Исследование процесса деионизации растворов электросорбцией на аэрогельных электродах посредством математического моделирования

Nikolai А. Tikhonov; Mikhail G. Tokmachev

doi:10.17308/sorpchrom.2017.17/450

Nikolai А. Tikhonov Тихонов Николай Андреевич – д.ф.м.н., профессор кафедры математики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Mikhail G. Tokmachev Токмачев Михаил Геннадьевич - к.ф.м.н., старший преподаватель кафедры математики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2017.17/450

Ключевые слова: деионизация, аэрогельные электроды, математическое моделирование.

Аннотация

В работе изучается динамика деионизации раствора электролита с помощью сорбции на аэрогельных электродах на основе математического моделирования. Учитываются процессы переноса вещества потоком раствора, диффузии и сорбции в порах. Предложены модели, описывающие явление с разной степенью подробности. Показаны трудности, возникающие при численных расчетах процесса, и возможности их преодоления.

Показано, что при низких концентрациях раствора и малом размере пор эффект электросорбции не сводится к образованию на поверхности пор двойного электрического слоя, отбирающего ионы из раствора. Кроме формирования этого слоя, происходит накопление распределенного заряда ионов во всем объеме пор. Приведены примеры расчета процесса деионизации в циклическом режиме

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

1. Al Marzooqi F.A., Al Ghaferi A.A., Saadat I., Hilal N., Desalination, 2014, Vol. 342, pp. 3-15.
2. Zhao R.; Biesheuvel P.M.; van der Wal A., Energy & Environmental Science, 2012, Vol. 5, No 11, pp. 9520-9527. doi:10.1039/c2ee21737f.
3. Kim T., Dykstra J.E., Porada S, van der Wal A. et al., J. Colloid Interface Science, 2014, Vol. 446, pp. 317-326. doi:10.1016/j.jcis.2014.08.041.
4. Suss M.E., Porada S., Sun X., Biesheuvel P.M. et al., Energy & Environmental Science. 2015, Vol. 8, No 8, pp. 2296-2319. doi:10.1039/C5EE00519A.
5. Porada S., Zhao R., van der Wal A., Presser V. et al., Progress in Materials Science, 2013, Vol. 58, No 8, pp. 1388-1442. doi:10.1016/j.pmatsci.2013.03.005.
6. Anderson M.A., Cudero A.L., Palma J., Electrochimica Acta, 2010, Vol. 55, No 12, pp. 3845-3856. doi:10.1016/j.electacta.2010.02.012.
7. Vol'fkovich Yu.M., Mikhalin A.A., Bograchev D.A., Sosenkin V.E., Elektrokhimiya, 2012, Vol. 48, No 4, pp. 467-477.
8. Oren Y., Desalination, 2008, Vol. 228, pp.10-29.
9. Rasines G., Lavela P., Macías C., Haro M. et al., J. Electroanalytical Chem, 2012, Vol. 671, pp. 92-98.
10. Marmanis D., Christoforidis A., Ouzounis K., Dermentzis K., Global NEST Journal, 2014, Vol. 16, No 4, pp. 609-615.
11. Iozzo D.A.B., Tong M., Wu G., Furlani E.P., J. Phys. Chem. C, 2015, Vol. 119, No 45, pp. 25235-25242.
12. Kirby B.J. The diffuse structure of the electrical double layer, www.kirbyresearch.com/index.cfm/wrap/textbook/microfluidicsnanofluidics.html
13. Yang K., Ying T., Yiacoumi S., Tsouris C. et al., Langmuir, 2001, Vol. 17, pp. 1961-1969.
14. Rios Perez C.A., Demirer O.N., Clifton, R.L., Naylor R.M. et al., J. Electrochem. Soc., 2013, Vol. 160, No 3, pp. E13-E21.
15. Robinson D.B., Wu Ch. M., Jacobs B.W., J. Electrochem. Soc. 2010, Vol. 157, No 8, pp. A912-A918.
16. Honda K., Yoshimura M., Kawakita K., Fujishima A. et al., J. Electrochem. Soc., 2004, Vol. 151, No 4, pp. A532-A541.
17. Hoyt N.C., Wainright J.W., Savinell R.F., J. Electrochem. Soc., 2015, Vol. 162, No 4, pp. A652-A657.
18. Niu C., Sichel E.K., Hoch R., Moy D. et al. , Appl. Phys. Lett. 1997. Vol. 70. No 11. pp. 1480-1482.
19. Hemmatifar A., Stadermann M., Santiago J.G., J. Phys. Chem. C, 2015, Vol. 119, No 44, pp. 24681-24694.
20. Gaberlich C.J., Xu P., Cohen Y., Sustainability Science and Engineering, 2010, Vol. 2, pp. 295-326.
21. Suss M.E., J. Electrochem. Soc., 2017, Vol. 164, No 9, pp. E270-E275