Diffusion of acetic, malonic and citric acids through commercial anion-exchange membranes and modified anion-exchange membrane Ralex AMH

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

This work is devoted to the investigation of the neutral salts diffusion, sodium acetate, sodium malonate, and sodium citrate through heterogeneous anion-exchange Ralex AMH, MA-41, and MA-40 membranes, through the homogeneous Lancytom AHT membrane, and the two-layer Ralex AMH/MF-4SK membrane from 0.1–0.5 mol-eq/L solutions into deionized water. Diffusion, as one of the ion transport mechanisms during the synthesis of organic acids from their salts using electromembrane methods, affects the main electrochemical characteristics of these processes. It is shown that the differential diffusion permeability coefficients (K) of salts through the homogeneous membrane are several times lower than those through heterogeneous membranes. In the series “sodium acetate – sodium malonate – sodium citrate,” the slope of the K coefficient dependence on the salt concentration changes from positive to negative. Calculating the ionic composition of the solution formed after the experiment using pH and specific conductivity shows that, in addition to neutral salts, it contains hydrolysis products—acetic acid, hydromalonates, and hydro- and dihydrogen citrates. These hydrolysis products increase the solution’s specific conductivity and may be the cause of the negative slope in the K coefficient dependence on the sodium citrate concentration across membranes. The effect of hydrolysis of neutral salts of polybasic acids must be taken into account when measuring the K coefficient using the salt diffusion method through a membrane into deionized water.

About the authors

T. V. Karpenko

Kuban State University

149 Stavropol str., Krasnodar, 350040, Russia

V. V. Shramenko

Kuban State University

149 Stavropol str., Krasnodar, 350040, Russia

I. P. Averyanov

Kuban State University

149 Stavropol str., Krasnodar, 350040, Russia

N. V. Sheldeshov

Kuban State University

Email: sheld_nv@mail.ru
149 Stavropol str., Krasnodar, 350040, Russia

References

  1. Pinazo J.M., Domine M.E., Parvulescu V., Petru F. // Catal. Today. 2015. V. 239. P. 17–24.
  2. Huang C., Xu T., Zhang Y., Xue Y., Chen G. // J. Membr. Sci. 2007. V. 288. № 1–2. P. 1–12.
  3. Ai M., Ohdan K. // Appl. Catal. A: Gen. 1997. V. 150. № 1. P. 13–20.
  4. Gao Z., Chen W., Chen X., Wang D., Yi S. // Bull. Korean Chem. Soc. 2018. V. 39. № 8. P. 920–924.
  5. Sang R., Kucmierczyk P., Dühren R., Razzaq R., Dong K., Liu J., Franke R., Jackstell R., Beller M. // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. № 40. P. 14365–14373.
  6. Prikaznov A.V., Shmal’ko A.V., Sivaev I.B., Petrovskii P.V., Bragin V.I., Kisin A.V., Bregadze V.V. // Polyhedron. 2011. V. 30. № 9. P. 1494–1501.
  7. Solmi M.V., Schmitz M., Leitner W. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2019. P. 105–124.
  8. Wang Y., Huang C., Xu T. // Journal of Membrane Science. 2011. V. 374. № 1–2. P. 150–156.
  9. Szczygiełda M., Prochaska K. // Biochemical Engineering Journal. 2021. V. 166. 107883.
  10. Chandra A., Bhuvanesh E., Chattopadhyay S. // Chemical Engineering Research and Design. 2022. V. 178. P. 13–24.
  11. Mandal P., Mondal R., Goel P., Chatterjee U., Chattopadhyay S. // Separation and Purification Technology. 2022. V. 292. P. 121069.
  12. Ghaffar A., Zulfiqar S., Khan M., Latif M., Coch- ran E.W. // RSC Advances. 2024. V. 14. № 40. P. 29648–29657.
  13. Юрченко О.А., Солонченко К.В., Письменская Н.Д. // Мембраны и мембранные технологии. 2024. Т. 14. № 6. С. 503–516.
  14. Barros K.S., Marreiros B.C., Reis M.A., Crespo J.G., Pérez-Herranz V., Velizarov S. // J. Environ. Chem. Eng. 2024. V. 12. № 6. Р. 114457.
  15. Melnikov S., Kolot D., Nosova E., Zabolotskiy V. // Journal of Membrane Science. 2018. Т. 557. P. 1–12.
  16. Pismenskaya N., Sarapulova V., Nevakshenova E., Kononenko N., Fomenko M., Nikonenko V. // Membranes. 2019. V. 9. № 12. P. 170.
  17. Wang Q., Chen G. Q., Kentish S. E. // Journal of Membrane Science. 2020. V. 614. Р. 118534.
  18. Pismenskaya N.D., Rybalkina O.A., Kozmai A.E., Tsygurina K.A., Melnikova E.D., Nikonenko V.V. // Journal of Membrane Science. 2020. V. 601. Р. 117920.
  19. Rybalkina O.A., Sharafan M.V., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // Journal of Membrane Science. 2022. V. 651. Р. 120449.
  20. Gorobchenko A.D., Mareev S.A., Rybalkina O.A., Tsygurina K.A., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // Journal of Membrane Science. 2023. V. 683. Р. 121786.
  21. MEGA Group; RALEX® electro separation membranes. URL: https://www.mega.cz/membranes
  22. Limited Liability Company United Chemical Company “SHCHEKINOAZOT”. URL: http://n-azot.ru/product/heterogeneous-ion-exchange-membranes?lang=EN
  23. Acid/Alkali resistance Anion IEM-LANCYTOM® IEM-Bipolar | ED | RED | LiOH-LANRAN. URL: http://lanran.com.cn/?list_8/102.html
  24. Заболоцкий В.И. Пат. РФ № 120373 // Бюл. изобр. 2012. № 26.
  25. Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnu- sin N.P. // Adv. Colloid and Interface Sci. 2008. V. 139. P. 3–28.
  26. Demina O.A., Kononenko N.A., Falina I.V., De- min A.V. // Colloid J. 2017. V. 79. № 3. P. 317–327.
  27. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. СПб.: Специальная литература, 1998.
  28. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971.
  29. Carbon dioxide now more than 50% higher than pre-industrial levels. National Oceanic and Atmospheric Administration. U.S. Department of Commerce. URL: https://www.noaa.gov/news-release/carbon-dioxide-now-more-than-50-higher-than-pre-industrial-levels
  30. Apelblat A. Dissociation constants and limiting conductances of organic acids in water // Journal of Molecular Liquids. 2002. V. 95. № 2. P. 99–145.
  31. Семушин А.М., Яковлев В.А., Иванова Е.В. Инфракрасные спектры поглощения ионообменных материалов. Л.: Химия, 1980.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 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».