., 36 (1987) 141.
19. IUPAC Reporting Physisorption Data, Pure Appl. Chem., 57 (1985) 603.
20. Cuperus F. P., Membrane News, ESMST, N 22-23, Sept. 1990, p. 35.
Дополнительная литература*
1* Волъфковин Ю. М., Багоцкий В. С., Сосенкин В. Е., Школьников Е. И. Электрохимия, 16 (1980) 1620.
2* ГОСТ Р 50110-92. Мембраны полимерные. Метод определения производительности плоских ультрафильтрационных мембран по воде. Госстандарт России, Москва, 1992.
