Changes in the structural and transport characteristics of MA-40 anion-exchange membranes after operation in industrial electrodialysis apparatuses have been assessed. Causes for the deterioration of operational properties by the action of various factors in the process of demineralization and concentration of natural waters have been revealed. Samples of the anion-exchange membrane after long-term operation in the working stack of an electrodialysis concentrator, as well as samples taken out from the electrode compartment of the electrodialysis reversal apparatus, have been studied. The most significant change in the structure of the membrane taken out from the electrodialyzer concentrator is an increase in macroporosity, which is the main reason for the growth in the electrical conductivity and water content against the background of a loss of ion-exchange capacity and selectivity. The formation of poorly soluble carbonates and hydroxides both on the surface and in the bulk of a membrane from the electrode compartment of the reversal electrodialyzer leads to the blocking of the functional groups and transport channels, decrease in electrical conductivity, and complication of transport processes.
Установлено влияние структурных изменений и образования осадков после электродиализа природных вод на равновесные и селективные свойства гетерогенных ионообменных мембран МК-40 и МА-40. Образование малорастворимых осадков на поверхности и в объеме мембран, извлеченных из электродной секции реверсивного электродиализатора, приводит к блокировке функциональных групп и транспортных каналов, уменьшению обменной емкости, влагосодержания и чисел переноса противоионов, затруднению процессов переноса. Для мембраны из электродиализатораконцентратора выявлено увеличение макропористости, которое является основной причиной роста влагосодержания на фоне потери обменной емкости и селективности.Ключевые слова: гетерогенная ионообменная мембрана, числа переноса, электродиализ, природные воды, микроструктура, осадкообразование.
Электрическая неоднородность поверхности гетерогенных инообменных мембран Ralex CM Pes (MEGA a.s., Чехия) при варьировании времени измельчения ионообменника определяет интенсивность электроконвективного перемешивания раствора на межфазной границе и параметры диффузионных слоев. С ростом времени измельчения частиц ионообменника установлено увеличение степени дисперсности, уменьшение величины шага электрической неоднородности (суммарного размера проводящей и непроводящей фаз) поверхности, доли макропор и сглаживание микрорельефа гетерогенных сульфокатинообменных мембран. С ростом времени измельчения ионообменника от 5 до 80 мин установлено снижение скачка потенциала мембраны в полтора раза, при котором начинается уменьшение эффективной толщины диффузионного слоя. Выявлена общая тенденция снижения общей и эффективной толщин диффузионного слоя с уменьшением шага электрической неоднородности поверхности мембран.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-925.2018.3.
Авторы выражают благодарность компании «Mega» a.s. (Чешская Республика) и г-ну Новаку Л. за предоставленные экспериментальные мембраны Ralex CM Pes.
Микрофотографии и АСМ-изображения поверхности мембран получены на оборудовании Центра коллективного пользования Воронежского государственного университета. URL: http://ckp.vsu.ru.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.