1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Мембраны и мембранные технологии
  4. T. 13, № 5, 2023

Мембраны и мембранные технологии, 2023, T. 13, № 5, стр. 393-401

Числа переноса противоионов в ячеечной модели заряженной мембраны

А. Н. Филиппов *

Губкинский университет
119991 Москва, Ленинский проспект, 65, корп. 1, Росия

* E-mail: filippov.a@gubkin.ru

Поступила в редакцию 06.05.2023
После доработки 29.05.2023
Принята к публикации 07.06.2023

Аннотация

В работе предложены точные формулы для вычисления электромиграционных, диффузионных и конвективных чисел переноса противоионов в ячеечной модели заряженной мембраны в зависимости от физико-химических параметров и равновесной концентрации электролита. Ячеечная модель была ранее развита для вычисления всех кинетических коэффициентов матрицы Онзагера и установлена асимметрия перекрестных коэффициентов. Подробно исследован предельный случай идеально-селективной мембраны, для которого получены приближенные формулы для чисел переноса. Полученные зависимости проиллюстрированы графиками на примере катионообменной мембраны МК-40 после кондиционирования при комнатной температуре. Предложенная методика расчета чисел переноса применима любым однослойным мембранам в растворах бинарного электролита.

Ключевые слова: ионообменная мембрана, числа переноса, ячеечная модель

Список литературы

  1. Березина Н.П. Электрохимия мембранных систем. Краснодар: Кубан. гос. ун-т, 2009.

  2. Акберова Э.М. Структурно-обусловленные эффекты термохимической модификации гетерогенных ионообменных мембран. Дис. … канд. хим. наук. Воронеж. гос. ун-т, 2015.

  3. Кононенко Н.А., Демина О.А., Лоза Н.В., Фалина И.В., Шкирская С.А. Мембранная электрохимия: лабораторный практикум. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2015.

  4. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996.

  5. Фалина И.В. Система характеризации ионообменных материалов с использованием модельных подходов. Автореферат дис. … д-ра хим. наук. Кубан. гос. ун-т, 2020.

  6. Filippov A.N. A Cell Model of an Ion-Exchange Membrane. Hydrodynamic Permeability // Colloid J. 2018. V. 80. P. 716.

  7. Filippov A.N., Kononenko N.A., Loza N.V., Kopitsyn D.S., Petrova D.A. Modelling of transport properties of perfluorinated one- and bilayer membranes modified by polyaniline decorated clay nanotubes // Electrochimica Acta. 2021. V. 389. Article 138768.

  8. Filippov A.N., Shkirskaya S.A. Approbation of the Cell Model of a Cation-Exchange Membrane on 1:1 Electrolytes // Membranes and Membrane Technologies. 2019. V. 1. P. 278.

  9. Filippov A., Shkirskaya S. Theoretical and Experimental Study of Joint Osmotic and Electroosmotic Water Transfer through a Cation-Exchange Membrane // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. Article 12778.

  10. ГОСТ 17552–72: Мембраны ионообменные. Методы определения полной и равновесной обменной емкости // https://docs.cntd.ru/document/ 1200018368

  11. Volfkovich Yu.M., Bagotzky V.S., Sosenkin V.E., Blinov I.A. The standard contact porosimetry // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2001. V. 187–188. P. 349.

  12. Filippov A.N., Safronova E.Yu., Yaroslavtsev A.B. Theoretical and experimental investigation of diffusion permeability of hybrid MF-4SC membranes with silica nanoparticles. J. Membr. Sci. 2014. V. 471. P. 110.

  13. Volkov V.I., Slesarenko N.A., Chernyak A.V., Avilova I.A., Tarasov V.P. Hydration and Mobility of Alkaline Metal Cations in Sulfonic Cation Exchange Membranes // Membranes. 2023. V. 13. Article 518.

  14. Filippov A.N. A Cell Model of the Ion-Exchange Membrane. Electrical Conductivity and Electroosmotic Permeability // Colloid J. 2018. V. 80. P. 728.

  15. Filippov A.N. A Cell Model of an Ion-Exchange Membrane. Electrodiffusion Coefficient and Diffusion Permeability // Colloid J. 2021. V. 83. P. 387.

  16. Filippov A.N. A Cell Model of an Ion-Exchange Membrane. Capillary-Osmosis and Reverse-Osmosis Coefficients // Colloid J. 2022. V. 84. P. 332.

  17. Филиппов А.Н. Диссимметрия кинетических коэффициентов в ячеечной модели заряженного пористого слоя (мембраны) // Пермские гидродинамические научные чтения. Сб. статей по материалам VIII Всероссийской конференции. Пермь: ПГНИУ, 2022. С. 26.

  18. Васильева В.И., Акберова Э.М., Демина О.А., Кононенко Н.А., Малыхин М.Д. Влияние термохимического воздействия на электропроводность и механизм прохождения тока в сульфокатионитовой мембране МК-40 // Электрохимия. 2015. Т. 51. С. 711.

  19. Васильева В.И., Письменская Н.Д., Акберова Э.М., Небавская К.А. Влияние термохимического воздействия на морфологию и степень гидрофобности гетерогенных ионообменных мембран // Журн. физ. хим. 2014. Т. 88. С. 1114.

  20. Карпенко Л.В., Демина О.А., Дворкина Г.А., Паршиков С.Б., Ларше К., Оклер Б., Березина Н.П. Сравнительное изучение методов определения удельной электропроводности ионообменных мембран // Электрохимия. 2001. Т. 37. С. 328.

  21. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Т. 2. М.: Изд-во иностр. лит., 1962.

  22. Pismenskaya N., Sarapulova V., Nevakshenova E., Kononenko N., Fomenko N., Nikonenko V. Concentration Dependencies of Diffusion Permeability of Anion-Exchange Membranes in Sodium Hydrogen Carbonate, Monosodium Phosphate, and Potassium Hydrogen Tartrate Solutions // Membranes. 2019. V. 9. Article 170.

  23. Onsager L. Reciprocal Relations in Irreversible Processes I. Physical Review. 1931. V. 37. P. 405.

  24. Мамедов М.М. Феноменологический вывод соотношений взаимности Онзагера // Письма в Журн. Технической Физики. 2003. Т. 29. Вып. 16. С. 39.

  25. Mareev S., Gorobchenko A., Ivanov D., Anokhin D., Nikonenko V. Ion and Water Transport in Ion-Exchange Membranes for Power Generation Systems: Guidelines for Modeling // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. Article 34.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Мембраны и мембранные технологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал