Перенос протонов и катионов щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs) в поверхностно-модифицированных катионообменных мембранах МК-40

• Автор: Караванова, Юлия Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

1. Литературный обзор

1.1 Ионообменные материалы. Строение и свойства.

1.2 Методы модификации мембран.

1.2.1 Синтез гибридных материалов органиканеорганика.

1.2.2 Методы поверхностной модификации.

1.2.3 Плазмохимическая модификация материалов

1.3 Методы исследования ионообменных мембран.

1.3.1 Импедансная спектроскопия.

1.3.2 ЯМРспектроскопия.
1.3.3 Исследование диффузионной проницаемости.
2. Экспериментальная часть
2.1.Модификация мембран
2.2.Методы исследования
3. Результаты и обсуждение
3.1.МК. модифицированные низкотемпературной плазмой. Диффузионные характеристики
3.2.Мембраны МК, модифицированные слоем МФ4СК с частицами БСЬ и 7x Диффузионные характеристики.
3.3.Определение коэффициентов диффузии индивидуальных катионов.
3.4.Мембраны МК с модифицированной поверхностью. Коэффициенты диффузии индивидуальных катионов.
Выводы
Литература


Показана возможность направленного влияния на транспортные процессы путем внедрения в тонкий поверхностный слой наночастиц оксидных материалов. Предложены методы оценки коэффициентов диффузии отдельных катионов из данных по взаимной диффузии и ионной проводимости мембран в смешаннокатионной форме. Изучено влияние модификации низкотемпературной плазмой на диффузионные параметры мембраны. Разработаны методы поверхностной модификации мембран МК, позволяющие получить мембраны с улучшенными диффузионными характеристиками и эффектом асимметрии ионного переноса. Такие мембраны могут оказаться полезными в частности для процессов водоочистки. Результаты исследования диффузионных характеристик мембран МК с поверхностью, покрытой тонким слоем МФ4СК с внедренными присадками оксидов кремния и циркония, и модифицированной обработкой низкотемпературной плазмой. Данные по коэффициентам диффузии катионов для образцов мембран в смешаннокатионной форме, полученные на основании сведений о взаимной диффузии и ионной проводимости с использованием предложенных в работе подходов. Сведения о влиянии нанесенного слоя полимера и внедренных неорганических частиц на подвижность различных катионов в полученных мембранах. Личный вклад автора заключался в выборе методов и объектов исследования с учетом их специфики, планировании эксперимента, приготовлении образцов, проведении термогравиметрического анализа, экспериментов по измерению проводимости методом импедансной спектроскопии, экспериментов по изучению взаимной диффузии и диффузионной проницаемости мембран, определению их обменной емкости, написании статей, подготовке докладов, формулировке выводов и написании диссертации. Международном совещании Фундаментальные проблемы ионики твердого тела Черноголовка, . По теме диссертации опубликовано 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень изданий ВАК РФ, 7 докладов на Российских и международных конференциях. Диссертационная работа состоит из введения, и 3 глав, включая обзор литературы, описание экспериментальной части и обсуждение результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 3 страницах печатного текста, содержит таблиц и рисунка. Спискок цитируемой литературы содержит 2 наименования. Ионообменные материалы. Строение и свойства. Для создания топливных элементов 1, усовершенствования систем водоподготовки 14 и решения других практических задач 5 на сегодняшний день используется широкий спектр мембранных материалов. Все ионообменные мембранные материалы можно разбить на три больших класса высокомолекулярные мембраны на основе полимеров, содержащих функциональные ионообменные группировки, неорганические мембранные материалы и гибридные материалы типа органиканеорганика 6. Кроме того, к мембранам относится таюке целый ряд различного рода пористых материалов, используемых для нано, ультра и микрофильтрации, а также для обратного осмоса нанопористые полимерные и неорганические материалы, трековые мембраны и т. Н,РОН,СООН,ЫНОН и т. Протоны или ОЯгруппы последних могут замещаться на ионы, содержащиеся в контактирующих с мембраной растворах. Среди наиболее удобных методов классификации ионообменных мембран следует отметить деление ионообменных мембран по заряду обмениваемых ионов при контакте с растворами катионообменные и анионообменные мембраны. Можно также отдельно выделить биполярные мембраны, которые состоят из двух слоев мембранных материалов различного состава чаще всего катионообменные и анионообменные . С точки зрения получения и строения, ионообменные мембраны целесообразно разделить на два основных типа гомогенные и гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны получают сополиконденсацией или сополимеризацией мономеров, что обеспечивает однородность полимерного материала по объему. В состав гетерогенных мембран входят макрочастицы размером 1 мкм различных полимерных материалов. Можно также отдельно выделить биполярные мембраны, которые состоят из двух слоев мембранных материалов различного состава чаще всего катионообменные и анионообменные ,. Однако даже самые простые гомогенные мембраны не являются идеально однородными материалами.