Влияние размера частиц сульфокатионообменной смолы на физико-химические свойства и морфологию поверхности гетерогенной мембраны МК-40
Аннотация
Изучены физико-химические свойства и морфология поверхности гетерогенных мембран МК-40 с заданным размером частиц сульфокатионообменной смолы в диапазонах < 20, 32–40 и 56–71 мкм при соотношении смолы и полиэтилена 65:35. Экспериментальные мембраны изготовлены на предприятии ООО «ИП «Щекиноазот» (Россия). Сравнительный анализ характеристик мембран показал, что основные физико-химические свойства изменяются согласованно с изменением параметров поверхности. С ростом размера частиц ионообменной смолы влагосодержание и толщина мембран падают соответственно с уменьшением поверхностной макропористости. При этом обменная емкость мембран не зависит от размера частиц ионообменной смолы.
Количественный анализ РЭМ-изображений мембран в набухшем состоянии выявил ряд особенностей морфологии их поверхности. Во-первых, установлено наличие мелких c радиусом R < 10 мкм и отсутствие крупных (R > 20 мкм) ионообменников для мембран с размером частиц смолы в диапазоне 56–71 мкм. Во-вторых, выявлено уменьшение доли ионообменника на 14 % и средневзвешенного радиуса частиц ионообменной смолы на 15 % с увеличением заданных при производстве размеров ионообменника. В-третьих, обнаружено уменьшение поверхностной макропористости на 7 %, но увеличение размера макропор более, чем на 20 % с ростом размера частиц смолы. Для объяснения выявленных особенностей морфологии поверхности гетерогенных мембран МК-40 с разным размером
частиц сульфокатионообменной смолы необходимо проведение исследований структуры их внутренней фазы
Скачивания
Литература
Strathmann H., Grabowski A., Eigenberger G. Ion-exchange membranes in the chemical process industry. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2013;52: 10364–10379. https://doi.org/10.1021/ie4002102
Stenina I., Golubenko D., Nikonenko V., Yaroslavtsev A. Selectivity of transport processes in ion-exchange membranes: Relationship with the structure and methods for its improvement. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21: 5517. https://doi.org/10.3390/ijms21155517
Solonchenko K., Kirichenko A., Kirichenko K. Stability of ion exchange membranes in electrodialysis. Membranes. 2023;13: 52. https://doi.org/10.3390/membranes13010052
Butylskii D. Y., Troitskiy V. A., Ponomar M. A., Moroz I. A., Sabbatovskiy K. G., Sharafan M. V. Efficient anion-exchange membranes with anti-scaling properties obtained by surface modification of commercial membranes using a polyquaternium-22. Membranes. 2022;12: 1065. https://doi.org/10.3390/membranes12111065
Akberova E. M., Vasil’eva V. I., Zabolotsky V. I., Novak L. A study of ralex membrane morphology by SEM. Membranes. 2019;9: 169. https://doi.org/10.3390/membranes9120169
Rubinstein I., Staude E., Kedem O. Role of the membrane surface in concentration polarization at ion-exchange membrane. Desalination. 1988;69: 101–114. https://doi.org/10.1016/0011-9164(88)80013-4
Nikonenko V. V., Mareev S. A., Pis’menskaya N. D., Kovalenko A. V., Urtenov M. K., Uzdenova A. M., Pourcelly G. Effect of electroconvection and its use in intensifying the mass transfer in electrodialysis (review). Russian Journal of Electrochemistry. 2017;53(10): 1122–1144. https://doi.org/10.1134/S1023193517090099
Akberova E. M., Vasil’eva V. I. Effect of the resin content in cation-exchange membranes on development of electroconvection. Electrochemistry Communications. 2020;111: 106659. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2020.106659
Berezina N. P., Kononenko N. A., Dvorkina G. A., Sheldeshov N. V. Physico-chemical properties of ionexchange materials*. Krasnodar: Kuban State University Publ; 1999. 82 p. (In Russ.)
Reed S. J. B. Electron probe microanalysis and scanning electron microscopy in geology. Cambridge: Cambridge University Press; 2005. 231 p.
Sirota E. A., Kranina N. A., Vasil’eva V. I., Malykhyn M. D., Selemenev V. F. Development and experimental approbation of program complex for definition of a share ion-spending surfaces of heterogeneous membranes according to raster electronic microscopy. Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2011;2: 53–59. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17111009
Copyright (c) 2024 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
