Kinetic Transport Coefficients Through a Bilayer Ion Exchange Membrane during Electrodiffusion

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Analytical expressions for the specific coefficients of electrical conductivity and electrodiffusion through a bilayer ion exchange membrane during the electrodiffusion process are obtained within the framework of thermodynamics of irreversible processes and a homogeneous model of a fine-porous membrane. The influence of physicochemical characteristics of the modifying layer and electrolyte concentration on the values of the obtained coefficients at fixed physicochemical characteristics of the substrate has been investigated by the method of mathematical modelling. It is shown that electrical conductivity and electrodiffusion of the modified membrane at coincidence of signs of volume charges of the membrane layers increase with an increase of density of volume charge of the modifying layer and decrease at their difference or an increase of thickness of the modifying layer. With increasing electrolyte concentration, the abovementioned characteristics of the modified membrane increase regardless of the sign of the charges of the membrane layers. The obtained analytical expressions can be used in modelling electromembrane processes and predicting the parameters of new surface modified ion exchange membranes.

About the authors

V. V. Ugrozov

Financial University under the Government of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: vugr@rambler.ru
Russia, 125993, Moscow, Leningradsky Prospect, 49

A. N. Filippov

Gubkin University

Email: vugr@rambler.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky Prospect, 65, building 1

References

  1. Larchet C., Zabolotsky V.I., Plisetskaya N., Nikonenko V.V., Tskhay A., Tastanov K. et al. // Desalination. 2008. V. 222. P. 489.
  2. Strathmann H. // Desalination. 2010. V. 264. P. 268.
  3. Apel P.Y., Bobreshova O.V., Volkov A.V., Volkov V.V., Nikonenko V.V., Stenina I.A., Filippov A.N., Yampolskii Y.P., Yaroslavtsev A.B. // Membr. Membr. Technol. 2019. V. 1. P. 45.
  4. Bergner D. // Chem. Ing. Tech. 1994. V. 66. P. 1026.
  5. Esmaeili N., Gray E.M., Webb C.J. // Chem. Phys. Chem. 2019. V. 20. P. 2016.
  6. Ramaswamy N., Mukerjee S. // Chem. Rev. 2019. V. 119. P. 11945.
  7. Kalathil A., Raghavan A., Kandasubramanian B. // Polym. Technol. Mater. 2019. V. 58. P. 465.
  8. De Groot S., Mazur P. // Non-Equilibrium Thermodynamics. Amsterdam: North-Holland, 1962.
  9. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. // Перенос ионов в мембранах. М.: Наука, 1996.
  10. Nikonenko V.V., Yaroslavtsev A.B., Pourcelly G. // Ion Transfer in and Through Charged Membranes: Structure, Properties, and Theory. In Ionic Interactions in Natural and Synthetic Macromolecules; John Wiley & Sons Inc.: Hoboken, NJ, USA, 2012. P. 267–335.
  11. Koter S. // J. Membr. Sci. 2002. V. 206. P. 201.
  12. Garcia-Morales V., Cervera J., Manzanares J.A. // J. Electroanal. Chem. 2007. V. 599. P. 203.
  13. Filippov A.N., Starov V.M., Kononenko N.A., Berezina N.P. // Adv. Colloid Interface Sci. 2008. V. 139. № 1–2. P. 29.
  14. Filippov A.N., Iksanov R.Kh., Kononenko N.A., Berezina N.P., Falina I.V. // Colloid J. 2010. V. 72. P. 243.
  15. Gnusin N.P., Zabolotsky V.I., Meshechkov A.I. // Russ. J. Phys. Chem. 1980. V. 54. P. 1518.
  16. Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V. // J. Memb. Sci. 1993. V. 79. P. 181.
  17. Pourcelly G., Oikonomou An., Gavach C., Hurwitz H.D. // J. Electroanal. Chem. 1990. V. 287. P. 43.
  18. Devanathan R., Venkatnathan A., Rousseau R., Dupuis M., Frigato T., Gu W., Helms V. // J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. P. 13681.
  19. Pourcelly G., Oikonomou An., Gavach C., Hurwitz H.D. // J. Electroanal. Chem. 1990. V. 287. P .43.
  20. Nichka V.S., Mareev S.A., Porozhnyy M.V., Shkirskaya S.A., Safronova E.Y., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // Membr. Membr.Technol. 2019. V. 1. P. 190.
  21. Kozmai A.A., Pismenskaya N.N., Nikonenko V.V. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 2238.
  22. Филиппов А.Н. // Коллоид. журн. 2018. Т. 80. С. 745.
  23. Филиппов А.Н. // Коллоид. журн. 2018. Т. 80. С. 758.
  24. Filippov A.N., Philippova T.S. // Colloids Interfaces. 2022. V. 6. P. 34.
  25. Peters P.B., van Roij R., Bazant M.Z., Biesheuvel P.M. // Phys. Rev. 2016. E 93. P. 053108
  26. Ryzhkov I.I., Vyatkin A.S., Minakov A.V. // J. Siberian Federal University. Mathematics & Physics 2018. V. 11. № 2. P. 494.
  27. Balanneca B., Ghoufib A., Szymczyk A. // J. Membrane Sci. 2018. V. 552. № 15. P. 336.
  28. Falina I., Loza N., Loza E., Titskaya E., Romanyuk N. // Membranes. 2021. V. 11. P. 227.
  29. Andreeva M.A., Loza N.V., Pismenskaya N.D., Dammak L., Larchet C. // Membranes. 2020. V. 10. № 7. P. 145.
  30. Golubenko D.V., Yaroslavtsev A.B. // J. Membr. Sci. 2021. V. 635. 119466.
  31. Gil V.V., Andreeva M.A., Jansezian L., Han J., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V., Larchet C., Dammak L. // Electrochim. Acta 2018. V. 281. P. 472.
  32. Zhao, J. Sun L., Chen Q., Lu H., Wang J. // J. Membr. Sci. 2019. V. 582. P. 211.
  33. Afsar N.U., Shehzad M.A., Irfan M., Emmanuel K., Sheng F., Xu T., Ren X., Ge L., Xu T. // Desalination. 2019. V. 458. P. 25.
  34. Matthew Sheorn, Humayun Ahmad, Santanu Kundu // American Chemical Society. 2023. V. 1. № 2. P. 832.
  35. Filippov A.N. // Colloid J. 2016. V. 78. № 3. P. 397.
  36. Ugrozov V.V., Filippov A.N. // Colloid J. 2022. V. 84. № 6. P. 761.
  37. Березина Н.П., Кононенко Н.А., Филиппов А.Н., Шкирская С.А., Фалина И.В., Сычева А.А. // Электрохимия. 2010. Т. 46. С. 515.
  38. Długołecki P., Ogonowski P., Metz S.J., Saakes M., Nijmeijera K., Wessling M. // J. Membrane Science. 2010. V. 349. P. 369.
  39. Galama A.H., Hoog N.A., Yntema D.R. // Desalination. 2016. V. 380. P. 1.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (23KB)
3.

Download (33KB)
4.

Download (54KB)
5.

Download (46KB)

Copyright (c) 2023 В.В. Угрозов, А.Н. Филиппов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».