Структурно-обусловленные эффекты термохимической модификации гетерогенных ионообменных мембран

• Автор: Акберова, Эльмара Маликовна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 208 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Процессы переноса в электрохимических системах при повышенных температурах

1.2. Влияние температуры и агрессивных сред на свойства ионообменных

материалов

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Ионообменные мембраны, их структура и свойства

2.2. Методы изучения физико-химических характеристик ионообменных мембран

2.2.1. Определение массовой доли воды в ионообменных материалах методом воздушно-тепловой сушки
2.2.2. Определение полной обменной емкости мембран
2.2.3. Измерение плотности ионообменных мембран пикнометрическим методом
2.2.4. Измерение контактных углов смачивания поверхности ионообменных
мембран
2.3. Методы определения транспортных характеристик ионообменных мембран
2.3.1. Методика измерения электропроводности ионообменных мембран контактно-разностным методом
2.3.2. Метод потенциометрического определения чисел переноса ионообменных мембран
2.3.3. Исследование диффузионной проницаемости ионообменных мембран
2.4. Методы изучения структурных характеристик мембран
2.4.1. Изучение структурных особенностей ионообменных мембран в сухом и набухшем состоянии методом растровой электронной микроскопии
2.4.2. Оценка поверхностной неоднородности мембран методом атомносиловой микроскопии
2.5. Методика изучения термостабильности ионообменных мембран
2.6. Компонентный анализ ионообменников и растворов
2.6.1. ИК спектроскопия ионообменных мембран
2.6.2. Рентгеноспектральный микроанализ химического состава поверхности и объема мембран
2.6.3. Эмиссионная фотометрия пламени
2.7. Методика комплексного изучения гидродинамического состояния раствора на межфазной границе, измерения электрохимических и
температурных характеристик электромембранной системы
ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН ПОСЛЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
3.1. Влияние температуры и агрессивных сред на физико-химические свойства ионообменных мембран
3.1.1. Физико-химические свойства ионообменных мембран после температурного воздействия в различных водных растворах
3.1.2. Изменения обменной емкости по сильно- и слабоосновным группам анионообменных мембран после температурного воздействия
3.2. Структурная организация ионообменных мембран после температурного воздействия
3.2.1. Микроскопический анализ поверхностной и объемной неоднородности гетерогенных ионообменных мембран после термообработки в различных водных растворах
3.2.2. Влияние термохимического воздействия на гидрофильно-гидрофобный
баланс поверхности гетерогенных ионообменных мембран
ГЛАВА 4. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН И МЕХАНИЗМ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА ПОСЛЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ
4.1. Особенности транспортных свойств гетерогенных ионообменных мембран после температурного воздействия
4.1.1. Концентрационная зависимость электропроводности мембран после их нагревания в различных водных средах
4.1.2. Диффузионная проницаемость гетерогенных ионообменных мембран после термохимического воздействия
4.1.3. Влияние термохимического воздействия на потенциометрические числа переноса противоионов через мембраны
4.2. Транспортно-структурные параметры гетерогенных ионообменных мембран
4.3. Диагностика мембран после электродиализа
4.3.1. Физико-химические свойства и транспортные характеристики гетерогенных ионообменных мембран после эксплуатации в элсктродиализных аппаратах
4.3.2. Структурные изменения поверхности и объема мембран после
электродиализа природных вод
ГЛАВА 5. СОПРЯЖЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В СИСТЕМАХ С ИОНООБМЕННЫМИ МЕМБРАНАМИ ПОСЛЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
5.1. Влияние температуры раствора на параметры вольтамперной кривой сульфокатионобменной мембраны МК-
5.2. Электроконвективная нестабильность в растворе на границе с гетерогенными ионообменными мембранами после термообработки при
интенсивных токовых режимах
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

самой активной группы. При термогидролизе анионита АВ-17 наряду с процессами дезаминирования (отщепления амина от каркаса) идут еще процессы деградации — понижения активности анионита. Последний процесс связан с разрушением самой активной группы, еще не отщепившейся от матрицы.
Химические реакции и сопровождающие их потери обменной емкости ионообменников при термообработке характерны и для соответствующих мембран. Авторами [58] установлено снижение обменной емкости мембраны МК-40 после нагревания в воде при 50°С на 8%. Уменьшение обменной емкости при термообработке мембран МК-40 и МА-40 в воде при 80°С на 22% и 16%, соответственно, показано также в работе [54, с. 125]. Большее уменьшение обменной емкости мембран по сравнению с соответствующими ионообменными смолами объяснено авторами присутствием в мембранах связующего материала. Полиэтилен при 80°С переходит в состояние текучести, вследствие этого, возможно, образуются капсулы, в которые доступ окружающего раствора невозможен.
Обработка гетерогенных ионообменных мембран МК-40 и МА-41 при комнатной температуре 20% растворами гидроксида натрия и серной кислоты приводит к снижению обменной емкости на 8-30%, а потери обменной емкости для мембраны МА-40 не наблюдались [60]. По сведениям авторов [58] нагревание мембраны МК-40 в растворах окисляющих реагентов при 50°С в течение 24 часов привело к уменьшению емкости лишь на 6-8%. Аналогичные результаты по изменению обменной емкости ими были получены при нагревании мембраны в воде при той же температуре и времени воздействия.
Нагревание ионообменников в воде сопровождается не только
уменьшением обменной емкости, но и изменениями других физико-химических
характеристик (плотности, толщины, набухаемости, коэффициентов
влагоемкости) [47, 48, 52, 54, 58, 62]. М.В. Певницкая, В.А. Макарова и др. [54,
с. 125] установили увеличение влагосодержания на 9-11% и рост удельного
объема гетерогенных ионообменных мембран МК-40 и МА-40 до 20% после их