Effect of Nature and Charge of Counterions and Co-Ions on Electrotransport Properties of Heterogeneous Anion Exchange Membranes

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A comprehensive characterization of heterogeneous anion exchange MA-40 and MA-41 membranes, differing in the nature of functional groups and the exchange capacity (3.32 and 1.41 mmol/gdry, respectively), was carried out. The MA-40 membrane contains low basic secondary and tertiary amino groups, while the MA-41 membrane contains predominantly quaternary ammonium bases. Concentration dependences of conductivity and diffusion permeability, current-voltage curves were obtained, and the transport and structural parameters of a microheterogeneous model of membrane in solutions of different natures (salts and acids) containing singly and doubly charged cations and anions (sodium and calcium chlorides, sodium sulfate and sulfuric acid). The influence of counter- and co-ions on the electrical transport properties of the studied membranes was revealed and it was shown that changes in their properties are determined not only by the nature of the electrolyte, but also by the value of the exchange capacity of the samples, as well as the nature of their functional groups.

About the authors

N. V. Loza

Kuban State University

Author for correspondence.
Email: Nata_Loza@mail.ru
Russian Federation, Krasnodar

N. A. Kutenko

Kuban State University

Email: Nata_Loza@mail.ru
Russian Federation, Krasnodar

References

  1. Campione A., Gurreri L., Ciofalo M., Micale G., Tamburini A., Cipollina A. // Desalination. 2018. V. 434. P. 121.
  2. Martí-Calatayud M.C., Buzzi D.C., García-Gabaldón M., Ortega E., Bernardes A.M., Tenório J.A.S., Pérez-Herranz V. // Desalination. 2014. V. 343. P. 120.
  3. Rotta E.H., Bitencourt C.S., Marder L., Bernardes A.M. // J. Membrane Science. 2019. V. 573. P. 293.
  4. Belkada F.D., Kitous O., Drouiche N., Aoudj S., Bouchelaghem O., Abdi N., Grib H., Mameri N. // Separation and Purification Technology. 2018. V. 204. P. 108.
  5. Mohammadi R., Tang W., Sillanpää M. // Desalination. 2021. V. 498. №. 114626.
  6. Juve J.M.A., Christensen F.M.S., Wang Y., Wei Z. // Chem. Eng. J. 2022. V. 435. №. 134857.
  7. Sedighi M., Usefi M.M.B., Ismail A.F., Ghasemi M. // Desalination. 2023. V. 549. №. 116319.
  8. Wang Y., Jiang C., Bazinet L., Xu T. // Elsevier Inc. 2018. ISBN 9780128150566.
  9. Mei Y., Tang C.Y // Desalination. 2018. V. 425. P. 156.
  10. Официальный сайт компании MEGA as: https://www.mega.cz
  11. Официальный сайт компании Astom: http://www.astom-corp.jp/en/index.html
  12. Mizutani Y., Yamane R., Ihara H., Motomura H. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1963. V. 36. P. 361.
  13. Официальный сайт компании FUMATECH: https://www.fumatech.com/en/fumatech/
  14. Котов В.В., Ненахов Д.В., Стекольников К.Е. // Электрохимия. 2010. Т. 46. С. 112. (английская версия: Kotov V.V., Nenakhov D.V., Stekol’nikov K.E. // Rus. J. Electrochem. 2010. V. 46. № 1. P. 107).
  15. Luo J., Wu C., Xu T., Wu Y. // J. Membrane Science. 2011. V. 366. P. 1–16.
  16. Демина О.А., Березина Н.П., Сата Т., Демин А.В. // Электрохимия. 2002. Т. 38. № 8. С. 1002. (англоязычная версия: Demina O.A., Berezina N.P., Demin A.V., Sata T. // Rus. J. Electrochem. 2002. V. 38. № 8. P. 896).
  17. Карпенко Л.В., Демина О.А., Дворкина Г.А., Паршиков С.Б., Ларше К., Оклер Б., Березина Н.П. // Электрохимия. 2001. Т. 37. № 3. С. 328. (англоязычная версия: Karpenko L.V., Demina O.A., Dvorkina G.A., Parshikov S.B., Berezina N.P., Larchet C., Auclair B. // Rus. J. Electrochem. 2001. V. 37. № 3. P. 287).
  18. Березина Н.П., Кубайси А.А.Р. // Электрохимия. 2006. Т. 42. С. 91. (англоязычная версия: Berezina N.P., Kubaisi A.A.R. // Rus. J. Electrochem. 2006. V. 42. P. 81).
  19. Andreeva M.A., Loza N.V., Pis’menskaya N.D., Dammak L., Larchet C. // Membranes. 2020. V. 10. № 7. P. 145.
  20. Sarapulova V.V., Titorova V.D., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // Membranes and Membrane Technologies. 2019. V. 1. № 3. P. 168.
  21. Фалина И.В., Лоза Н.В., Кононенко Н.А., Кутенко Н.А. // Электрохимия. 2023. Т. 59. № 10. С. 593. (англоязычная версия: Falina I.V., Loza N.V., Kononenko N.A., Kutenko N.A. // Rus. J. Electrochem. 2023. V. 59. № 10. P. 752).
  22. Демина О.А., Кононенко Н.А., Фалина И.В., Демин А.В. // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79. № 3. С. 259. (англоязычная версия: Demina O.A., Kononenko N.A., Falina I.V., Demin A.V. // Colloid Journal. 2017. V. 79. № 3. P. 317).
  23. Фалина И.В., Кононенко Н.А., Демина О.А., Тицкая Е.В., Лоза С.А. // Коллоидный журнал. 2021. Т. 83. № 3. С. 352. (англоязычная версия: Falina I.V., Kononenko N.A., Demina O.A., Titskaya E.V., Loza S.A. // Colloid J. 2021. V. 83. № 3. P. 379.).
  24. Справочник по электрохимии, под ред. Сухотина А.М. Л.: Химия, 1981. 488 с.
  25. Gnusin N.P., Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A. // J. Membrane Science. 2004. V. 243. P. 301.
  26. Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnusin N.P. // Adv. Colloid Interface Sci. 2008. V. 139. P. 3.
  27. Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V. // J. Membrane Science. 1993. V. 79. P. 181.
  28. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах, М.: Наука, 1996. 392 с. (Zabolotskii V.I., Nikonenko V.V. Ion transport in membranes (in Russian), Moscow: Nauka, 1996. 392 p.).
  29. Davydov D., Nosova E., Loza S., Achoh A., Korzhov A., Sharafan M., Melnikov S. // Membranes. 2021. V. 11. 406.
  30. Zhang C., Zhang W., Wang Y. // Membranes. 2020. V. 10. P. 169.
  31. Ng P.K., Snyder D.D. // J. Electrochem. Soc. 1981. V. 128. №. 8. P. 1714.
  32. Yan J., Wang H., Fu R., Fu R., Li R., Chen B., Jiang C., Ge L., Liu Z., Wang Y., et al. // Desalination. 2022. V. 531. №. 115690.
  33. Merkel A., Čopák L., Dvořák L., Golubenko D., Šeda L. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. №. 11819.
  34. Демина О.А., Фалина И.В., Кононенко Н.А., Демин А.В. // Журнал физической химии. 2016. Т. 90. № 8. С. 1234. (англоязычная версия: Demina O.A., Falina I.V., Kononenko N.A., Demin A.V. // Russ. J. Phys. Chem. 2016. V. 90. № 8. P. 1633).
  35. Гнусин Н.П., Кононенко Н.А., Паршиков С.Б. // Электрохимия. 1994. Т. 30. № 1. С. 35. (англоязычная версия: Gnusin N.P., Kononenko N.A., Parshikov S.B. // Rus. J. Electrochem. 1994. V. 30. P. 28).
  36. Кононенко Н.А., Демина О.А., Лоза Н.В., Долгополов С.В., Тимофеев С.В. // Электрохимия. 2021. Т.57. № 5. С. 283. (англоязычная версия: Kononenko N.A., Demina O.A., Loza N.V., Dolgopolov S.V., Timofeev S.V. // Rus. J. Electrochem. 2021. Vol. 57. № 5. P. 505).
  37. Pan J., Liu M., Wei B., Liao S., Li X. // Eur. Polym. J. 2023. V. 199. №. 112467.
  38. Cong M. y., Jia Y. x., Wang H., Wang M. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 238. №. 116396.
  39. Stockmeier F., Schatz M., Habermann M., Linkhorst J., Mani A., Wessling M. // J. Membrane Science. 2021. V. 640. №. 119846.
  40. Никоненко В.В., Мареев С.А., Письменская Н.Д., Узденова А.М., Коваленко А.В., Уртенов М.Х., Пурсели Ж. // Электрохимия. 2017. Т. 53. С. 1266. (англоязычная версия: Nikonenko V.V., Mareev S.A., Pis’menskaya N.D., Kovalenko A.V., Urtenov M.K., Uzdenova A.M., Pourcelly G. // Russ. J. Electrochem. 2017. V. 53. P. 1122).
  41. Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В., Гнусин Н.П. // Успехи химии. 1988. Т. LVII. С. 1403. (англоязычная версия: Zabolotskii V.I., Shel’deshov N.V., Gnusin N.P. // Russ. Chem. Rev. 1988. V. 57. P. 801).
  42. Zyryanova S., Mareev S., Gil V., Pismenskaya N., Sarapulova V., Rybalkina O., Boyko E., Nikonenko V., Korzhova E., Larchet C., Dammak L. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 973.
  43. Rubinstein I., Staude E., Kedem O. // Desalination. 1988. V. 69. Issue 2. P. 101.
  44. Akberova E.M., Vasil’eva V.I. // Electrochem. Commun. 2020. V. 111. №. 106659.
  45. Gorobchenko A.D., Mareev S.A., Rybalkina O.A., Tsygurina K.A., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // J. Membrane Science. 2023. V. 683. №. 121786.
  46. Pismenskaya N., Rybalkina O., Solonchenko K., Pasechnaya E., Sarapulova V., Wang Y., Jiang C., Xu T., Nikonenko V. // Polymers. 2023. V. 15. №. 10. P. 2288.
  47. Биполярные ионообменные мембраны. Получение. Свойства. Применение. / в кн. Мембраны и мембранные технологии / Коллектив авторов. Отв. редактор А.Б. Ярославцев. М. : Научный мир, 2013. 612 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».