Модельное описание электропроводящих свойств и характеризация ионитных систем

• Автор: Анникова, Лидия Александровна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ИОНООБМЕННЫХ МАТЕРИАЛАХ.

1.1 Модельные подходы для описания явлений переноса в

ионообменных материалах

1.2 Подходы к характеризации ионообменных материалов

2 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Объекты исследования и их подготовка к работе.

2.2 Методики определения физикохимических характеристик

ионообменных смол и мембран.

2.2.1 Определение полной обменной емкости.

2.2.2 Определение массовой доли воды
2.3 Измерение электропроводности ионообменных материалов
2.3.1 Метод измерения удельной электропроводности.
гранулированных ионообменных смол.
2.3.2 Измерение сопротивления ионообменных мембран.
2.4 Исследование диффузионной проницаемости ионообменных
мембран.
3 РАЗРАБОТКА И ВЕРИФИКАЦИЯ МЕТОДА ПАРАМЕТРИЗАЦИИ ИОНООБМ ЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1 Трехпроводная модель и формула Лихтенекера в расчетах.
электропроводности ионообменных колонок.
3.2 Метод расчета модельных параметров ионообменных смол
3.3 Верификация разработанного метода расчета модельных.
параметров иоиитпых систем
3.3.1 Верификация метода для ионообменной колонки КУ2АУаС
3.3.2 Верификация метода расчета модельных параметров.
ионообменных мембран
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ИОНООБМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА ТОКА В ИХ СТРУКТУРНЫХ ФРАГМЕНТАХ.
4.1 Влияние инертных компонентов на распределение тока в
ионообменных материалах
4.2 Влияние природы противоиона на механизм переноса тока в
нонитных системах
4.2.1 Зависимоеп модельных параметров от солевой формы смолы.
4.2.2 Влияние природы противоионов па структурную организацию гомогенных и гетерогенных сульфокатионитовых мембран и механизм переноса тока через их структурные фрагменты.
4.2.3 Влияние полианилпиа на пути переноса тока через структурные
фрагменты ионообменной смолы КУ2 и ге терогенной
мембраны МК в форме
4.3 Влияние природы иоиоогениых групп и полимерной матрицы гетерогенных мембран на их структурную организацию и механизм переноса тока
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Количественно это утверждение подтверждается формулой 46
где Рцсила фрикционного взаимодействия между частицами сортов и у, находящегося в единице объема системы Лу коэффициент трения, к, и и абсолютные скорости движения частиц, которые предполагаются всегда стационарно постоянными, так что имеется баланс приложенной извне внешней силы и сил трения, возникающих в результате фрикционного взаимодействия частиц данного сорта со всеми другими частицами. Вывод системы уравнений для случая бинарного электролита можно найти в работе , где отмечается, что модель Ярс1ег К. Я приложима к отдельным гомогенным фазам, но не к их совокупности. Фрикционная модель и кинетические уравнения, полученные на е основе, оказали существенное влияние на развитие теории мембранных процессов. Использование этих подходов предполагает знание численных значений коэффициентов переноса, которые определяются из экспериментальных данных. Сложность экспериментального получения коэффициентов пропорциональности между пото
ками и силами, их вызывающими, в значительной степени определяет применимость выбранной системы уравнении. Кроме того, при термодинамическом подходе к изучению явлений переноса в мембранах часто приходится иметь дело со сложными системами математических уравнений, для решения которых необходимо прибегать к упрощениям, связанным с неучетом тех или иных сил взаимодействия, что приводит к неточности описываемых явлений. Также к недостатку этого метода следует отнести то, что фемепологические коэффициенты не дают представление о физической картине процесса. Модельный подход для описания строения ионообменных материалов учитывает специфику структуры синтетического заряженного ионита и допускает зависимость феноменологических коэффициентов от проводящих свойств фаз ионита п его геометрических характеристик, позволяет перейти от концентрационных зависимостей электродиффузиониых коэффициентов противоионов п Кононов в ионитах к описанию свойств ионита с помощью набора численных параметров, имеющих определенный физический смысл. Прежде чем рассматривать модельные представления, применяемые для описания явлений переноса в таких сложных системах как ионообменная смола или мембрана, следует сказать, что проверка перечисленных ниже уравнений и моделей наиболее просто осуществляется при использовании ионообменной колонки, являющейся идеальным объектом при моделировании, потому что при описании электропроводности ионообменных смол и мембран приходится использовать ряд допущений. Например, предполагается, что в ионообменной смоле и мембране существуют включения свободного внутреннего раствора электролита, свойства которого идентичны свойствам внешнего равновесного раствора. Выделяемые проводящие фазы гелевых участков и раствора в набухшей смоле и мембране являются гипотетическими, так как между ними нет видимой границы раздела. В случае ионообменной колонки, то есть системы ионообменная смолараствор электролита, проводящие фазы разделены видимой границей раздела, и результирующая
электропроводность системы определяется проводимостью реальных фаз смолы сси и равновесного раствора к. Эта система является более удобным объектом для моделирования, так как для не можно задавать объемные доли ионитаи раствора 1 и точно измерять электропроводность каждой фазы ионита кс, раствора к. Кт относительная электропроводность системы, являющаяся отношением удельной электропроводности системы ккоя к удельной электропроводности раствора к, а Ка относительная электропроводность ионита, равная отношению удельной электропроводности ионита ксм к удельной электропроводности раствора к. В уравнении 5 Г совокупность всех геометрических параметров, описывающих форму, размеры и расположение отдельных гранул ионита в колонке. Этот прием позволяет сопоставить две системы, в первой из которых диспергированная фаза представляет собой совокупность отдельных гранул, а во второй непрерывную среду жидкости, окружающей эти гранулы. Такое сопоставление возможно благодаря тому, что с точки зрения электропроводности, в ионообменной колонке, характеризуемой коэффициентом наполнения от 0 до 1, обе рассматриваемые фазы являючо электропроводными и непрерывными. Различия геометрической формы диспергированных фаз в рассматриваемых колонках являются, вероятно, максимально возможными. Полученные в работе , данные показывают, что в пределах ошибок опыта при значениях 0,1 АЭ 4 и 0.