Influence of Heterogeneous Ion-Exchange Membranes Composition on Their Structure and Transport Properties

V. I. Vasilieva; Васильева В. И.; E. E. Meshcheryakova; Мещерякова Е. Е.; I. V. Falina; Фалина И. В.; N. A. Kononenko; Кононенко Н. А.; M. A. Brovkina; Бровкина М. А.; E. M. Akberova; Акберова Э. М.

doi:10.31857/S2218117223030082

Influence of Heterogeneous Ion-Exchange Membranes Composition on Their Structure and Transport Properties

Authors: Vasilieva V.I.¹, Meshcheryakova E.E.², Falina I.V.², Kononenko N.A.², Brovkina M.A.², Akberova E.M.¹
Affiliations:
1. Voronesh State University
2. Kuban State University
Issue: Vol 13, No 3 (2023)
Pages: 163-171
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/137994
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223030082
EDN: https://elibrary.ru/ESVRBD
ID: 137994

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The physicochemical properties of experimental heterogeneous MK-40 and MA-41 membranes with different ratios of ion-exchange resin and polyethylene binder in their composition are studied. It is shown that the specific electrical conductivity in 0.01–1 M NaCl solution decreases by more than 3 times for cation-exchange membranes and by 2 times for anion-exchange ones with a decrease in the content of ion-exchange resin in the membranes from 69 to 55%. It has been established that the diffusion permeability of anion-exchange membranes is more sensitive to their composition and naturally increases with an increase in the ion-exchange resin proportion in the composition. Information on the influence of the heterogeneous membrane composition on its structure, obtained by method of standard contact porosimetry, is supplemented by the calculation of transport-structural parameters of the microheterogeneous and extended three-wire models of the ion-exchange membrane.

Keywords

heterogeneous ion-exchange membrane, conductivity, diffusion permeability, porosimetry curve, modeling

References

Yaqub M., Lee W. // Science of the Total Environment. 2019. V. 681. P. 551.
Havelka J., Fárová H., Jiříček T., Kotala T., Kroupa J. // Water Science & Technology. 2019. V. 79. № 8. P. 1580.
Doornbusch G.J., Tedesco M., Post J.W., Borneman Z., Nijmeijer K. // Desalination. 2019. V. 464. P. 105.
Kariduraganavar M.Y., Nagarale R.K., Kittur A.A., Kulkarni S.S. // Desalination. 2006. V. 197. P. 225.
Thakur A.K., Malmali M. // J. Environmental Chemical Engineering. 2022. V. 10. P. 108295.
Golubenko D., Karavanova Yu., Yaroslavtsev A. // J. Electroanalytical Chemistry. 2016. V. 777. P. 1.
Ионитовые мембраны. Грануляты. Порошки. Каталог. М.: Изд. НИИТЭХИМ, 1977. 32 с.
Протасов К.В., Шкирская С.А., Березина Н.П., Заболоцкий В.И. // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 10. С. 1131.
Juvea J.-M.A., Munk F., Christensena S., Wang Yo., Wei Z. // Chemical Engineering J. 2022. V. 435. № 2. P. 134857.
Belova E., Lopatkova G., Pismenskaya N., Nikonenko V., Larchet Ch. // Desalination. 2006. V. 199. P. 59.
Никоненко В.В., Мареев С.А., Письменская Н.Д., Узденова А.М., Коваленко А.В., Уртенов М.Х., Пурсели Ж. // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 10. С. 1266.
Hosseini S.M., Madaeni S.S., Khodabakhshi A.R. // J. Membr. Sci. 2010. V. 351. P. 178.
Schauer J., Hnát J., Brozová L. et al. // J. Membr. Sci. 2012. V. 401. P. 83.
Vobecká L., Svoboda M., Beneš J., Belloň T., Slouka Z. // J. Membr. Sci. 2018. V. 559. P. 127.
Xu T. // J. Membr. Sci. 2005. V. 263. P. 1.
Akberova E.M., Vasil’eva V.I. // Electrochemistry Communications. 2020. V. 111. P. 106659.
Гнусин Н.П., Березина Н.П., Демина О.А., Дворкина Г.А. // Электрохимия. 1997. Т. 33. № 11. С. 1342.
Falina I.V., Demina O.A., Kononenko N.A., Annikova L.A. // J. Solid State Electrochem. 2017. V. 21. P. 767.
Салдадзе К.М., Пашков А.Б., Титов В.С. Ионообменные высокомолекулярные соединения М.: Госхимиздат, 1960. 356 с.
ГОСТ 20255.1-89 Метод определения статической обменной емкости.
Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnusin N.P. // Advances Colloid Interface Sci. 2008. V.139. P. 3.
Rouquerol J., Baron G., Denoyel R., Giesche H., Groen J., Klobes P., Levitz P., Neimark A.V., Rigby S., Skudas R., Sing K., Thommes M., Unger K. // Pure Appl. Chem. 2012. V. 84. P. 107.
Volfkovich Yu., Filippov A., Bagotsky V. // Structural Properties of Porous Materials and Powders Used in Different Fields of Science and Technology. Springer London. 2014. 328 p.
Kononenko N., Nikonenko V., Grande D., Larchet C., Dammak L., Fomenko M., Volfkovich Yu. // Advances in Colloid and Interface Science. 2017. V. 246. P. 196.
Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V. // J. Membr. Sci. 1993. V. 79. P. 181.
Демина О.А., Кононенко Н.А., Фалина И.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2014. Т. 4. № 2. С. 83.
Le X.T. // J. Colloid and Interface Science. 2008. V. 325. P. 215.
Письменская Н.Д., Невакшенова Е.Е., Никоненко В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2018 Т. 8. № 3. 147.
Козадерова О.А., Ким К.Б., Нифталиев С.И // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 6. С. 873.
Перегончая О.В., Котов В.В. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. Т. 5. № 5. С. 736.
Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996. 393 с.
Niftaliev S.I., Kozaderova O.A., Kim K.B. // J. Electroanalytical Chemistry. 2017. V. 794. P. 58.
Gohil G.S., Shahi V.K., Rangarajan R. // J. Membr. Sci. 2004. V. 240. P. 211.