CC BY
30
УДК 66.081.62
DOI: 10.17277/vestnik.2020.04.pp.619-628
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАНЫ МК-40 ПРИ РАБОТЕ В ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Н. Ц. Гатапова, М. К. Джубари, Н. В. Алексеева
Кафедра «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», mohammedqader1983@gmail.com; ФГБОУ ВО «ТГТУ», г. Тамбов, Россия
Ключевые слова: диффузионная проницаемость; катионообменная мембрана МК-40; термодинамические условия; хлорид натрия.
Аннотация: Дано описание температурных режимов работы ионообменных мембран в электродиализном аппарате. Экспериментально исследована диффузионная проницаемость ионообменной мембраны МК-40 в условиях перепада температур через мембрану при различных концентрациях водного раствора хлорида натрия. Показаны отличия диффузионной проницаемости мембраны в термостатическом и термодинамическом режимах. Определен характер влияния перепада температуры через мембрану водных растворов хлорида натрия на изменения значения коэффициента диффузионной проницаемости мембраны МК-40.
Введение
Промышленное применение ионообменных мембран (ИОМ) началось с опреснения соленой воды. В настоящее время ИОМ широко используются во многих областях промышленности: в обессоливании питьевой воды, обработке очищенных сточных вод, глубокой очистке аминокислот, очистке сахарных сиропов, деминерализации молочной сыворотки, очистке органических веществ и т.д. [1]. В последние годы ионообменные мембраны широко используются в электродиализе, диффузионном диализе, диализе Доннана и емкостной деионизации [2]. Мембранные технологии вызывают значительный интерес благодаря химической стабильности ИОМ, их способности избирательно переносить воду и определенные ионы [3].
Как известно, МК-40 - монополярная гетерогенная катионообменная мембрана [4]. Композиты МК-40 разработаны на основе катионнообменных смол КУ-2 (матрицы из полистирола (ПС), сшитого с дивинилбензолом (ДВБ) и фиксированными ионогенными группами), полиэтилена и нейлона [5]. Мембрана МК-40 задерживает ионы с одинаковым зарядом (коионы) и пропускает противоположно заряженные ионы (противоионы) [6]. Основное применение МК-40 - опреснение воды [7]. Поскольку ИОМ являются ключевым компонентом электродиализных систем, их вклад в общую стоимость процесса может достигать 40 - 50 % [8]. Исследования диффузионной проницаемости МК-40 для раствора соли №С1 показали ее высокую эффективность [9, 10], вследствие чего мембрана МК-40 получила значительное преимущество по сравнению с другими мембранами при очистке промышленных сточных вод, содержащих высокие концентрации солей.
Транспортные характеристики ИОМ зависят от вида, температуры и концентрации равновесного раствора, величины плотности тока и гидродинамического режима течения раствора. Одной из важнейших характеристик является темпера-
тура [11]. Так, авторы работы [12] отмечают значительное влияние температуры (10, 25 и 40 °С) на ионообменное равновесие системы с катионообменной мембраной, включающей одно- и двухвалентные ионы. Транспортные характеристики мембран - диффузионная проницаемость, проводимость и число переноса ионов также зависят и от концентрации раствора [13]. В исследовании [14] обнаружено, что при увеличении концентрации соли от 0,01 до 1 М проницаемость хлорида натрия снижается на 16 % в незаряженном гидрогеле и увеличивается более чем на 10 % в заряженных полимерах.
Диффузионная проницаемость ионообменных мембран показывает удельное количество компонента, перешедшего из камеры концентрированного раствора в камеру обессоленного раствора, что является негативным явлением в процессе электродиализного разделения. Значения коэффициента диффузионной проницаемости зависят от параметров системы и определяются экспериментальным путем [15].
Существуют различные методы для определения влияния концентрации раствора, температуры и времени потока на диффузионную проницаемость мембраны. Авторы работы [16] изучали проницаемость соли с помощью двухкамерной ячейки. Одна камера содержала раствор №С1, а другая - дистиллированную воду. В исследовании [5] для анализа диффузионной проницаемости использовали непроточную двухкамерную ячейку. В первой камере находился раствор соли или кислоты, во второй - дистиллированная вода.
Рассматривая электродиализный аппарат с чередующимися анионообмен-ными (МА) и катионообменными (МК) мембранами, следует отметить различия значений концентрации растворов в зависимости от положения в электродиализном пакете (рис 1, а). Чередование ионообменных мембран (1 - 9) обеспечивает
с
Л
Катод
T
А
Катод
K
и
а ц
п!
VI
н
и h
VIII
MA
f MK f
MA MK MA MK MA W MK V MA
^ MK i
A
+
Aнод
Исходный раствор
а)
Концентрат Дилюат
1 2 3 4 5 6 7 8 9
K
t
/W\
t
III
IV
м_
V
VII
MA I MK I MA MK MA MK MA ▼ MK ▼ MA
I
VIII
A
+
Aнод
Исходный раствор
6)
Концентрат Дилюат
Рис. 1. Схема изменения концентрации (а) и температуры (б) электролита при электродиализе:
К, А - катодная и анодная камеры соответственно; Тн - начальная температура раствора; Тк.к, Тк.д - конечные температуры концентрата и дилюата соответственно
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I
II
I
T
к.д
T
к.к
T
н
организацию потоков обессоленного (камеры II, IV, VI, VIII) и концентрированного (камеры I, III, V, VII) растворов. В потоке обессоливаемого раствора (дилюат) концентрация электролитов уменьшается, а концентрируемого (концентрат)- увеличивается. С учетом явления концентрационной поляризации, возникающей из-за разной скорости миграции ионов в растворе и мембране, перепад концентраций компонентов раствора с разных сторон мембран увеличивается.
В ходе проведения электродиализного разделения водные растворы и мембраны подвергаются воздействию электрического тока, что сопровождается выделением тепла, влекущего за собой повышение температуры как растворов, так и мембран. Удельное количество выделяющегося тепла q зависит от величин плотности электрического тока i и электрического сопротивления R как мембран, так и растворов. Величина электрического сопротивления раствора обратно пропорциональна электропроводности, которая в свою очередь находится в прямой зависимости от концентрации электролита в растворе c, то есть
q = f (i; 1/c). (1)
В результате, из-за изменений концентрации раствора по длине электродиализного пакета, наблюдается изменение температуры Т (рис. 1, б): для потока концентрата от Тн до T^, для потока дилюата от Тн до Ткд.
Таким образом, в рабочих условиях ионообменная мембрана контактирует с растворами различных концентраций и температур. Для адекватной оценки диффузионного потока через мембрану при проведении экспериментальных исследований необходимо создать условия, близкие к рабочим: мембрана должна контактировать с растворами различных концентраций и температур, причем раствор с меньшей концентрацией должен иметь большую температуру, так как он обладает большим электрическим сопротивлением.
В открытых источниках существует большое количество исследований температурной зависимости коэффициента диффузионной проницаемости, однако, во всех работах эксперименты проводились в условиях равенства температур всех элементов ячейки (термостатический режим).
Цель работы - экспериментальное исследование коэффициента диффузионной проницаемости ионообменной мембраны в термодинамическом режиме, который подразумевает контакт исследуемой мембраны с растворами разных температур. Исследование проводится на ионообменной мембране МК-40, уравновешенной с раствором хлорида натрия.
Материалы и методы
1. Мембраны и реагенты.
Мембраны МК-40 представляют собой непрозрачные листы, ионообменные материалы в которых получены сополимеризацией ПС с ДВБ (производитель -ООО ОХК «Щекиноазот» (Россия)) [4]. В мембране МК-40 преобладают два вида пор: первый - поры размером около 10 нм (что соответствует микро- и мезопори-стым материалам), второй - макропоры размером около 1000 нм. Поры мембраны МК-40 расположены внутри сульфированных ионообменных частиц. Поры второго типа - это промежутки в мембране между отдельными частицами [17]. В таблице 1 приведены основные характеристики коммерческих мембран МК-40 [18]. Для экспериментов использовали дистиллированную воду (электропроводность 4,5 мкСм-см-1; рН = 5,5; 25°°С) и хлорид натрия NaCl (чистота > 99,7 %) в различных концентрациях.
2. Методика измерения диффузионной проницаемости.
Диффузионная проницаемость определяется количеством вещества, переносимого через единицу поверхности мембраны в единицу времени. Таким образом, коэффициенты проницаемости мембран при диффузии солей можно определить
Таблица 1
Свойства мембраны МК-40
Показатель Значение
Толщина, мкм 480 ± 10
Ионообменная емкость, мм-см-3 1,7 ± 0,1
Доля поверхностного ионообменного материала, % 22 ± 3
Угол контакта, градусы 55 ± 3
Электропроводность 0,5 М раствора №С1, мСм-см-1 7,7 ± 0,3
Диффузионная проницаемость, м2-с-1 (6,7 ± 0,4)10-12
по формуле(2), полученной из уравнения для стационарного течения жидкости из камеры с раствором соли в камеру с дистиллированной водой [19]:
Ps =
C2V2 X (q - с2 )St'
(2)
где Ps - диффузионная проницаемость, м /с; с1 и с2 - суммарная концентрация компонентов в растворе соли и воде соответственно, М; У2 - объем воды в конце эксперимента, м3; X - толщина мембраны, м; S - площадь рабочей поверхности мембраны, м2; / -время испытания, с. 3. Экспериментальная установка.
В данном эксперименте используется двухкамерная ячейка (рис. 2). Одна ка-
33
мера содержит 550 см раствора №С1, другая - 550 см дистиллированной воды. Рабочая площадь мембраны составляет 31,4 см , толщина - 1 мм. Каждая камера термостатируется с помощью внутренних змеевиковых теплоообмеников, в которые поступает теплоноситель - теплая вода. Температура теплоносителя поддерживается в термостатах, работа которых регулируется с помощью термопар, расположенных в камерах. Концентрации водного раствора №С1 составляют 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 и 1 М при различных температурах раствора №С1 и дистиллированной воды.
Рис. 2. Схема экспериментальной установки для определения коэффициента диффузионной проницаемости
Обе камеры одновременно заполняются рабочими жидкостями: раствором хлорида натрия заданной концентрации и дистиллированной водой. Для снижения эффекта концентрационной поляризации, растворы в камерах перемешиваются при 300 об./мин с помощью магнитных мешалок. Каждая камера ячейки герметична и соединена с капиллярной трубкой, что позволяет с высокой точностью измерять изменение объема в камере. Длительность эксперимента 100 минут. По истечении времени замеряются объемы камер и концентрации растворов в камерах. Концентрация раствора оценивается по величине его электропроводности. Коэффициент диффузионной проницаемости рассчитывается по уравнению (2).
Результаты и их обсуждение
На первом этапе исследования изучена концентрационная зависимость коэффициента диффузионной проницаемости в термостатических условиях (20; 37,5 и 50 °С, что соответствует экспериментальным зависимостям 1; 3 и 4) и термодинамических условиях (температура раствора - 25 °С, температура воды - 50 °С, экспериментальная зависимость 2) (рис. 3). Диапазон изменения концентрации водного раствора хлорида натрия составил 0,1... 1 М. Наименьшее значение коэффициента диффузионной проницаемости соответствует термостатическим условиям при температуре 25 °С, наибольшее - термостатическим условиям при 50 °С. Следовало ожидать похожих значений коэффициента в термостатических условиях при 37,5 °С и термодинамических, так как средняя температура в них также составляет 37,5 °С. Тем не менее наблюдается существенное различие в экспериментальных данных. В условиях различных температур растворов по разные стороны мембраны значения коэффициента диффузионной проницаемости ниже, чем при одинаковой температуре, равной ее среднему значению.
Повышение температуры системы приводит к повышению диффузионной проницаемости мембраны. Эти результаты хорошо согласуются с литературными данными. Так, согласно исследованию [1], при повышении температуры ионообменной мембраны типа 8е1ешюп СМЯМЖ и №осер1а С1М8/ЛС83 с 25 до 50 °С общая гидравлическая проницаемость увеличивается в пределах (1,116.,.1,937)-102 см4-экв-1-с-1 и (1,254... 1,835)-102 см4-экв-1-с-1 соответственно. Это подтверждает, что при использовании более высокой рабочей температуры диффузионная проницаемость мембраны возрастает.
На втором этапе исследований использовался раствор №С1 с концентрацией 0,5 М. Проведены сравнительные экспериментальные исследования диффузионной проницаемости в термостатических и термодинамических условиях при различных температурах воды в диапазоне 25.45 °С. На рисунке 4 приведены
Рис. 3. Концентрационная зависимость коэффициента диффузионной проницаемости при различных соотношениях температур раствора и воды, °С:
1 - 25/25; 2 - 25/50; 3 - 37,5/37,5; 4 - 50/50
PS-109, м2/с
25
30
35
40
45 Тв, °С
Рис. 4. Зависимость коэффициента диффузионной проницаемости от температуры растворов в термостатическом и термодинамическом режимах (концентрация хлорида натрия в исходном растворе 0,5 М):
1 - Тр = Тв; 2 - Тр = 25 °С
PS-109, м2/с
0
5
10
15
20 АТ, °С
Рис. 5. Зависимость коэффициента диффузионной проницаемости
от перепада температуры в камерах ячейки при температуре раствора №С1 (0,5 М), равной 25 (1) и 30 (2) °С
6
5
4
3
2
результаты исследования. В термостатических условиях (Тр = Тв) наблюдается более высокая диффузионная проницаемость №С1, чем при той же концентрации раствора №С1, когда температура раствора составляла 25 °С, а температура дистиллированной воды повышалась от 25 до 45 °С. Как видно из графиков, увеличение разности температур растворов приводит к увеличению различий в значениях коэффициента диффузионной проницаемости.
На третьем этапе проведены экспериментальные исследования зависимости коэффициента диффузионной проницаемости мембраны от температуры раствора в термодинамических условиях. Температуры раствора хлорида натрия составляют 25 и 30 °С, а температуры воды для каждого случая раствора - от 25 до 50 °С. В результате перепад температур через мембрану составляет от 0 до 20 °С. На рисунке 5 приведены результаты экспериментов. Как видно из графиков, значение коэффициента диффузионной проницаемости в большей степени зависит от температуры раствора и в меньшей - от перепада температуры через мембрану.
Заключение
На диффузионную проницаемость ионообменной мембраны МК-40 в высокой степени оказывает влияние температура окружающего раствора. Характер условий эксплуатации ионообменных мембран в электродиализаторах обуславливает выделение тепла в мембранном модуле, что приводит к работе аппарата в термодинамических условиях. Проведенные экспериментальные исследования показали значительное отличие значений коэффициента диффузионной проницаемости мембраны, полученных в термостатических и термодинамических усло-
виях. Учет влияния температурных условий на диффузионную проницаемость мембран позволит получать корректные результаты при моделировании и расчете электродиализных процессов разделения.
Список литературы
1. Tanaka, Y. Ion-Exchange Membrane Electrodialysis for Saline Water Desalination and Its Application to Seawater Concentration / Y. Tanaka // Industrial and Engineering Chemistry Research. - 2011. - Vol. 50, No. 12. - P. 7494 - 7503. doi: 10.1021/ie102386d
2. Temperature Effect on Ion Exchange Equilibrium Between CMX Membrane and Electrolytes Solutions / A. Chaabouni, F. Guesmi, I. Louati [et al.] // Journal of Water Reuse and Desalination. - 2015. - Vol. 5, No. 4. - P. 535 - 541. doi: 10.2166/wrd.2015.008
3. Geise, G. M. Fundamental Water and Salt Transport Properties of Polymeric Materials / G. M. Geise, D. R. Paul, B. D. Freeman // Progress in Polymer Science. -2014. - Vol. 39, No. 1. - P. 1 - 42. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2013.07.001
4. SEM Diagnostics of the Surface of MK-40 and MA-40 Heterogeneous IonExchange Membranes in the Swollen State after Thermal Treatment / V. I. Vasileva, E. M. Akberova, A. V. Zhiltsova [et al.] // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. - 2013. - Vol. 7, No. 5. - P. 833 - 840. doi: 10.1134/S1027451013050194
5. Peculiarities of Transport-Structural Parameters of Ion-Exchange Membranes in Solutions Containing Anions of Carboxylic Acids / S. Melnikov, D. Kolot, E. Nosova, V. Zabolotskiy // Journal of Membrane Science. - 2018. - Vol. 557. - P. 1 - 12. doi: 10.1016/j.memsci.2018.04.017
6. Specific Ion Effects on Membrane Potential and the Permselectivity of Ion Exchange Membranes / G. M. Geise, M. A. Hickner, B. E. Logan[et al.] // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2014. - Vol. 16, No. 39. - P. 21673 - 21681. doi: 10.1039/c4cp03076a
7. Influence of Surface Modification of MK-40 Membrane with Poly aniline on Scale Formation under Electrodialysis / M. A. Andreeva, N. V. Loza, N. D. Pismenskaya [et al.] // Membranes. - 2020. - Vol. 10, No. 7. - 14 p.
8. Mikhaylin, S. Fouling on Ion-Exchange Membranes: Classification, Characterization and Strategies of Prevention and Control / S. Mikhaylin, L. Bazinet // Advances in Colloid and Interface Science. - 2016. - Vol. 229. - P. 34 - 56. doi: 10.1016/j.cis.2015.12.006
9. Transport Characteristics of Fujifilm Ion-Exchange Membranes as Compared to Homogeneous Membranes АМХ and СМХ and to Heterogeneous Membranes MK-40 and MA-41 / V. Sarapulova, I. Shkorkina, S. Mareev [et al.] // Membranes. - 2019. -Vol. 9, No. 7. - 23 p.
10. The Correlation between the Water Content and Electrolyte Permeability of Cation-Exchange Membranes / M. A. Izquierdo-Gil, J. P. G. Villaluenga, S. Muñoz, V. M. Barragán // International Journal of Molecular Sciences. - 2020. - Vol. 21, No. 16. -11 p.
11. Karimi, L. How Operational Parameters and Membrane Characteristics Affect the Performance of Electrodialysis Reversal Desalination Systems: The State of the Art / L. Karimi, A. Ghassemi // Journal of Membrane Science and Research. - 2016. -Vol. 2, No. 3. - P. 111 - 117.
12. Guesmi, F. Effect of Temperature on Ion Exchange Equilibrium Between
AMX Membrane and Binary Systems of 2Cl-, NO3- and SO2- Ions / F. Guesmi, C. Hannachi, B. Hamrouni // Desalination and Water Treatment. - 2010. - Vol. 23, No. (1-3). - P. 32 - 38. doi: 10.5004/dwt.2010.1837
13. Geise, G. M. Sodium Chloride Diffusion in Sulfonated Polymers for Membrane Applications / G. M. Geise, B. D. Freeman, D. R. Paul // Journal of Membrane Science. - 2013. - Vol. 427. - P. 186 - 196. doi: 10.1016/j.memsci.2012.09.029
14. Chehayeb, K. M. On the Electrical Operation of Batch Electrodialysis for Reduced Energy Consumption / K. M. Chehayeb, J. H. Lienhard // Environmental Science: Water Research & Technology. - 2019. - Vol. 5, No. 6. - P. 1172 - 1182.
15. Microstructure Determines Water and Salt Permeation in Commercial Ion-Exchange Membranes / R. S. Kingsbury, S. Zhu, S. Flotron, O. Coronell // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2018. - Vol. 10, No. 46. - P. 39745 - 39756. doi: 10.1021/acsami.8b14494
16. Modelling of Ion Transport in Electromembrane Systems: Impacts of Membrane Bulk and Surface Heterogeneity / V. Nikonenko, A. Nebavsky, S. Mareev [et al.] // Applied Sciences. - 2019. - Vol. 9, No. 1. - 59 p.
17. Enhancing Ion Transfer in Overlimiting Electrodialysis of Dilute Solutions by Modifying the Surface of Heterogeneous Ion-Exchange Membranes / N. Pismenskaya, N. Melnik, E. Nevakshenova [et al.] // International Journal of Chemical Engineering. -2012. - P. 528290. doi: 10.1155/2012/528290
18. Алексеева, Н. В. Исследование диффузионной и осмотической проницаемости электродиализных мембран МК-40 и МА-40 в двухкомпонентных растворах солей меди, цинка, никеля и натрия / Н. В. Алексеева, А. И. Архипов, П. А. Борисов // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. - 2012. - T. 18, № 4. - C. 923 - 927.
19. Diffusion Dialysis of Hydrochloride Acid at Different Temperatures using PPO-SiO2 Hybrid Anion Exchange Membranes / J. Luo, Y. Wu, T. Xu, C. Wu // Journal of Membrane Science. - 2010. - Vol. 347, No. 1-2. - P. 240 - 249. doi: 10.1016/j.memsci.2009.10.029
A Study of Diffusion Permissibility of MK-40 Membrane in Thermodynamic Conditions
N. Ts. Gatapova, M. K Dzhubari, N. V. Alekseeva
Department of Technological Processes, Apparatus and Technosphere Safety, mohammedqader1983@gmail.com; TSTU, Tambov, Russia
Keywords: diffusion permeability; cation exchange membrane MK-40; thermodynamic conditions; sodium chloride.
Abstract: The temperature modes of operation of ion-exchange membranes in an electrodialysis apparatus are described. The diffusion permeability of the MK-40 ion-exchange membrane has been experimentally investigated under the conditions of a temperature difference across the membrane at various concentrations of an aqueous solution of sodium chloride. The differences in the diffusion permeability of the membrane in thermostatic and thermodynamic modes are shown. The nature of the influence of the temperature drop across the membrane of aqueous sodium chloride solutions on changes in the value of the diffusion permeability coefficient of the MK-40 membrane was determined.
References
1. Tanaka Y. Ion-Exchange Membrane Electrodialysis for Saline Water Desalination and Its Application to Seawater Concentration, Industrial and Engineering Chemistry Research, 2011, vol. 50, no. 12, pp. 7494-7503, doi: 10.1021/ie102386d
2. Chaabouni A., Guesmi F., Louati I., Hannachi C., Hamrouni B. Temperature Effect on Ion Exchange Equilibrium Between CMX Membrane and Electrolytes Solutions, Journal of Water Reuse and Desalination, 2015, vol. 5, no. 4, pp. 535-541, doi: 10.2166/wrd.2015.008
3. Geise G.M., Paul D.R., Freeman B.D. Fundamental Water and Salt Transport Properties of Polymeric Materials, Progress in Polymer Science, 2014, vol. 39, no. 1, pp. 1-42, doi: 10.1016/j.progpolymsci.2013.07.001
4. Vasileva V.I., Akberova E.M., Zhiltsova A.V., Chernykh E.I., Sirota E.A., Agapov B.L. SEM Diagnostics of the Surface of MK-40 and MA-40 Heterogeneous Ion-Exchange Membranes in the Swollen State after Thermal Treatment, Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2013, vol. 7, no. 5, pp. 833-840, doi: 10.1134/S1027451013050194
5. Melnikov S., Kolot D., Nosova E., Zabolotskiy V. Peculiarities of Transport-Structural Parameters of Ion-Exchange Membranes in Solutions Containing Anions of Carboxylic Acids, Journal of Membrane Science, 2018, vol. 557, pp. 1-12, doi: 10.1016/j.memsci.2018.04.017
6. Geise G.M., Hickner M.A., Logan B.E., Cassady H.J., Paul D.R. Specific Ion Effects on Membrane Potential and the Permselectivity of Ion Exchange Membranes, Physical Chemistry Chemical Physics, 2014, vol. 16, no. 39, pp. 21673-21681, doi: 10.1039/c4cp03076a
7. Andreeva M.A., Loza N.V., Pismenskaya N.D., Dammak L., Larchet Ch. Influence of Surface Modification of MK-40 Membrane with Polyaniline on Scale Formation under Electrodialysis, Membranes, 2020, vol. 10, no. 7, 14 p.
8. Mikhaylin S., Bazinet L. Fouling on Ion-Exchange Membranes: Classification, Characterization and Strategies of Prevention and Control, Advances in Colloid and Interface Science, 2016, vol. 229, pp. 34-56, doi: 10.1016/j.cis.2015.12.006
9. Sarapulova V., Shkorkina I., Mareev S., Pismenskaya N., Kononenko N., Larchet Ch., Dammak L., Nikonenko V. Transport Characteristics of Fujifilm IonExchange Membranes as Compared to Homogeneous Membranes AMX and CMX and to Heterogeneous Membranes MK-40 and MA-41, Membranes, 2019, vol. 9, no. 7, 23 p.
10. Izquierdo-Gil M.A., Villaluenga J.P.G., Muñoz S., Barragán V.M. The Correlation between the Water Content and Electrolyte Permeability of Cation-Exchange Membranes, International Journal of Molecular Sciences, 2020, vol. 21, no. 16, 11 p.
11. Karimi L., Ghassemi A. How Operational Parameters and Membrane Characteristics Affect the Performance of Electrodialysis Reversal Desalination Systems: The State of the Art, Journal of Membrane Science and Research, 2016, vol. 2, no. 3, pp. 111-117.
12. Guesmi F., Hannachi C., Hamrouni B. Effect of Temperature on Ion Exchange Equilibrium Between AMX Membrane and Binary Systems of 2Cl-, NO3- and So4-Ions, Desalination and Water Treatment, 2010, vol. 23, no. (1-3), pp. 32-38, doi: 10.5004/dwt.2010.1837
13. Geise G.M., Freeman B.D., Paul D.R. Sodium Chloride Diffusion in Sulfonated Polymers for Membrane Applications, Journal of Membrane Science, 2013, vol. 427, pp. 186-196, doi: 10.1016/j.memsci.2012.09.029
14. Chehayeb K.M., Lienhard J.H. On the Electrical Operation of Batch Electrodialysis for Reduced Energy Consumption, Environmental Science: Water Research & Technology, 2019, vol. 5, no. 6, pp. 1172-1182.
15. Kingsbury R.S., Zhu S., Flotron S., Coronell O. Micro structure Determines Water and Salt Permeation in Commercial Ion-Exchange Membranes, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, vol. 10, no. 46, pp. 39745-39756, doi: 10.1021/acsami.8b14494
16. Nikonenko V., Nebavsky A., Mareev S., Kovalenko A., Urtenov M., Pourcelly G. Modelling of Ion Transport in Electromembrane Systems: Impacts of Membrane Bulk and Surface Heterogeneity, Applied Sciences, 2019, vol. 9, no. 1, 59 p.
17. Pismenskaya N., Melnik N., Nevakshenova E., Nebavskaya K., Nikonenko V. Enhancing Ion Transfer in Overlimiting Electrodialysis of Dilute Solutions by Modifying the Surface of Heterogeneous Ion-Exchange Membranes, International Journal of Chemical Engineering, 2012, P. 528290, doi: 10.1155/2012/528290
18. Alekseyeva N.V., Arkhipov A.I., Borisov P.A. [Research of diffusion and osmotic permeability of electrodialysis membranes MK-40 and MA-40 in two-component solutions of copper, zinc, nickel and sodium salts], Transactions of the Tambov State Technical University, 2012, vol. 18, no. 4, pp. 923-927. (In Russ., abstract in Eng.)
19. Luo J., Wu Y., Xu T., Wu C. Diffusion Dialysis of Hydrochloride Acid at Different Temperatures using PPO-SiO2 Hybrid Anion Exchange Membranes, Journal of Membrane Science, 2010, vol. 347, no. 1-2, pp. 240-249, doi: 10.1016/j.memsci.2009.10.029
Untersuchung der Diffusionsdurchlässigkeit der Membran MK-40 bei der Arbeit unter thermodynamischen Bedingungen
Zusammenfassung: Es sind die Temperaturbetriebsarten von IonenaustauscherMembranen in einem Elektrodialysegerät beschrieben. Die Diffusionspermeabilität der MK-40-Ionenaustauschermembran ist experimentell unter den Bedingungen eines Temperaturunterschieds durch die Membran bei verschiedenen Konzentrationen einer wässrigen Natriumchlorid-Lösung untersucht. Die Unterschiede in der Diffusionspermeabilität der Membran im thermostatischen und thermodynamischen Modus sind gezeigt. Es ist die Art des Einflusses des Temperaturabfalls über die Membran von wässrigen Natriumchlorid-Lösungen auf Änderungen des Wertes des Diffusionspermeabilitätskoeffizienten der MK-40-Membran bestimmt.
Etude de la perméabilité de diffusion de la membrane MK-40 lors du fonctionnement dans les conditions thermodynamiques
Résumé: Sont décrits les régimes de température des membranes échangeuses d'ions dans un appareil d'électrodialyse. Est expérimentalement étudiée la perméabilité de diffusivité de la membrane d'échange d'ions MK-40 dans les conditions de transfert de température à travers la membrane à différentes concentrations de la solution de chlorure de sodium. Sont montrées les différences de la perméabilité de diffusion de la membrane dans les régimes thermostatique et thermodynamique. Est determiné le caractère de n'influence de la différence de température à travers la membrane dans les solutions aqueuses de chlorure de sodium sur les changements de la valeur du coefficient de la perméabilité de diffusion de la membrane MK-40.
Авторы: Гатапова Наталья Цибиковна - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологические процессы, аппараты и тех-носферная безопасность»; Джубари Мохаммед Кадер - аспирант кафедры «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность»; Алексеева Надежда Вячеславовна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», ФГБОУ ВО «ТГТУ», г. Тамбов, Россия.
Рецензент: Абоносимов Олег Аркадьевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Механика и инженерная графика», ФГБОУ ВО «ТГТУ», г. Тамбов, Россия.
