ОТВАГИНА К.В. — НОМИНАНТ № 5 на ПРЕМИЮ имени П.П. ШОРЫГИНА 2019 г.


НОМИНАНТ № 5 на ПРЕМИЮ имени П.П. ШОРЫГИНА 2019 г.

Отвагина Ксения Владимировна

Место работы и должность: Нижегородский государственный университет им. Р. Е. Алексеева, аспирант, инженер.

Адрес: г. Нижний Новгород

Мембраны на основе хитозана для процессов газоразделения и первапорации

Мембранные технологии за последние 30 лет заняли твердую позицию среди основных методов очистки веществ. Мембранное разделение – совершенный метод разделения веществ в природе, отточенный веками эволюции, cегодня позволяет осуществлять очистку природного газа, опреснять морскую воду и очищать промышленные стоки, очищать плазму крови, генерировать энергию в составе водородных топливных элементов, разделять азеотропные смеси растворителей и много другое. Мембранные методы обладают рядом неоспоримых достоинств перед традиционными методами очистки веществ (дистилляция, кристаллизация и сорбция), однако, эффективность процессов мембранного разделения находится в строгой зависимости от физико-химических свойств мембранного материала, выбранного для решения конкретной задачи. Такие мембранные процессы как газоразделение и первапорация, для дальнейшего развития и внедрения в промышленность, особенно остро нуждаются в разработке высокопроизводительных и селективных мембран.

Благодаря высокой селективности по отношению к воде и кислым газам, таким как CO2 и H2S, а также высокой термостабильности и грибостойкости, хитозан (ХТЗ) является перспективной полимерной матрицей для создания современных мембранных материалов для передовых процессов мембранной осушки органических сред методом первапораци, осушки и очистки природного газа от примесей кислых газов. Однако, активное применение ХТЗ ограничивается рядом недостатков – низкой проницаемостью и относительно неудовлетворительными физико-механическими характеристиками. В настоящей работе предложен ряд пионерских подходов, позволяющих элиминировать недостатки мукополисахарида при сохранении его достоинств. Путем блок- и привитой сополимеризации ХТЗ с виниловыми мономерами (акрилонитрилом или стиролом) удалось в несколько раз увеличить прочность исходного мукополисахарида. Была установлена корреляция между составом и структурой сополимера и физико-химическими свойствами. Увеличение проницаемости материалов на основе ХТЗ было достигнуто с помощью управления архитектурой мембран. Были получены как непористые симметричные мембраны, осуществляющие механизм «облегченного» транспорта, за счет наличия подвижной фазы – ионных жидкостей, так и композиционные мембраны с микронным селективным слоем на основе ХТЗ, осуществляющие механизм транспорта «растворение-диффузия». Получить мембраны, осуществляющие оба механизма в зависимости от условий проведения процесса, позволил перевод ХТЗ в стабильную катионную форму путем полимераналогичных превращений.

Результаты работы были опубликованы как в зарубежных высокорейтинговых журналах, представленных в международных базах Web of Science и Scopus, так и в отечественном издании, рецензируемом в РИНЦ. Работа получила высокую экспертную оценку на научных конференция различного уровня и была удостоена ряда наград:

Диплом I степени за лучший стендовый доклад на I Международной школе-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века» (Казань, 2015)

Диплом I степени за устный доклад на XX Всероссийской (с международным участием) конференции молодых ученых-химиков (Нижний Новгород, 2017)

Диплом III степени в конкурсе-олимпиаде молодых исследователей «Russian Young MemBrain» в рамках международной конференции Ion transport in organic and inorganic membranes 2017 (Сочи, 2017)

Диплом за выдающийся устный доклад на международной конференции 5th PVVPMD (Торунь, Польша, 2017)

Диплом I степени за лучший стендовый доклад на 14th International Saint Petersburg Conference of Young Scientists “Modern Problems of Polymer Science” (Санкт-Петербург, 2018)

Список всех работ по заявляемой теме.

Статьи Scopus:

  1. Otvagina K. V. et al. Preparation and characterization of facilitated transport membranes composed of chitosan-styrene and chitosan-acrylonitrile copolymers modified by methylimidazolium based ionic liquids for CO2 separation from CH4 and N2 //Membranes. – 2016. – Т. 6. – №. – С. 31.
  2. Sazanova T. S., Otvagina K. V., Vorotyntsev I. V. The contributions of supramolecular organization to mechanical properties of chitosan and chitosan copolymers with synthetic polymers according to atomic force microscopy //Polymer Testing. – 2018. – Т. 68. – С. 350-358.

Статьи РИНЦ:

  1. Отвагина К.В., Мочалова А.Е., Москвичев А.А., Сазанова Т.С., Воротынцев А.В., Воротынцев И.В. Изучение структурных и теплофизических свойств мембранных материалов на основе сополимеров хитозана и ионных жидкостей //Известия уфимского научного центра РАН. – 2018. – Т. 2-3. – С. 88-94.

Тезисы:

  1. Богачева К.В., Мочалова А.Е., Апрятина К.В., Глаголева А.А., Смирнова Л.А, Смирнов В.Ф. Привитые и блок- сополимеры стирола с хитозаном //Сборник Тезисов X Санкт-Петербургской Конференции Молодых Ученых с Международным Участием «Современные Проблемы Науки о Полимерах». 2015. С. 61.
  2. Богачева К.В., Мочалова А.Е., Смирнова Л.А, Воротынцев И.В., Атласкин А.А. Биоразлагаемые материалы на основе крахмала и хитозана // XVIII Конференция Молодых Ученых-Химиков Нижегородской Области. Нижний Новгород 12-14 мая 2015 года. Тезисы докладов. 2015. С.12.
  3. Богачева К.В., Мочалова А.Е., Атласкин А.А., Сазанова Т.С., Ахметшина А.И., Воротынцев И.В. Газоразделительные мембраны на основе модифицированных полисахаридов // Сборник Тезисов VI Всеросийская Молодежная Научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии». 2015. С. 125.
  4. Богачева К.В., Мочалова А.Е., Смирнова Л.А. Физико-механические свойства модифицированных полисахаридов и их производных // Сборник тезисов I Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века». 2015. С. 334.
  5. Богачева К.В., Мочалова А.Е., Смирнова Л.А., Воротынцев И.В., Сазанова Т.С. Модификация хитозана сополимеризацией с синтетическими мономерами // XIX Всероссийская конференция молодых ученых-химиков. Тезисы докладов. Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2016. С. 31-32.
  6. Bogacheva K.V., Mochalova A.E., Sazanova T.S., Petukhov A.N., Vorotyntsev A.V., Drozdov P.N., Vorotyntsev I.V. Novel polymeric membranes based on polysaccharides modified by radical copolymerization with vinyl monomers //International conference «Ion transport in organic and inorganic membranes». Conference proceedings. Krasnodar. 2016. P. 56-58.
  7. Vorotyntsev I.V., Bogacheva K.V., Mochalova A.E., Sazanova T.S., Petukhov A.N., Vorotyntsev A.V. Novel gas separation membranes design from chitosan-styrene and chitosan-acrylonitrile copolymers modified by methylimidazolium based ionic liquids //6th EuCheMS chemistry congress. Conrefence proceedings. Spain, Seville. 2016. № 1697.
  8. Богачева К.В., Воротынцев И.В., Мочалова А.Е., Сазанова Т.С., Петухов А.Н., Воротынцев А.В. Получение и исследование газоразделительных свойств мембран на основе сополимеров хитозана и метилимидазольных ионных жидкостей //XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Тезисы докладов. Екатеринбург: Уральское отделение Российской академии наук. 2016. Т. 2а. С. 198.
  9. Сазанова Т.С., Богачева К.В., Мочалова А.Е., Воротынцев И.В. Особенности поверхностной структуры сополимеров на основе хитозана и акрилонитрила по данным атомно-силовой микроскопии //XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Тезисы докладов. Екатеринбург: Уральское отделение Российской академии наук. 2016. Т. 4. С. 219.
  10. Отвагина К.В., Мочалова А.Е., Воротынцев И.В. Полимерные нанокомпозиты на основе хитозна для газоразделения //XIII Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Мембраны-2016». Тезисы докладов. Н. Новгород. 2016. С. 284-286.
  11. Отвагина К.В., Мочалова А.Е., Воротынцев И.В. Полимерные матрицы на основе хитозана и ацетата целлюлозы для создания газоразделительных мембран //XIII Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Мембраны-2016». Тезисы докладов. Н. Новгород. 2016. С. 287-289.
  12. Сазанова Т.С., Богачева К.В., Воротынцев И.В. Эксплуатационная стойкость полимерных мембран на основе сополимеров хитозана с акрилонитрилом по данным атомно-силовой микроскопии //XIII Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Мембраны-2016». Тезисы докладов. Н. Новгород. 2016. С. 439-441.
  13. Сазанова Т.С., Отвагина К.В., Мочалова А.Е., Воротынцев И.В. Статистический анализ при изучении структуры поверхности полимерных мембран на основе хитозана с помощью атомно-силового микроскопа //Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии: сборник докладов XII Международной конференции. Минск: Беларуская навука. 2016. С. 163-168.
  14. Vorotyntsev I.V., Otvagina K.V., Mochalova A.E., Sazanova T.S., Petukhov A.N. The novel gas separation membranes from chitosan modified by organic and inorganic media //9th International membrane science and technology conference. Conference handbook. Adelaide, South Australia. 2016. P. 317-319.
  15. Голубчиков Д.О., Отвагина К.В., Сазанова Т.С., Воротынцев И.В. Получение пористых материалов на основе хитозана методом инверсии фаз //ХХ Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием). Тезисы докладов. Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2017. С. 482.
  16. Отвагина К.В., Сазанова Т.С., Мигурская М.Е., Пенькова А.В., Воротынцев И.В. Композиционные мембраны на основе хитозана для процессов газоразделения и первапорации //ХХ Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием). Тезисы докладов. Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2017. С. 519.
  17. Otvagina K.V., Mochalova A.E., Sazanova T.S., Atlaskin A.A., Vorotyntsev I.V. Transport properties of asymmetric and composite membranes based on chitosan copolymers with vinyl monomers //International conference «Ion transport in organic and inorganic membranes». Conference proceedings. Krasnodar. 2017. P. 265-267.
  18. Голубчиков Д.О., Отвагина К.В., Сазанова Т.С., Воротынцев И.В.Асимметричные мембраны на основе хитозана //Будущее технической науки: сборник материалов XVI Международной молодежной научно-технической конференции. Н. Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2017. С. 689-690.
  19. Отвагина К.В., Мочалова А.Е., Сазанова Т.С., Мигурская М.Е., Пенькова А.В., Воротынцев И.В. Мембраны на основе сополимеров хитозана с виниловыми мономерами для процессов газоразделения и первапорации //VII Всероссийская Каргинская конференция «Полимеры-2017». Сборник тезисов. Москва: МГУ. 2017. С. 398.
  20. Otvagina K.V., Sazanova T.S., Atlaskin A.A., Vorotyntsev I.V. The design of chitosan based membranes for gas separation and pervaparation //19th Spring symposium. Book of abstracts. Germany, Mainz. 2017. P. 189.
  21. Otvagina K.V, Mochalova A.E., Sazanova T.S., Dmitrenko M.E., Penkova A.V., Vorotyntsev I.V. Novel composite membranes based on chitosan copolymers for pervaparation dehydration of organic media // 5th International scientific conference on pervaparation, vapor permeation and membrane distillation. Book of abstracts. Poland, Torun. 2017. P. 49-50.
  22. Sazanova T.S., Otvagina K.V., Vorotyntsev I.V. Surface structuring features of polymeric membranes based on chitosan according to atomic force microscopy //Scanning Probe Microscopy. Abstract Book of International Conference. Ekaterinburg: Ural Federal University. 2017. P. 94-95.
  23. Otvagina K.V., Sazanova T.S., Atlaskin A.A., Vorotyntsev I.V. Gas separation membranes for CO2 contamination control //19th Postgraduates Conference on Chemistry. Book of abstracts. Heraklion, Greece. 2017. P. 68.
  24. Sazanova T.S., Otvagina K.V., Vorotyntsev I.V. Atomic force microscope as a study tool for surface structuring mechanisms of polymeric membranes based on chitosan //Monograph of 7th European Young Engineers Conference. Warsaw, Poland. 2018. P. 572.
  25. Otvagina K.V., Penkova A.V., Dmitrenko M.E., Kuzminova A.I., Sazanova T.S., Vorotyntsev A.V., Vorotyntsev I.V. Phisycochemical and transport properties of composite membranes based on chitosan copolymers with polyacrylonitrile and polystyrene //Chemical engineering summer school on membrane technology. Proceedings & Abstracts. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev. P. 50.
  26. Сазанова Т.С., Отвагина К.В., Воротынцев И.В. Особенности структурообразования поверхности полимерных мембран на основе хитозана по данным атомно-силовой микроскопии //XXVII Российская конференция «Современные методы электронной и зондовой микроскопии в исследованиях органических, неорганических наноструктур и нано-биоматериалов». Тезисы докладов. Черноголовка. 2018. Т. 2. С. 167-168.
  27. Otvagina K.V., Penkova A.V., Dmitrenko M.E., Kuzminova A.I., Sazanova T.S., Vorotyntsev A.V., Vorotyntsev I.V. Phisico-chemical and transport properties of composite membranes based on chitosan copolymers with polyacrylonitrile and polystyrene //14th Saint-Petersburg Conference of Young Scientists with international participation «Modern Problems of Polymer Science». 2018.
  28. Махонина М.Н., Отвагина К.В., Янбиков Н.Р., Воротынцев И.В. «Зеленые» мембранные материалы на основе производного хитозана с кватернизированными аминогруппами: получение, оценка газоразделительных свйств и способности к биодеградации. // Международная конференция «Экстракция и мембранные методы в разделении веществ», посвященная 90-летию со дня рождения академика Пурина Б.А. Тезисы докладов. Москва. 2018. С. 130.