Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Заболоцкий В.И. -> "Перенос ионов в мембранах" -> 131

Перенос ионов в мембранах - Заболоцкий В.И.

Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах — М.: Наука, 1996. — 392 c.
ISBN 5-02-001677-2
Скачать (прямая ссылка): perenosionovvmembranah1996.djvu
Предыдущая << 1 .. 125 126 127 128 129 130 < 131 > 132 133 134 135 136 137 .. 180 >> Следующая

транспорта [170, 171, 176-181], когда в переносе участвуют комплексные
ионы, не покидающие фазу мембраны. Таким путем можно обеспечить
электроперенос через мембраны незаряженных частиц [177-179], в том числе
газов [178], увеличить выход по току (до 300% по атомам бора [171]),
добиться значительного повышения селективности разделения ионов [181].
Использование обычных, хотя и высокоселективных, однослойных ионообменных
мембран имеет все же свои ограничения. Кроме описанного выше явления
потери селективности с ростом тока, характерного, впрочем, для любых
селективных мембран, имеется еще одно существенное ограничение. Дело в
том, что обычно через однослойные мембраны избирательно переносятся
многозарядные ионы, что приводит к преимущественному концентрированию
таких труднорастворимых солей как СаС03 (случай морской воды), и
появлению осадка в камерах концентрирования. Избежать этого неприятного
явления можно, если использовать мембраны, избирательно проницаемые для
однозарядных ионов, не образующих малорастворимых солей.
Для придания мембранам новых селективных свойств, в частности, для
обеспечения их селективности в отношении однозарядных ионов, в последние
годы широко применяется модификация их поверхности. Идея такого рода
модификации впервые была высказана, видимо, в 1956 г. Глюкауфом и Киттом
[182], предложившими для разделения разнозарядных катионов использовать
двухслойную мембрану. Основу такой мембраны составляет катионообменная
мембрана с высокой концентрацией фиксированных групп, к поверхности
которой прижата тонкая анионообменная мембрана с низкой концентрацией
фиксированных групп. Катионообменная составляющая мембраны обеспечивает
селективность по отношению к катионам, а анионообменная составляющая,
благодаря преимущественному исключению многозарядных коионов, сообщает
двухслойной мембране специфическую селективность по отношению к
однозарядным катионам.
В настоящее время существует большое число способов модификации мембран с
целью придания им специфической селективности к однозарядным ионам:
поверхность мембран обрабатывают поверхностно активными веществами [183],
в том числе красителями [184] и другими веществами [185], растворами
полиэлектролитов [144, 186-191]; покрывают поверхность ацетатцеллюлозной
мембраной [143], слоем ионита с противоположным зарядом [192], подвергают
поверхность плазменной полимеризации [193]. Обзор методов получения
зарядселективных мембран можно найти в [145, 151]. В большинстве случаев
при подобной обработке на поверхности мембраны появляется тонкая пленка,
обладающая высоким сопротивлением по отношению к многозарядным ионам.
Так, водорастворимый полиэлектролит образует слой толщиной в несколько
молекул, при этом часть фиксированных ионов образует химические связи с
матрицей мембраны, а другая их часть находится на некотором удалении от
поверхности мембраны, формируя электростатический барьер на пути движения
одноименно заряженных ионов [151]. Плазменная полимери-
310
зация перфторированной мембраны Nafion 117 дает на ее поверхности слой
(толщиной - 0,2 мкм) анионообменной полимерной пленки, содержащей
пиридиновые и (или) аммониевые фиксированные ионы [193].
Избирательно проницаемые для однозарядных ионов мембраны широко
применяются в промышленности. В Японии методом электродиализа с такими
мембранами получают ежегодно около 1,4 млн т поваренной соли путем
концентрирования морской воды [151]. Крупнотоннажное производство NaCI из
морской воды в качестве сырья для хлорного электролиза налажено в Кувейте
[194].
Известно несколько подходов к теоретическому описанию конкурентного
переноса ионов через мембраны с модифицированной поверхностью [144, 145,
195-200]. В работах [144, 145, 195-197] такая мембрана рассматривается
как двухслойная "полубиполярная" мембрана, состоящая из толстой
катионообменной и тонкой анионообменной мембран. В работах [144, 195,
196] предложена феноменологическая теория для случая, когда числа
переноса и электропроводности слоев, составляющих мембрану, не зависят от
концентрации электролита во внешнем растворе. Свойства двухслойной
мембраны выражены при этом через характеристики составляющих слоев. В.И.
Ковальчук и Э.К. Жолковский [197] построили теорию на основе уравнений
переноса Нернста-Планка, записанных для двух конкурирующих противоионов и
ионов Н+ и ОН- - продуктов диссоциации воды на биполярной границе. Ими
получено условие, связывающее сопротивления анионитового и катионитового
слоев и позволяющее оценить, какой из двух слоев оказывает влияние на
соотношение потоков конкурирующих ионов: чем выше электрическое
сопротивление слоя в отношении данного иона, тем существеннее роль этого
слоя в формировании потоков данного иона. Авторы [197] не учитывают
влияния внешних диффузионных слоев раствора на перенос ионов, полагая,
что предельный ток, возникающий вследствие истощения раствора электролита
на биполярной границе мембраны всегда меньше, чем предельный ток,
Предыдущая << 1 .. 125 126 127 128 129 130 < 131 > 132 133 134 135 136 137 .. 180 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed