Transport Properties and Structure of Anisotropic Composites Based on Cation Exchange Membranes and Polyaniline

N. V. Loza; Лоза Н. В.; N. A. Kutenko; Кутенко Н. А.; N. A. Kononenko; Кононенко Н. А.; Yu. M. Volfkovich; Вольфкович Ю. М.; V. E. Sosenkin; Сосенкин В. Е.

doi:10.31857/S2218117223030057

Transport Properties and Structure of Anisotropic Composites Based on Cation Exchange Membranes and Polyaniline

Authors: Loza N.V.¹, Kutenko N.A.¹, Kononenko N.A.¹, Volfkovich Y.M.², Sosenkin V.E.²
Affiliations:
1. Kuban State University
2. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, RAS
Issue: Vol 13, No 3 (2023)
Pages: 221-237
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/138008
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223030057
EDN: https://elibrary.ru/EPUCOD
ID: 138008

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

A comprehensive characterization of basic heterogeneous cation-exchange MK-40 and Ralex CMH membranes and composite membranes with polyaniline based on them was performed, including the determination of conductivity and diffusion permeability, measurement of current–voltage curves in solutions of sodium, calcium, magnesium chlorides and hydrochloric acid, distribution curves of water binding energy and effective pore radii, as well as an assessment of the transport-structural parameters of microheterogeneous model. The time of polyaniline synthesis on the surface of cation-exchange membranes by successive diffusion of an oxidizing agent and monomer solution through the membrane into water was determined. Samples with an anisotropic structure and asymmetric electrotransport properties were obtained. Based on the analysis of the electrotransport properties, structure characteristics and model transport-structural parameters of membranes in solutions of singly and doubly charged ions, the obtained materials were defined as promising for use in the processes of electrodialysis desalination of multicomponent solutions.

Keywords

cation-exchange membrane, polyaniline, oxidative polymerization, modification, diffusion permeability, electrical conductivity, pore size distribution curve, selectivity, current–voltage curve

References

Merino-Garciaa I., Velizarov S. // Sep. Pur. Tech. 2021. V. 277. 119445.
Al-Amshawee S., Yunus M.Y.B.M., Azoddein A.A.M., Hassell D.G., Dakhil I.H., Hasan H.A. // Chemical Engineering J. 2020. V. 380. 122 231.
Gurreri L., Tamburini A., Cipollina A., Micale G. // Membranes. 2020. V. 10. № 7. P. 146.
Jiang S., Sun H., Wang H., Ladewig B.P., Yao Z. // Chemosphere. 2021. V. 282. 130817.
Stenina I., Golubenko D., Nikonenko V., Yaroslavtsev A. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 15. P. 5517.
Luo T., Abdu S., Wessling M. // J. Membr. Sci. 2018. V. 555. P. 429.
Thakur A.K., Malmali M. // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. Issue 5. 108295.
Butylskii D.Yu., Troitskiy V.A., Sharafan M.V., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // Desalination. 2022. V. 537. 115821.
Falina I., Loza N., Loza S., Titskaya E., Romanyuk N. // Membranes. 2021. V. 11. № 3. P. 227.
Sata T., Sata T., Yang W. // J. Memb. Sci. 2002. V. 206. P. 31.
Kumar M., Khan M.A., AlOthman Z.A., Siddiqui M.R. // Desalination. 2013. V. 325. P. 95.
Протасов К.В., Шкирская С.А., Березина Н.П., Заболоцкий В.И. // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 10. С. 1209. [англоязычная версия: Protasov K.V., Shkirskaya S.A., Berezina N.P., Zabolotskii V.I. // Rus. J. Electrochem. 2010. V. 46. № 10. P. 1131.]
Титова Т.С., Юрова П.А., Кулешова В.А., Паршина А.В., Стенина И.А., Бобрешова О.В., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. № 6. С. 460. [англоязычная версия: Titova T.S., Yurova P.A., Stenina I.A., Yaroslavtsev A.B., Kuleshova V.A., Parshina A.V., Bobreshova O.V. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. № 6. P. 411.]
Ben Jadi S., El Guerraf A., Kiss A., El Azrak A., Bazzaoui E.A., Wang R., Martins J.I., Bazzaoui M. // J. Solid State Electrochem. 2020. V. 24. P. 1551.
Kononenko N.A., Loza N.V., Shkirskaya S.A., Falina I.V., Khanukaeva D.Y. // J. Solid State Electrochem. 2015. V. 19. P. 2623.
Andreeva M.A., Loza N.V., Pis’menskaya N.D., Dammak L., Larchet C. // Membranes. 2020. V. 10. № 7. 145.
Volfkovich Yu.M., Filippov A.N., Bagotsky V.S. Structural Properties of Porous Materials and Powders Used in Different Fields of Science and Technology. London: Springer, 2014.
Березина Н.П., Кубайси А.А.Р. // Электрохимия. 2006. Т. 42. С. 91. [англоязычная версия: Berezina N.P., Kubaisi A.A.R. // Rus. J. Electrochem. 2006. V. 42. P. 81.]
Карпенко Л.В., Демина О.А., Дворкина Г.А., Паршиков С.Б., Ларше К., Оклер Б., Березина Н.П. // Электрохимия. 2001. Т. 37. № 3. С. 328. [англоязычная версия: Karpenko L.V., Demina O.A., Dvorkina G.A., Parshikov S.B., Berezina N.P., Larchet C., Auclair B. // Rus. J. Electrochem. 2001. V. 37. № 3. P. 287.]
Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnusin N.P. // Adv. Colloid Interface Sci. 2008. V. 139. P. 3.
Akberova E.M., Vasil’eva V.I., Zabolotsky V.I., Novak L. // J. Membr. Sci. 2018. V. 566. P. 317.
Демина О.А., Кононенко Н.А., Фалина И.В., Демин А.В. // Коллоидный журн. 2017. Т. 79. № 3. С. 259. [англоязычная версия: Demina O.A., Kononenko N.A., Falina I.V., Demin A.V. // Colloid J. 2017. V. 79. P. 317.]
Березина Н.П., Кононенко Н.А., Филиппов А.Н., Шкирская С.А., Фалина И.В., Сычева А.А.-Р. // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 5. С. 515. [англоязычная версия: Berezina N.P., Kononenko N.A., Shkirskaya S.A., Falina I.V., Filippov A.N., Sycheva A.A.-R. // Rus. J. Electrochem. 2010. V. 46. P. 485.]
Березина Н.П., Шкирская С.А., Колечко М.В., Попова О.В., Сенчихин И.Н., Ролдугин В.И. // Электрохимия. 2011. Т. 47. № 9. С. 1066. [англоязычная версия: Berezina N.P., Shkirskaya S.A., Kolechko M.V., Popova O.V., Senchikhin I.N., Roldugin V.I. // Rus. J. Electroch. 2011. V. 47. P. 995.]
Gnusin N.P., Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A. // J. Memb. Sci. 2004. V. 243. P. 301.
Сухотин А.М. Справочник по электрохимии / А.М. Сухотин. Л.: Химия, 1981. 488 с.
Stockmeier F., Michael Schatz M., Habermann M., Linkhorst J., Ali Mani A., Wessling M. // J. Membr. Sci. 2021. V. 640. 119846.
Krol J.J., Wessling M., Strathmann H. // J. Membr. Sci. 1999. V. 162. Issues 1–2. 1999. P. 145.
Belloň T., Slouka Z. // J. Membr. Sci. 2020. V. 610. 118291.
Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин, Н.П. // Успехи химии. 1988. Т. LVII. С. 1403. [англоязычная версия: Zabolotskii V.I., Shel’deshov N.V., Gnusin N.P. // Russ. Chem. Rev. 1988. V. 57. P. 801.]
Никоненко В.В., Мареев С.А., Письменская Н.Д., Узденова А.М., Коваленко А.В., Уртенов М.Х., Пурсели Ж.Э. // Электрохимия. 2017. Т. 53. С. 1266. [англоязычная версия: Nikonenko V.V., Mareev S.A., Pis’menskaya N.D., Kovalenko A.V., Urtenov M.K., Uzdenova A.M., Pourcelly G. // Russ. J. Electrochem. 2017. V. 53. P. 1122.]
Zyryanova S., Mareev S., Gil V., Pismenskaya N., Sarapulova V., Rybalkina O., Boyko E., Nikonenko V., Korzhova E., Larchet C., Dammak L. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 973.
Rubinstein I., Staude E., Kedem O. // Desalination. 1988. V. 69. Issue 2. P. 101.
Ibanez R., Stamatialis D.F., Wessling M. // J. Membr. Sci. 2004. V. 239. P. 119.
Akberova E.M., Vasil’eva V.I. // Electrochem. Commun. 2020. V. 111. 106659.