Comparison of Homogeneous Anion-Exchange Membrane Based on Copolymer of N,N-Diallyl-N,N-dimethylammonium Chloride and Commercial Anion-Exchange Membranes in Electrodialysis Processing of Dilute Sodium Chloride Solutions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this study, we investigated the electrodialysis process for treating a dilute sodium chloride solution using various anion exchange membranes – specifically, the commercial heterogeneous MA-41 and homogeneous Neosepta AMX, along with the experimental homogeneous membrane MA-1. We observed an increase in the desalting rate and the limiting current for the studied anion-exchange membranes in the series MA-41, MA-1, and AMX. We found that with commercial membranes, the decrease of the solution concnetration leads to the development of conjugated effects of concentration polarization. For the AMX membrane, useful mass transfer due to electroconvection increases, whereas for the MA-41 membrane, the flux of salt ions decreases due to the occurrence of the water dissociation reaction. For the MA-1 membrane, a decrease in the solution concentration leads to a transition of the system to the underlimiting current mode. This behavior may be associated with a significant contribution of equilibrium electroconvection to the process of ion transfer in dilute solutions in electromembrane systems with this membrane. Due to these differences in membrane properties, the mass transfer coefficients for the MA-1 membrane are higher compared to the AMX membrane at potential drops of 1 and 2 V. Our findings suggest that the most optimal operating mode for the MA-1 membrane is at a potential drop of 1 V in the electromembrane system, which results in a specific energy consumption of 0.24 kWh/mol. Contrastingly, under comparable conditions for the AMX membrane, the specific energy consumption is 0.34 kWh/mol.

About the authors

D. A. Bondarev

Kuban State University

Author for correspondence.
Email: bondarev.denis1992@outlook.com
Russian Federation, 350040, st. Stavropolskaya, 149, Krasnodar

A. A. Samoilenko

Kuban State University

Email: bondarev.denis1992@outlook.com
Russian Federation, 350040, st. Stavropolskaya, 149, Krasnodar

S. S. Mel’nikov

Kuban State University

Email: melnikov.stanislav@gmail.com
Russian Federation, 350040, st. Stavropolskaya, 149, Krasnodar

References

  1. Э.М. Балавадзе , О.В. Бобрешова, П.И. Кулинцов, Успехи химии, 57, 1031 (1988).
  2. H. Strathmann, Desalination, 264, 268 (2010). https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.04.069
  3. P. Kumar, S.M. Rubinstein, I. Rubinstein, B. Zaltzman, Physical Review Research, 2, 033365 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033365
  4. L. Zhang, H. Jia, J. Wang, H. Wen, J. Li, J. Membr. Sci., 594, 117443, (2020) https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117443
  5. V.V. Nikonenko, S.A. Mareev, N.D. Pis ’ menskaya, A.M. Uzdenova, A.V. Kovalenko, M.K. Urtenov, G. Pourcelly, Russ. J. Electrochem. 53, 1122 (2017). https://doi.org/10.1134/S1023193517090099
  6. V.A. Shaposhnik, V.I. Vasil’eva, D.B. Praslov, J. Membr. Sci., 101, 23 (1995). https://doi.org/10.1016/0376-7388(94)00270-9
  7. Y. Sano, X. Bai, S. Amagai, A. Nakayama, Desalination, 444, 151 (2018). https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.01.034
  8. E.M. Akberova, V.I. Vasil’eva, V.I. Zabolotsky, L. Novak, J. Memb. Sci. 566, 317, (2018). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.08.042
  9. N.A. Mishchuk, Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp., 140, 75 (1998). https://doi.org/10.1016/S0927-7757(98)00216-7
  10. I. Rubinshtein, B. Zaltzman, J. Pretz, C. Linder, Russ. J. Electrochem., 38, 853 (2002). https://doi.org/10.1023/A:1016861711744
  11. V.I. Zabolotsky, A.V. Kovalenko, V.V. Nikonenko, M.H. Urtenov, K.A. Lebedev et al., Petroleum Chemistry, 57, 779 (2017). https://doi.org/10.1134/S0965544117090109
  12. V.I. Zabolotskiy, A.Y. But, V.I. Vasil ’ eva, E.M. Akberova, S.S. Melnikov, J. Membr. Sci. 526, 60 (2017). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.12.028
  13. K.A. Nebavskaya, V.V. Sarapulova, K.G. Sabbatovskiy, V.D. Sobolev, et al., J. Membr. Sci., 523, 36 (2017). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.09.038
  14. K.A. Nebavskaya, D.Y. Butylskii, I.A. Moroz, A.V. Nebavsky, N.D. Pismenskaya, V.V. Nikonenko, Petroleum Chemistry, 58, 780 (2018). https://doi.org/10.1134/S0965544118090086
  15. N.D. Pismenskaya, E.V. Pokhidnia, G. Pourcelly, V.V. Nikonenko, J. Membr. Sci., 566, 54 (2018). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.08.055
  16. Bondarev D., Melnikov S., Zabolotskiy V. J. Membr. Sci., 675, 121510 (2023). https://doi.org/10.1016/j.memsci.2023.121510
  17. Y. Tanaka, M. Iwahashi, M. Kogure, J. Membr. Sci., 92, 217 (1994) https://doi.org/10.1016/0376-7388(94)00058-1.
  18. V.V. Nikonenko, A.G. Istoshin, M.Kh. Urtenov, V.I. Zabolotsky, C. Larchet, J. Benzaria, Desalination, 126, 207 (1999) https://doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00176-9
  19. N.D. Pismenskaya, V.V. Nikonenko, N.A. Melnik, K.A. Shevtsova, E.I. Belova, G. Pourcelly, D. Cot, L. Dammak, C. Larchet, J. Phys. Chem. B. 116, 2145 (2012) https://doi.org/10.1021/jp2101896
  20. J.H. Choi, H.J. Lee, S.H. Moon, J. Colloid Interface Sci., 238, 188 (2001). https://doi.org/10.1006/jcis.2001.7510
  21. V.V. Nikonenko, N.D. Pismenskaya, E.I. Belova et al., Adv. Colloid Interface Sci., 160, 101 (2010). https://doi.org/10.1016/j.cis.2010.08.001

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».