Введение
1 Аналитический обзор 14
1.1 Структура, химическое строение и способы получения ионообменных мембран 14
1.2 Области применения ионообменных мембран 27
1.3 Основные механизмы сверхпредельного массопереноса
1.3.1 Сопряженная конвекция раствора 30
1.3.2 Генерация Н+ и ОН ионов 34
1.4 Методы модифицирования ионообменных мембран 35
1.4.1 Увеличение избирательной селективности мембран 35
1.4.2 Снижение диффузионной и осмотической проницаемости мембран 38
1.4.3 Увеличение протонной проводимости и повышение термической устойчивости мембран 38
1.4.4 Формирование поверхности мембран, способствующей развитию интенсивной электроконвекции 39
1.5 Полимеры и сополимеры с четвертичными аммониевыми группами 43
1.5.1 Полимеры и сополимеры на основе N,N-диметил-N,N-диаллиламмония хлорида 44
1.5.2 Структура полидиметилдиаллиламмония хлорида 46
1.5.3 Кинетика полимеризации N,N-диметил-N,N-диаллиламмония хлорида 46
1.5.4 Способы получения полимеров N,N-диметил-N,N-диаллиламмония хлорида 47
1.5.5 Применение сополимеров на основе N,N-диметил-N,N-диаллиламмония хлорида 50
2 Объекты и методы исследований 54
2.1 Исследуемые мембраны и их кондиционирование 54
2.2 Изучение характеристик поверхности мембран 55
2.2.1 Визуализация морфологии поверхности 55
2.2.2 Определение доли проводящей поверхности набухших гетерогенных мембран 57
2.2.3 Oценка степени гидрофобности поверхности 59
2.3 Равновесные характеристики мембран 59
2.3.1 Определение обменной емкости 59
2.3.2 Определение удельной электропроводности мембран 61
2.4 Методики получения электрохимических и массообменных
характеристик мембран 62
2.4.1 Экспериментальная установка 62
2.4.2 Вольтамперометрия 66
2.4.3 Хронопотенциометрия 70
2.4.4 Электрохимическая импедансная спектроскопия 75
2.4.5 Массообменные характеристики ионообменных мембран 80
3 Влияние степени гетерогенности поверхности на электрохимические характеристики мембран 83
3.1 Морфология и рельеф поверхности анионообменных мембран 83
3.2 Электрохимические характеристики анионообменных мембран, отличающихся морфологией и микрорельефом поверхности
3.2.1 Гомогенная мембрана AMX 100
3.2.2 Гетерогенные мембраны 117
4 Синтез модификаторов и модифицирование мембран 130
4.1 Подбор условий получения сополимера 130
4.1.1 Полимеризация N,N-диметил-N,N-диаллиламмония хлорида 131
4.1.2 Сополимеризация N,N-диметил-N,N-диаллиламмония хлорида с акриловой кислотой 131
4.1.3 Сополимеризация диметилдиаллиламония хлорида с малеиновой кислотой 132
4.1.4 Очистка сополимеров 133
4.1.5. Определение концентрации карбоксильных групп в полученном сополимере ДМДААХ/МК методом потенциометрического титрования 134
4.2 Методика модифицирования мембран сополимерами ДМДААХ/АК
ДМДААХ/МК 136
5 Влияние интенсивности генерации Н+/ОН– ионов на спектры электрохимического импеданса исследованных мембран 143
5.1 Эволюция спектров электрохимического импеденса с увеличением плотности тока 145
5.2 Модель импеданса монополярной мембраны 148
5.3 Влияние плотности тока на эффективную константу химической реакции и эффективное сопротивление реакционной зоны 154
5.4 Эволюция электрохимическх характеристик анионообменной мембраны в процессе ее эксплуатации в сверхпредельных токовых режимах 156
6 Характеристики анионообменных мембран до и после модифицирования бифункциональными полиэлектролитами 162
6.1 Гомогенные анионообменные мембраны 162
6.2 Гетерогенные анионообменные мембраны
6.2.1 Характеристики поверхности 170
6.2.2 Электропроводность. 173
6.2.3 Электрохимические и массобменные характеристики 175
Выводы 184
Список использованной литературы
