Электромассоперенос катионов в системах с вращающимся мембранным диском и водными растворами, содержащими аминокислоты

• Автор: Загородных, Лилия Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 135 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Список обозначений и аббревиатур

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Концентрационная поляризация в электромембранных системах

1.2. Вольтампсрометрические исследования процессов переноса в электромембранных системах

1.3. Метод вращающегося мембранного диска в исследованиях электромембранных систем

1.4. Транспорт ионов в электромембранных системах с многоионными растворами электролитов

1.5. Аминокислоты. Особенности растворов аминокислот

1.6. Особенности транспорта аминокислот в ионообменных мембранах

1.7. Транспорт аминокислот в электромембранных системах

при различных токовых режимах
1.8. Математическое описание электропереноса аминокислот
в электромембранных системах
Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Физикохимические характеристики аминокислот
2.2. Мембраны. Их особенности
2.3. Подготовка мембран и растворов к работе
2.4. Вольтамперометрия на установке с вращающимся
мембранным диском
2.5. Статистические методы обработки результатов эксперимента Глава 3. СТАЦИОНАРНАЯ ЭЛЕКТРОДИФФУЗИЯ В ДИФФУЗИОННОМ СЛОЕ ЭЛЕКТРОМЕМБРАННОЙ СИСТЕМЫ СТРЕМЯ СОРТАМИ
НЕВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ИОНОВ
3.1. Теоретическое описание ионного переноса в
электромембранной системе с тремя сортами ионов
3.2. Предельные плотности тока в системе
катионообменная мембранаводный раствор i
3.3. Перенос катионов натрия и лизина в
электромембранной системе
Глава 4. ТРАНСПОРТ КАТИОНОВ В ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ СИСТЕМАХ, СОДЕРЖАЩИХ ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ I, I
4.1. Концентрации и подвижности ионов в водных растворах I,
4.2. Предельная концентрационная поляризация в системе
с вращающейся катионитовой мембраной и водным раствором I,
4.3. Учет гетерогенной реакции протонирования при переносе катионов через границу мембранараствор
Глава 5. ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТ КАТИОНОВ В СИСТЕМЕ КАТИОНИТОВАЯ II
5.1. Особенности системы катионообменная
мембранаННаС1С1у
5.2. Электротранспорт катионов глицина и натрия в системе
с вращающимся мембранным диском
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Представленное математическое описание адекватно экспериментальным данным по элсктропереносу катионов в системе с вращающимся мембранным диском и растворами С11лС1, ЫаПЬузНСЬ Экспериментально с использованием методов регрессионного анализа показана возможность оценки предельной плотности тока электромассопереноса двух невзаимодействующих противоионов в ЭМС с идеально селективной мембраной как суммы величин парциальных предельных плотностей токов, определяемых в соответствующих ЭМС с бинарными электролитами. В условиях диффузионной равнодоступности поверхностей исследуемой мембраны экспериментально получены дифференциальные вольтамперные характеристики и значения предельных плотностей тока в системах МК0МКНС1С1у, МФ4СКНС1А1а, МФ4СКМКМаС1Ю1у, а также определены лимитирующие стадии переноса катионов в данных ЭМС. Показано, что в ЭМС с водными растворами С1уНС1 возможно увеличение переноса катионов аминокислоты в условиях предельной концентрационной поляризации в результате гетерогенной реакции протонирования цвиттерионов глицина протонами мембраны. При этом, в системе с гомогенной мембраной МФ4СКНС1у скорость электромассопереноса катионов глицина определяется стадией внешней электродиффузии. В системе с гетерогенной мембраной МКНС1С1у процесс переноса катионов аминокислоты осуществляется при сранимых скоростях электродиффузионной и кинетической стадий. Для системы МФ4СКНС1А1а увеличение электромассопереноса аланина за счет гетерогенной реакции протонирования цвиттерионов не обнаружено, что обусловлено высокой скоростью переноса катионов А1а в области раздела фаз мембранараствор. Показано, что в системах катионитовая мембранаводный раствор ЫаС1у катионы глицина образуются за счет реакции протонирования цвиттерионов глицина в реакционном слое у поверхности мембраны. В системе с гомогенной мембраной МФ4СКМаС1С1у перенос катионов глицина лимитируется скоростью гомогенной реакции их образования. В системе с гетерогенной мембраной МКЫаС1О1у электромассоперенос глицина контролируется скоростью диффузии его цвиттерионов в диффузионном слое. Разработана физикохимическая модель переноса катионов аминокислот через межфазную границу мембранаводный раствор аминокислоты, учитывающая гетерогенную реакцию протонирования цвиттерионов аминокислоты. В рамках данной модели выведено соотношение для фактора увеличения миграционного потока аминокислоты за счет гетерогенной реакции протонирования ее цвиттерионов. Показано, что гомогенная реакция протонирования цвиттерионов глицина в системах МФ4СКМКЫаС1С1у является двухстадийным процессом 1я стадия взаимодействие цвиттерионов глицина с водой, с образованием анионов у и катионов Н 2я стадия протонированис цвиттерионов глицина. Получено значение константы скорости реакции взаимодействия цвиттерионов глицина с водой у поверхности мембраны к04, с1. Практическая значимость. Показано, что метод ВМД может быть использован для исследования транспорта ионов в сложных многоионных ЭМС, в том числе для количественной оценки параметров гомогенных реакций, участниками которых являются переносящие ток ионы. Полученное в рамках физикохимической модели переноса катионов аминокислот через поверхность раздела мембранараствор соотношение для фактора увеличения миграционного потока катионов аминокислоты позволяет производить оценку влияния гетерогенной реакции протонирования цвиттерионов на перенос аминокислот в реальных ЭМС. Выявление лимитирующих стадий переноса катионов аминокислот электродиффузия, реакция протонирования в диффузионных слоях у поверхностей катионообменных мембран. Роль гомогенной и гетерогенной реакций протонирования цвиттерионов аминокислот в увеличении электромассопереноса аминокислот через катионообменные мембраны в условиях предельной концентрационной поляризации. Параметры гомогенной реакции протонирования цвиттерионов глицина в водном растворе глицина и и хлорида натрия у поверхности катионитовой мембраны в условиях предельной концентрационной поляризации предельная плотность тока реакции,, толщина реакционного слоя, константа скорости реакции. Физикохимическая модель переноса катионов аминокислот через границу мембранаводный раствор аминокислоты и соляной кислоты, учитывающая гетерогенную реакцию протонирования цвиттерионов аминокислоты протонами мембраны. Результаты решения стационарной электродиффузионой задачи в диффузионном слое электромембранной системы, содержащей три сорта невзаимодействующих ионов, подтвержденные экспериментальными данными.