Электромассоперенос ионов и предотвращение осадкообразования при деионизации разбавленных водных растворов электролитов электродиализом

• Автор: Кастючик, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Обессоливание природных вод электродиализом

1.2 Электродиализ с заполнением межмембранного пространства инертными и ионопроводящими турбулизаторами потока

1.3 Диссоциация молекул воды

1.4 Методы измерения чисел переноса ионов через мембраны

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Ионообменные материалы

2.1.1 Ионообменные гранулы и их характеристики.

2.1.2 Ионообменные мембраны и их свойства

2.1.3 Ионообменные спейсеры
2.1.4 Подготовка ионообменных гранул к работе
2.1.5 Подготовка мембран к работе
2.2 Электродиализаторы и схема их включения.
2.2.1 Установка для измерения чисел переноса ионов на разных
стадиях концентрационной поляризации.
2.2.2 Электродиализатор первой ступени.
2.2.3 Электродиализатор второй ступени.
2.3 Методы анализа
2.3.1 Аргентометрическое определение хлорид ионов
2.3.2 Определение ионов натрия методом пламенной фотометрии.
2.3.3 Потенциометрическое титрование.
2.3.4 Определение удельного электрического сопротивления
Глава 3. ДИССОЦИАЦИЯ МОЛЕКУЛ ВОДЫ НА ГРАНИЦЕ ИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН С РАСТВОРОМ И ОСАДКООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗЕ
3.1 Числа переноса ионов при интенсивном электродиализе
3.2 Осадкообразование на анионообменной мембране.
3.3 Компьютерное моделирование реакций при растворении малорастворимых электролитов и электромифации гидроксильных ионов
Глава 4. ДЕИОНИЗАЦИЯ МАЛОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД ЭЛЕКТРОДИАЛИЗОМ.
4.1 Химические реакции в системе ионообменные мембраны гранула ионообменника
4.2 Первая ступень деионизации воды
4.3 Вторая ступень деионизации воды
4.4 Экологическая оценка методов деионизации природных вод
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Е. Майгрот и X. Сабатес 1 предложили устройство, которое представляло собой электролизер из древесины с угольными электродами, разделенный мембранами из пергаментной бумаги. Источником электрического тока была динамомашина. Целыо работы было извлечение солей из сахарного сиропа. Термин электродиализ появился впервые в работе Г. Шоллмейсра 2. Ранняя история электродиализа описана в публикациях 35. В это время отсутствовали понятия о селективности мембран к ионам, как и отсутствовали сами мембраны с высокой селективностью 6. Проведенные разными авторами исследования показали слабую селективность известных мембран к катионам. Первые мембраны, избирательно проницаемые для анионов, были изготовлены Л. Михаэлисом сорбцией белков на коллодиевых мембранах 6. Данные мембраны были далеки от идеальной селективности. Тем не менее, используя коллодиевые мембраны в качестве катионообменных и модифицированные белками коллоидиевые мембраны в качестве апиоиообменных, К. Маейер и В. Штраус в г. Принцип чередования полярности катионселективных и анионоселективных мембран лежит в основе современного электродиализа. В г. Т. Крессманом в Англии, В. Джуда и В. Мембраны из катионообменников были избирательно проницаемы для катионов, а мембраны из анионообменников для анионов. Особенно важно, что проницаемость ионообменных мембран к ионам одного знака заряда была близка к идеальной. Можно утверждать, что электрохимия мембран была развита при решении важнейшей практической проблемы деминерализации солоноватых вод 8. В г. Гсдулд лабораторией ЮжноАфриканского Управления научных и промышленных исследований была спроектирована крупномасштабная установка производительностью 0 м3, которая позволяла откаченную из золотых копей солоноватую воду подвергать электродиализу с целью получения пресной воды для снабжения шахтерского поселка. Стало очевидно, что проблема имеет не частный характер, а касается многих регионов земли, особенно аридных и полуаридных, где имеется подземная солоноватая вода при остром дефиците воды для питья. Наличие пресной воды является, по утверждению официальных документов ООН, главной проблемой выживания человечества. Изза пресной воды ведутся войны, маскируемые под национальные или религиозные противоречия. К счастью, наша страна богата пресной водой. Более того, многие страны Средней Азии выдвигают проекты переброса наших сибирских рек на юг для обеспечения засушливых районов. Япония ставила вопрос об использовании пресной воды озера Байкал для питьевого водоснабжения своей страны. Однако в странах богатых пресной водой есть другая проблема, которая требует применения электродиализа с ионообменными мембранами. Дело в том, что современная электронная промышленность, радиопромышленность и другие виды прецизионных производств включают стадии отмывки изделий предельно чистой водой, как на промежуточных стадиях, так и при изготовлении целевого продукта. Каждая частная технология предъявляет свои требования к воде. В производстве синтетического каучука применяют умягченную и частично обессоленную воду с удельным электрическим сопротивлением, превышающим кОмсм а при получении особо качественных сортов каучука используют глубокообессоленную воду. В производствах кинопленки и других
фотоматериалов применяют воду с остаточной минерализованностыо на уровне бидистиллята удельное электрическое сопротивление больше 00 кОмСм. Здесь особенно важна полная очистка воды от примесей органических веществ, железа и кремниевой кислоты. Производства химических волокон также нуждаются в очень чистой обессоленной воде, свободной от окрашенных органических веществ и ионов переходных металлов. Изготовление интегральных схем требует большие количества ультрачистой воды. Ультрачистую воду получают после предварительной стерилизации природной маломинерализованной воды УФ облучением и микрофильтрацией. Однако и после многократной сорбции моиополярными ионообменниками не может быть получена ультрачистая вода. Са2 2 ЯН Я2Са 2Н,
Я 2 ЯОН Я2Я 2 ОН . ЯН ЯОН ИаС1 Я0 ЯС1 Н.