Математическое моделирование влияния конвекции на процессы ионного переноса в ионообменных мембранных системах и нанокапиллярах

• Автор: Сулейманов, Сано Султанович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Проблемы экологии и мембранные методы очистки воды.

1.1. Экологические проблемы защиты водных ресурсов

1.1.1. Мировые проблемы защиты окружающей среды.

1.1.2. Проблемы загрязнения водных ресурсов промышленностью.

1.1.3. Проблемы водных ресурсов и сельское хозяйство

1.1.4. Проблемы обеспечения человечества пресной водой

1.1.5. Экологические водные проблемы России.

1.1.6. Методы защиты воды от загрязнений

1.2. Электромембранные системы

1.2.1. Электродиализиые процессы
1.2.2. Мембранные нанотехнологии
1.3. Моделирование допредельных и запредельных режимов элсктромембранных процессов.
1.3.1. Модели ионообменной мембраны.
1.3.2. Однослойные модели с уравнениями Нернста Планка
1.3.3. Многослойные модели
1.3.4. Вольтамперные кривые и зависимости чисел переноса от плотности тока
в запредельном режиме.
2. Влияние конвекции на перенос ионов в диффузионном слое и незаряженных капиллярах
2.1. Влияние конвекции на предельный ток
2.2. Влияние конвекции на профиль концентраций
2.3. Влияние конвекции на напряжнность и потенциал.
2.4. Влияние конвекции на числа переноса
3. Влияние конвекции на перенос ионов в мембране или заряженных
капиллярах.
3.1. Вывод основных уравнений
3.2. Влияние конвекции на профиль концентраций.
3.3. Влияние конвекции на напряжнность и потенциал
3.4. Потоки ионов
3.5. Влияние конвекции на эффективные числа переноса
4. Влияния конвекции на диссоциацию молекул воды в ионообменной мембранной системе
4.1. Постановка задачи
4.2. Модель реакционного слой.
4.3. Влияние электроконвекции на распределение напряженности и концентрацию
4.4. Влияние электроконвекции на толщина реакционного слоя
4.5. Влияние электроконвекции на толщину диффузионного слоя.
Список использованных источников


Положение о том, что при малых токах эффективное число переноса определяется конвективнодиффузионным транспортом, параметром тУ, а при больших электромиграционным. Две модификации приближения Гольдмана для решения краевых задач электрохимии. Показано, что в случае линейного распределения потенциала метод Гольдмана дат хорошее приближение для расчта селективности системы при наличии нормальной составляющей сопряжнной электроконвекции. В случае действия конвекции против сил электрического тока и диффузии, применение приближнных методов Гольдмана не всегда оправдано и для анализа явлений следует применять численные конечно разностные методы. Влияние распределения фиксированных групп на вольтамлерные характеристики и эффективные числа переноса в условиях вынужденной конвекции. Прямая задача для описания вольтамперных характеристик и зависимостей чисел переноса в запредельных режимах работы ионообменных мембранных систем. Роль конвекции и закономерности в явлении уменьшения толщины диффузионного слоя в процессах запредельного электромембранного разделения. Закономерности расширения толщины реакционного слоя. Идентификация математической модели для решения прямой задачи с помощью экспериментальных данных и данных, представленных в специальной литературе. Комплекс программ для моделирования влияния конвекции в процессах переноса в мембранных системах наноразмеров и в мембранных системах. Решение прямой задачи по определению вольтамперных кривых и зависимостей эффективных чисел переноса от плотности тока, позволяет сделать теоретические предсказания о роли электроконвекции и е влияния на толщины диффузионного и реакционного слоев. Новое знание, такое как решение прямой задачи, по определению вольтамперных кривых и зависимостей чисел переноса от плотности тока, может внести существенный вклад в разработку теории запредельного функционирования ионообменных мембранных систем, служить созданию новых видов электродиализных устройств и устройств наноразмеров, тем самым способствуя решению практически важных задач, в частности создания производительных, замкнутых безотходных технологий основанных протекании тока через ионообменный материал. Результаты диссертационного исследования и соответствующие математические модели могут быть использованы в научных исследованиях для решения различных задач экологии, в которых проявляется вынужденной и сопряжнная конвекция, служит совершенствованию процессов переноса ионов путм выбора оптимальных параметров устройств. Результаты диссертационного исследования используются для научных целей на кафедре физической химии КубГУ. Предложены условия эксплуатации электродиализных технологий, позволяющие повысить производительность и эффективность процесса очистки воды. Основные положения работы вошли в спецкурс Математическое моделирование явлений переноса в наносистемах читаемый на кафедре прикладной математики Кубанского государственного университета. Основные положения работы вошли в курсы лекций читаемые на кафедре общих гуманитарных, социальноэкономических и естественнонаучных дисциплин филиала ГОУ ВПО Кубанский государственный университет в г. Горячий Ключ в учебном процессе для студентов факультета прикладной математики. Основные положения и результаты диссертационной работы неоднократно докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях по экологии, мембранной электрохимии, прикладной математике объединенной научной конференции студентов и аспирантов Краснодар, гг. Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов Краснодар, , , гг. Российской конференции с международным участием. Ионный перенос в органических и неорганических мембранах Краснодар, , , гг. Российского фонда фундаментальных исследований и администрации Краснодарского края ЮГ Краснодар, г. По теме диссертации опубликовано печатных работ в том числе в 3 статьях в российских журналах из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов докторских и кандидатских исследований.