Разделение углеводородов является ключевым этапом в нефтяной промышленности, в настоящее время в основном основанным на энергоемкой технологии ректификации. Мембранные технологии нанофильтрации/обратного осмоса, приводимые в действие давлением, демонстрируют огромный потенциал применения в разделении углеводородов: процесс разделения не сопровождается фазовыми переходами газа и жидкости, что значительно снижает потребление энергии и имеет большое значение для низкоуглеродной модернизации нефтехимического производства. Традиционно приготовленные асимметричные полиимидные (PI) мембраны, полученные методом фазового перехода, показывают хорошие перспективы в разделении жидких углеводородов, однако их селективность и устойчивость к молекулам углеводородов остаются недостаточными. Для решения этих проблем было проведено термическое индуцированное структурное переструктурирование асимметричных PI мембран, в процессе которого выявлена термохимическая реакция между полиимидными цепями, приводящая к формированию поперечных сшивок между цепями, а эффекты релаксации сегментов при высоких температурах вызывают сужение пор мембраны и уплотнение коркового слоя, что эффективно повышает селективность и устойчивость PI мембран к углеводородам. Дальнейшие исследования показали, что процесс термопереструктурирования PI мембран обладает эффектом саморегуляции. При снижении скорости нагрева реакция открытия колец амида проходит полноценно, формируемая сшитая сеть эффективно подавляет релаксацию молекулярных цепей и ограничивает процесс закрытия пор мембраны. Этот эффект саморегуляции позволяет получить высокосшитый и ультратонкий селективный слой, значительно повышающий проницаемость и фактор разделения углеводородных смесей PI мембранами. Для асимметричных PI мембран, подвергнутых термоструктурированию при 330 и 340 ℃, чистая проницаемость толуола составила 0.51 и 0.10 л·м⁻²·ч⁻¹·бар⁻¹ соответственно, а фактор разделения толуола и 1,3,5-трис(изопропил)бензола (204 Да) достиг 11.6 и 26.4 – на уровне современных передовых показателей с отличной долговременной стабильностью, успешным достижением эффективного разделения имитированной сырой нефти.

полиимид, асимметричная мембрана, термическое реструктурирование, разделение углеводородов