Электропроводность гетерогенных ионообменных мембран в растворах моно-, ди- и трикарбоновых кислот и ее влияние на процесс электродиализа растворов, содержащих органические кислоты - Носова, Елена Николаевна; Колот, Денис Геннадьевич; Мельников, Станислав Сергеевич; Шарафан, Михаил Владимирович (Сорбционные и хроматографические процессы, 2023)
В настоящей работе исследована электропроводность катионообменных и анионообменных мембран, в растворах, содержащих как сильные (хлорид и ацетат натрия), так и слабые (уксусная, янтарная и лимонная кислоты) электролиты. Полученные результаты свидетельствуют о том, что концентрационная зависимость электропроводности мембран в слабых электролитах существенно отличается от наблюдаемой для растворов сильных электролитов. В случае раствора уксусной кислоты электропроводность мембран выше, чем у равновесного раствора во всём диапазоне исследуемых концентраций. Показано, что существующие модели транспортно-структурной организации мембран позволяют описать структурные параметры ионообменных мембран, находящихся в контакте с сильными электролитами. В растворах хлорида натрия и ацетата натрия, полученные зависимости были обработаны в рамках микрогетерогенной и трёхпроводной моделей для установления влияния природы электролита на транспортно-структурные характеристики мембран. Зависимость электропроводности от концентрации раствора слабого электролита не позволяет применять ни микрогетерогенную, ни расширенную трёхпроводную модели для описания зависимости структура-свойства ионообменных материалов. Показано, что в растворе уксусной и частично янтарной кислоты основной вклад в сопротивление электромембранной системы вносит раствор. На основании полученных результатов по измерению электропроводности предложены изменения в конструкции лабораторного электродиализатора и проведены опыты по обессоливанию раствора уксусной кислоты. Показано, что использование более тонких межмембранных сепараторов в камере обессоливания приводит к увеличению интегрального выхода по току (с 0.32 до 0.44 при 0.6 А/дм2 и той же степени опреснения) и снижению удельных энергозатрат (с 3.0 до 1.9 кВт·ч/моль при 0.6 А/дм2) при опреснении уксусной кислоты. Полученные результаты могут быть в дальнейшем использованы для улучшения параметров процесса получения слабых кислот методом биполярного электродиализа.