Введение
1 Литературный обзор 14
1.1 Двойной электрический слой 14
1.1.1 Структура двойного электрического слоя 14
1.1.2 Разновидности электрокинетических явлений. Дзета-потенциал 17
1.1.3 Электрокинетические явления первого и второго рода 20
1.2 Массоперенос в системах с ионообменными мембранами 21
1.2.1 Концентрационная поляризация 21
1.2.2 Механизмы сверхпредельного массопереноса 24
1.2.3 Механизмы электроконвекции 27
1.2.4 Способы интенсификации электроконвекции 29
1.3 Гидрофильность и гидрофобность 32
1.3.1 Понятие гидрофобности. Гидрофильно-липофильный баланс молекул 32
1.3.2 Гидрофобность поверхностей
1.3.1 Связь угла смачивания и физических сил и взаимодействий 37
1.3.2 Влияние гетерогенности поверхности на измеряемый угол смачивания 39
1.3.3 Применение гидрофобных поверхностей 41
2 Объекты исследования и использованные методики 43
2.1 Измерение углов смачивания 43
2.1.1 Существующие методики измерения углов смачивания 43
2.1.2 Определение структуры поверхности мембран из результатов измерения углов смачивания 45
2.1.3 Особенности измерения углов смачивания ионообменных мембран 47
2.1.4 Экспериментальная установка для измерения углов смачивания набухших мембран 50
2.2 Ионообменные мембраны и материалы 53
2.2.1 Мембрана Nafion 117 54
2.2.2 Подготовка перфторированных материалов к исследованию 60
2.2.3 Мембраны Neosepta AMX-Sb и CMX 61
2.3 Определение заряда поверхности мембран 67
2.3.1 Методы определения заряда поверхности 67
2.3.2 Измерение потенциала протекания 69
2.4 Измерение электрохимических характеристик мембран 71
2.4.1 Установка для получения хронопотенциограмм и вольтамперных характеристик 71
2.4.2 Вольтамперометрия 73
2.4.3 Хронопотенциометрия 78
3 Гидрофильность и гидрофобность ионообменных материалов 81
3.1 Измерение угла смачивания как способ оценки структуры поверхности мембран 81
3.2 Влияние предподготовки мембран на гидрофильность (гидрофобность) поверхности
3.2.1 Различия в степени гидрофильности сухих и набухших мембран 85
3.2.2 Влияние термической обработки 87
3.2.3 Влияние окислительно-термической подготовки 88
3.2.4 Углы смачивания пленок типа Nafion на различных материалах 88
3.3 Изменения углов смачивания мембран в ходе эксплуатации 91
4 Электрокинетические и электрохимические свойства мембран на основе AMX-Sb 94
4.1 Определение дзета-потенциала 94
4.1.1 Использование уравнения Гельмгольца–Смолуховского 94
4.1.2 Учет рельефа поверхности мембраны 95
4.1.3 Результаты расчетов дзета-потенциалов и зарядов поверхности для исследованных образцов ИОМ 98
4.2 Электрохимические характеристики 100
4.2.1 Хронопотенциограммы 100
4.2.2 Вольтамперограммы 105
4.2.3 Факторы, определяющие развитие равновесной и неравновесной электроконвекции 107
Выводы 110
Список использованных источников 112
