Ловушки для молекул

Итак, простое растяжение полимера в жидкости приводит к возникновению развитой межфазной поверхности, обладающей значительной площадью. Как упоминалось в начале, атомы (молекулы), оказавшиеся на поверхности, имеют большое число оборванных связей - вакансий для образования новых связей. Эти вакансии могут быть заполнены свободными молекулами из окружающего пространства. Такое связывание молекул твердой поверхностью называется адсорбцией; она широко используется в практике для очистки газов и жидкостей, в том числе для очистки воздуха с помощью, например, противогаза.Естественно предположить, что полимеры, подвергнутые крейзингу, тоже должны быть способны к адсорбции. Так ли это, мы проверили с помощью специального цикла экспериментов. Образец полимера растягивали в адсорбционно-активной жидкости на необходимую величину, после чего его извлекали из зажимов растягивающего устройства, помещали в раствор адсорбата (йода или органического красителя родамина С) и оценивали степень адсорбции путем измерения концентрации адсорбата в растворе.

Рис. 6. Изотермы сорбции йода (а) и родамина С (б) из их водных растворов образцами полиэтилентерефталата,

растянутыми в н-пропаноле до различных степеней вытяжки:

1 - 20%, 2 - 50%, 3 - 100%, 4 - 150%, 5 - 200%, 6 - 300%, 7 - 400%.

На рис.6 представлены изотермы адсорбции двух веществ - йода (а) и родамина С (б) - из их водных растворов. Хорошо видно, что полимер, растянутый в жидкости, действительно становится эффективным адсорбентом, способным поглощать любые низкомолекулярные вещества из их растворов. Причем эффективность адсорбции зависит как от величины деформации полимера, так и от молекулярных размеров сорбируемого вещества (молекулы йода имеют размер ~0.5 нм, а молекулы родамина С - 17.5 нм), рис.7.

Из рисунка хорошо видно, что адсорбция йода при малых степенях удлинения возрастает, а затем, достигнув максимума, перестает изменяться, в то время как более объемные молекулы родамина С в области 200%-го удлинения демонстрируют резкий спад адсорбции. Очевидно, крейзы, возникающие на первых этапах растяжения, содержат пустоты больших размеров, легко доступные даже крупным молекулам родамина С. По мере вытяжки крейзы разрастаются, что увеличивает площадь межфазной поверхности полимера, и, соответственно, возрастает адсорбция. Но когда начинается описанный выше структурный переход, приводящий к сжатию структуры и уменьшению эффективного диаметра пор, сокращается число пустот, доступных молекулам сначала родамина С (начиная со 250%-го удлинения), а затем и йода (с 300%-го). Таким образом, существует метод разделения молекул путем адсорбции из раствора тех из них, которые способны проникать в поры данного размера (молекулярно-ситовый эффект). Поскольку размер пор можно легко регулировать, изменяя степень вытяжки полимера в адсорбционно-активной среде (используя эффект Ребиндера), легко добиться избирательной адсорбции.

Рис. 7. Зависимость величины адсорбции от степени вытяжки полиэтилентерефталата в н-пропаноле:

а - водные растворы йода; б - водные растворы родамина С.

Важно отметить, что используемые в практике адсорбенты обычно представляют собой некий порошок или гранулят, которым заполняют разного рода емкости (например, сорбент в том же противогазе). С помощью эффекта Ребиндера легко получить пленку или волокно со сквозной нанометрической пористостью. Другими словами, открывается перспектива создать конструкционный материал, обладающий оптимальными механическими свойствами и одновременно являющийся эффективным сорбентом.

Перейти на страницу: 1 2

Дополнительные материалы

Холодное напыление металлических покрытий
Когда только появились первые металлические орудия труда, выяснилось, что, твердые и прочные, они сплошь и рядом портились под воздействием влаги. Шло время, люди создавали механизмы и машины, и чем более совершенными они становились, тем ...

Очерк общей теории старения и где ошибаются современные геронтологи
Выдвинутая гипотеза первичной амортальности многоклеточных организмов постулирует, что у первых возникших на Земле многоклеточных организмов унаследованные от одноклеточных эукариот клеточные механизмы старения и механизм программируемой ...

О возможностях физической нереализуемости космологической и гравитационной сингулярностей в общей теории относительности
Обоснована возможность нереализуемости космологической сингулярности Большого Взрыва Вселенной непосредственно в ортодоксальной ОТО. Показано отсутствие ограничения массы астрономического тела, самосжимающегося в СО Вейля, если тело являет ...

Разделы

Электромагнитный импульс как оружие

История вопроса и современное состояние знаний в области эми.

Лабораторные стенды в учебном процессе

Обзор и сравнительный анализ существующих стендов.

Аспекты технического знания

Технический объект и предмет технических наук.

Сварка металлов плавлением

Классификация электрической дуговой сварки.

Распределение примесей в кремнии

Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.



Наука сегодня и вчера - www.anytechnic.ru