Влияние морфологии поверхности анионобменной мембраны МА-41 на механизм переноса ионов в условиях постоянства толщины диффузионного слоя
Ключевые слова:
морфология поверхности, предельный ток, анионообменная мембрана, вращающийся мембранный диск, перенос ионов.
Аннотация
Методом вращающегося мембранного диска получены вольтамперные характеристики
гетерогенной анионообменной мембраны МА-41 при различных скоростях вращения. Показано,
что экспериментальные предельные токи значительно ниже, рассчитанных по теории Левича для
анионообменных мембран с гомогенной поверхностью. Предложена модель, описывающая
процесс формирования предельного состояния, с учётом наличия на поверхности мембраны
активных проводящих участков и инертных областей. Установлено, что вклад
электроконвективного переноса электролита через мембрану, приводящий к возрастанию
величины предельного тока, невелик, а механизм снижения массопереноса, связанный с
микрогетерогенностью поверхности мембраны, является доминирующим.
Скачивания
Данные скачивания пока не доступны.
Литература
1.Васильева В.И., Битюцкая Л.А., Зайченко Н.А. и др. Микроскопический анализ
морфологии поверхности ионообменных мембран // Сорбционные и
хроматографические процессы. 2008. Т.8. Вып.2. С.260-271.
2.Дьяконова О.В., Соколова С.А., Зяблов А.Н., Жиброва Ю.А. Исследование
состояния поверхности мембранных материалов методом сканирующей зондовой
микроскопии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т.8. Вып.5.
С.863-868.
3.Зайченко Н.А., Васильева В.И., Григорчук О.В. и др. Анализ микрорельефа и
шероховатости поверхности ионообменнных мембран методом атомно-силовой
микроскопии // Вестник ВГУ. 2009. № 1. С.5-14.
4.Балавадзе Э.М. Бобрешова О.В., Кулинцов П.И. Концентрационная поляризация
в процессе электродиализа и поляризационные характеристики ионоселективных
мембран // Успехи химии. 1988. Т.57, №6. С.1031-1041.
5.Пивоваров Н.Я., Гребень В.П., Кустов В.Н. и др. Влияние гетерогенности
ионообменных мембран на предельный ток и вид вольт-амперных характеристик //
Электрохимия. 2001. Т.37. №8. С.941-952.
6.Пивоваров Н.Я. Гетерогенные ионообменные мембраны в электродиализных
процессах. Владивосток: Дальнаука. 2001. 112с.
7.Письменская Н.Д., Никоненко В.В., Белова Е.И. и др. Сопряженная конвекция
раствора у поверхности ионообменных мембран при интенсивных токовых режимах
// Электрохимия. 2007. Т.43. №3. С.325-345.
8.Певницкая М.В., Варенцов В.К., Урусов К.Х. Зависимость физико-химических
свойств гетерогенных ионообменных мембран от их структуры // Изв. СО АН СССР.
Сер. Хим. Наук. 1969. Вып.6, №14. С.18-24.
9.Варенцов В.К., Певницкая М.В. Связь электрохимических свойств мембран с
состоянием их поверхности // Изв. СО АН СССР. Сер. Хим. Наук. 1971. Вып.4, №9.
С.124-127.
10. Варенцов В.К., Певницкая М.В. Электропроводность ионообменных мембран и
неоднородность их строения // Изв. СО АН СССР. Сер. Хим. Наук. 1973. Вып.2, №4.
С.3-8.
11. Rubinstein I., Staude R., Kedem O. Role of the membrane surface in concentration
polarization at ion-exchange membranes // Desalination. 1988. Vol.69. №2. P.101-114.
12. Maletzki F., Rosler H.-W., Staude E., Ion transfer across electrodialysis membranes
in the overlimiting current range: stationary voltage current characteristics and current
noise power spectra under different conditions of free convection // Journal of Membrane
Science. 1992. Vol.71. №1-2. P.105-116.
13. Rubinstein I., Zaltzman B., Kedem O. Electric fields in and around ion-exchange
membranes // Journal of Membrane Science. 1997. Vol.125. №1. P.17-21.
14. Choi J.-H., Kim S.-H., Moon S.-H. Heterogeneity of ion-exchange membranes: the
effect of membrane Heterogeneity on transport properties // Journal of Colloid and
Interface Science. 2001. Vol.241. № 1. P.120-126.
15. Ibanez R., Stamatialis D.F., Wessling M., Role of membrane surface in concentration
polarization at cation exchange membranes // Journal of Membrane Science. 2004.
Vol.239. №1. P.119-128.
16. Vyas P.V., Ray P., Adhikary S.K., Shah B.G., Rangarajan R. Studies of the effect of
variation of blend ratio on permselectivity and heterogeneity of ion-exchange membranes
// Journal of Colloid and Interface Science. 2003. Vol.257. №1. P.127-134.
17. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах М.: Наука. 1996.
390с.
18. Уртенов М.Х., Сеидов Р.Р. Математические модели электромембранных систем
очистки воды. Краснодар: Изд-во Кубан. гос. ун-та. 2000. 140с.
19. Заболоцкий В.И., Шарафан М.В., Шельдешов Н.В., Ловцов Е.Г. Исследование
массопереноса хлорида натрия через катионообменную мембрану МК-40 в
разбавленных растворах хлорида натрия методом вращающегося мембранного диска
// Электрохимия. 2008. Т.44. №2. С.155-160.
20. Заболоцкий В.И., Шарафан М.В., Шельдешов Н.В. Исследование влияния
природы ионогенных групп мембран на процесс диссоциации воды и перенос ионов
электролита методом вращающегося мембранного диска // Электрохимия. 2008.
Т.44. №10. С.1213-1220.
21. Шарафан М.В., Заболоцкий В.И., Бугаков В.В. Исследование
электромассопереноса через гомогенные и поверхностно-модифицированные
гетерогенные ионообменные мембраны на установке с вращающимся мембранным
диском // Электрохимия. 2009. Т.45. №10. С.1252-1260.
22. Васильева В.И., Шапошник В.А., Заболоцкий В.И. и др. Диффузионные
пограничные слои на границе мембрана-раствор при высокоинтенсивных режимах
электродиализа // Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. Т.5. Вып.4.
С.545-560.
23. Васильева В.И., Шапошник В.А., Григорчук О.В. и др. Лазерная
интерферометрия в исследовании кинетики электродиализа // Электрохимия. 2002.
Т.38. №8. С.949-955.
24. Stern S.N., Green M.E. Noise generated during sodium and hydrogen ion transport
across a cation exchange membrane // Journal of Physical Chemistry. 1973. Vol.77. №12.
P.1567-1572.
25. Fang Y., Li Q., Green M.E. Noise spectra of transport at an anion membrane-solution
interface // Journal of Colloid and Interface Science. 1982. Vol.86. №1. P.185-190.
26. Рубинштейн И., Зальцман Б., Прец И., Линдер К. Экспериментальная проверка
электроосмотического механизма формирования «запредельного» тока в системе с
катионообменной электродиализной мембраной // Электрохимия. 2002. Т.38. №8.
С.956-967.
27. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин Н.П. Диссоциация молекул воды в
системах с ионообменными мембранами // Успехи химии. 1988. Т.57. С.1403-1412.
28. Ионитовые мембраны. Грануляты. Порошки. Каталог. М.: Изд. НИИТЭХИМ.
1977. 32с.
29. Патент на полезную модель №78577 РФ. МПК G01N 27/40, 27/333 Шарафан
М.В., Заболоцкий В.И. №2008122083/22 от 02.06.2008. опубл. 27.11.2008. Бюл. №33.
30. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Шарафан М.В. Исследование
электромассопереноса хлорида натрия через катионообменную мембрану МК-40
методом вращающегося мембранного диска // Электрохимия. 2006. Т.42. №11.
С.1494-1500.
31. Березина Н.П., Кононенко Н.А., Дворкина Г.А., Шельдешов Н.В. Физико-
химические свойства ионообменных материалов. Краснодар: Изд-во Кубан. гос. ун-
та. 1999. 90с.
32. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз. 1959. 700с.
33. Кулинцов П.И. Концентрационная поляризация электромембранных систем с
вращающимся мембранным диском в растворах хлорида натрия: дис. … канд. хим.
наук: 02.00.05. Воронеж. 1988. 139с.
34. Grossman G. Sonin A.A. Membrane fouling in electrodialysis: a model and
experiments // Desalination. 1973. V.12. №1. P.107-125.
35. Гребень В.П., Коварский Н.Я. Влияние внутреннего тепловыделения на вольт-
амперную характеристику биполярной мембраны // Журнал физической химии.
1978. Т.52. №9. С.2304-2307.
36. Заболоцкий В.И., Лоза С.А., Шарафан М.В. Физико-химические свойства
профилированных гетерогенных ионообменных мембран // Электрохимия. 2005.
Т.41. №10. С.1185-1192.
37. Лопаткова Г.Ю., Володина Е.И., Письменская Н.Д., Никоненко В.В. Метод
оценки проводящей поверхности гетерогенных мембран // Всероссийская конф.
«Мембранная электрохимия. Ионный перенос в органических и неорганических
мембранах»: 24-28 мая 2004г.: тезисы. Краснодар: Изд–во Куб. гос. ун–та. 2004. С.29.
38. Baltrunas G., Valiunas R., Popkirov G. Identification of electrode surface blocking
by means of thin-layer cell 1. The model // Electrochimica Acta. 2007. V.52. №24. P.7091-7096.
39. Лопаткова Г.Ю. Влияние свойств поверхности ионообменных мембран на их
электрохимическое поведение в сверхпредельных токовых режимах: дис. … канд.
хим. наук: 02.00.05. Краснодар. 2006. 180с.
40. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты. М.:
Химия. 1980. 336с.
морфологии поверхности ионообменных мембран // Сорбционные и
хроматографические процессы. 2008. Т.8. Вып.2. С.260-271.
2.Дьяконова О.В., Соколова С.А., Зяблов А.Н., Жиброва Ю.А. Исследование
состояния поверхности мембранных материалов методом сканирующей зондовой
микроскопии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т.8. Вып.5.
С.863-868.
3.Зайченко Н.А., Васильева В.И., Григорчук О.В. и др. Анализ микрорельефа и
шероховатости поверхности ионообменнных мембран методом атомно-силовой
микроскопии // Вестник ВГУ. 2009. № 1. С.5-14.
4.Балавадзе Э.М. Бобрешова О.В., Кулинцов П.И. Концентрационная поляризация
в процессе электродиализа и поляризационные характеристики ионоселективных
мембран // Успехи химии. 1988. Т.57, №6. С.1031-1041.
5.Пивоваров Н.Я., Гребень В.П., Кустов В.Н. и др. Влияние гетерогенности
ионообменных мембран на предельный ток и вид вольт-амперных характеристик //
Электрохимия. 2001. Т.37. №8. С.941-952.
6.Пивоваров Н.Я. Гетерогенные ионообменные мембраны в электродиализных
процессах. Владивосток: Дальнаука. 2001. 112с.
7.Письменская Н.Д., Никоненко В.В., Белова Е.И. и др. Сопряженная конвекция
раствора у поверхности ионообменных мембран при интенсивных токовых режимах
// Электрохимия. 2007. Т.43. №3. С.325-345.
8.Певницкая М.В., Варенцов В.К., Урусов К.Х. Зависимость физико-химических
свойств гетерогенных ионообменных мембран от их структуры // Изв. СО АН СССР.
Сер. Хим. Наук. 1969. Вып.6, №14. С.18-24.
9.Варенцов В.К., Певницкая М.В. Связь электрохимических свойств мембран с
состоянием их поверхности // Изв. СО АН СССР. Сер. Хим. Наук. 1971. Вып.4, №9.
С.124-127.
10. Варенцов В.К., Певницкая М.В. Электропроводность ионообменных мембран и
неоднородность их строения // Изв. СО АН СССР. Сер. Хим. Наук. 1973. Вып.2, №4.
С.3-8.
11. Rubinstein I., Staude R., Kedem O. Role of the membrane surface in concentration
polarization at ion-exchange membranes // Desalination. 1988. Vol.69. №2. P.101-114.
12. Maletzki F., Rosler H.-W., Staude E., Ion transfer across electrodialysis membranes
in the overlimiting current range: stationary voltage current characteristics and current
noise power spectra under different conditions of free convection // Journal of Membrane
Science. 1992. Vol.71. №1-2. P.105-116.
13. Rubinstein I., Zaltzman B., Kedem O. Electric fields in and around ion-exchange
membranes // Journal of Membrane Science. 1997. Vol.125. №1. P.17-21.
14. Choi J.-H., Kim S.-H., Moon S.-H. Heterogeneity of ion-exchange membranes: the
effect of membrane Heterogeneity on transport properties // Journal of Colloid and
Interface Science. 2001. Vol.241. № 1. P.120-126.
15. Ibanez R., Stamatialis D.F., Wessling M., Role of membrane surface in concentration
polarization at cation exchange membranes // Journal of Membrane Science. 2004.
Vol.239. №1. P.119-128.
16. Vyas P.V., Ray P., Adhikary S.K., Shah B.G., Rangarajan R. Studies of the effect of
variation of blend ratio on permselectivity and heterogeneity of ion-exchange membranes
// Journal of Colloid and Interface Science. 2003. Vol.257. №1. P.127-134.
17. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах М.: Наука. 1996.
390с.
18. Уртенов М.Х., Сеидов Р.Р. Математические модели электромембранных систем
очистки воды. Краснодар: Изд-во Кубан. гос. ун-та. 2000. 140с.
19. Заболоцкий В.И., Шарафан М.В., Шельдешов Н.В., Ловцов Е.Г. Исследование
массопереноса хлорида натрия через катионообменную мембрану МК-40 в
разбавленных растворах хлорида натрия методом вращающегося мембранного диска
// Электрохимия. 2008. Т.44. №2. С.155-160.
20. Заболоцкий В.И., Шарафан М.В., Шельдешов Н.В. Исследование влияния
природы ионогенных групп мембран на процесс диссоциации воды и перенос ионов
электролита методом вращающегося мембранного диска // Электрохимия. 2008.
Т.44. №10. С.1213-1220.
21. Шарафан М.В., Заболоцкий В.И., Бугаков В.В. Исследование
электромассопереноса через гомогенные и поверхностно-модифицированные
гетерогенные ионообменные мембраны на установке с вращающимся мембранным
диском // Электрохимия. 2009. Т.45. №10. С.1252-1260.
22. Васильева В.И., Шапошник В.А., Заболоцкий В.И. и др. Диффузионные
пограничные слои на границе мембрана-раствор при высокоинтенсивных режимах
электродиализа // Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. Т.5. Вып.4.
С.545-560.
23. Васильева В.И., Шапошник В.А., Григорчук О.В. и др. Лазерная
интерферометрия в исследовании кинетики электродиализа // Электрохимия. 2002.
Т.38. №8. С.949-955.
24. Stern S.N., Green M.E. Noise generated during sodium and hydrogen ion transport
across a cation exchange membrane // Journal of Physical Chemistry. 1973. Vol.77. №12.
P.1567-1572.
25. Fang Y., Li Q., Green M.E. Noise spectra of transport at an anion membrane-solution
interface // Journal of Colloid and Interface Science. 1982. Vol.86. №1. P.185-190.
26. Рубинштейн И., Зальцман Б., Прец И., Линдер К. Экспериментальная проверка
электроосмотического механизма формирования «запредельного» тока в системе с
катионообменной электродиализной мембраной // Электрохимия. 2002. Т.38. №8.
С.956-967.
27. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин Н.П. Диссоциация молекул воды в
системах с ионообменными мембранами // Успехи химии. 1988. Т.57. С.1403-1412.
28. Ионитовые мембраны. Грануляты. Порошки. Каталог. М.: Изд. НИИТЭХИМ.
1977. 32с.
29. Патент на полезную модель №78577 РФ. МПК G01N 27/40, 27/333 Шарафан
М.В., Заболоцкий В.И. №2008122083/22 от 02.06.2008. опубл. 27.11.2008. Бюл. №33.
30. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Шарафан М.В. Исследование
электромассопереноса хлорида натрия через катионообменную мембрану МК-40
методом вращающегося мембранного диска // Электрохимия. 2006. Т.42. №11.
С.1494-1500.
31. Березина Н.П., Кононенко Н.А., Дворкина Г.А., Шельдешов Н.В. Физико-
химические свойства ионообменных материалов. Краснодар: Изд-во Кубан. гос. ун-
та. 1999. 90с.
32. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз. 1959. 700с.
33. Кулинцов П.И. Концентрационная поляризация электромембранных систем с
вращающимся мембранным диском в растворах хлорида натрия: дис. … канд. хим.
наук: 02.00.05. Воронеж. 1988. 139с.
34. Grossman G. Sonin A.A. Membrane fouling in electrodialysis: a model and
experiments // Desalination. 1973. V.12. №1. P.107-125.
35. Гребень В.П., Коварский Н.Я. Влияние внутреннего тепловыделения на вольт-
амперную характеристику биполярной мембраны // Журнал физической химии.
1978. Т.52. №9. С.2304-2307.
36. Заболоцкий В.И., Лоза С.А., Шарафан М.В. Физико-химические свойства
профилированных гетерогенных ионообменных мембран // Электрохимия. 2005.
Т.41. №10. С.1185-1192.
37. Лопаткова Г.Ю., Володина Е.И., Письменская Н.Д., Никоненко В.В. Метод
оценки проводящей поверхности гетерогенных мембран // Всероссийская конф.
«Мембранная электрохимия. Ионный перенос в органических и неорганических
мембранах»: 24-28 мая 2004г.: тезисы. Краснодар: Изд–во Куб. гос. ун–та. 2004. С.29.
38. Baltrunas G., Valiunas R., Popkirov G. Identification of electrode surface blocking
by means of thin-layer cell 1. The model // Electrochimica Acta. 2007. V.52. №24. P.7091-7096.
39. Лопаткова Г.Ю. Влияние свойств поверхности ионообменных мембран на их
электрохимическое поведение в сверхпредельных токовых режимах: дис. … канд.
хим. наук: 02.00.05. Краснодар. 2006. 180с.
40. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты. М.:
Химия. 1980. 336с.
Опубликован
2019-11-28
Как цитировать
Zabolotsky, V. I., Bugakov, V. V., & Sharafan, M. V. (2019). Влияние морфологии поверхности анионобменной мембраны МА-41 на механизм переноса ионов в условиях постоянства толщины диффузионного слоя. Сорбционные и хроматографические процессы, 10(6). извлечено от https://journals.vsu.ru/sorpchrom/article/view/2122
Раздел
Статьи
