Числа переноса противоионов в ячеечной модели заряженной мембраны
- Авторы: Филиппов А.Н.1
-
Учреждения:
- Губкинский университет
- Выпуск: Том 13, № 5 (2023)
- Страницы: 393-401
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/140993
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223050036
- EDN: https://elibrary.ru/HGYMPA
- ID: 140993
Цитировать
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
Об авторах
А. Н. Филиппов
Губкинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: filippov.a@gubkin.ru
Росия, 119991, Москва, Ленинский проспект, 65, корп. 1
Список литературы
- Березина Н.П. Электрохимия мембранных систем. Краснодар: Кубан. гос. ун-т, 2009.
- Акберова Э.М. Структурно-обусловленные эффекты термохимической модификации гетерогенных ионообменных мембран. Дис. … канд. хим. наук. Воронеж. гос. ун-т, 2015.
- 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.
- Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996.
- Фалина И.В. Система характеризации ионообменных материалов с использованием модельных подходов. Автореферат дис. … д-ра хим. наук. Кубан. гос. ун-т, 2020.
- Filippov A.N. A Cell Model of an Ion-Exchange Membrane. Hydrodynamic Permeability // Colloid J. 2018. V. 80. P. 716.
- 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.
- 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.
- 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.
- ГОСТ 17552–72: Мембраны ионообменные. Методы определения полной и равновесной обменной емкости // https://docs.cntd.ru/document/ 1200018368
- 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.
- 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.
- 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.
- Filippov A.N. A Cell Model of the Ion-Exchange Membrane. Electrical Conductivity and Electroosmotic Permeability // Colloid J. 2018. V. 80. P. 728.
- Filippov A.N. A Cell Model of an Ion-Exchange Membrane. Electrodiffusion Coefficient and Diffusion Permeability // Colloid J. 2021. V. 83. P. 387.
- Filippov A.N. A Cell Model of an Ion-Exchange Membrane. Capillary-Osmosis and Reverse-Osmosis Coefficients // Colloid J. 2022. V. 84. P. 332.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Т. 2. М.: Изд-во иностр. лит., 1962.
- 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.
- Onsager L. Reciprocal Relations in Irreversible Processes I. Physical Review. 1931. V. 37. P. 405.
- Мамедов М.М. Феноменологический вывод соотношений взаимности Онзагера // Письма в Журн. Технической Физики. 2003. Т. 29. Вып. 16. С. 39.
- 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.