Выбор анионообменных мембран для оптимизации электродиализного извлечения тартратов из водных растворов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проблема извлечения органических кислот с использованием мембранных технологий акцентирует внимание на актуальной проблеме снижения производственных затрат и повышения экологической эффективности в пищевых и медицинских отраслях. Органические кислоты играют ключевую роль в производстве широкого спектра товаров. Электродиализ (ЭД) зарекомендовал себя как высокоэффективный, экологичный и экономичный метод извлечения, в частности, тартратов. В ходе длительных испытаний, посвященных извлечению тартратов из растворов методом электродиализа, было проведено сравнительное исследование трех типов ионообменных мембран: ASE, CJMA-3 и МА-41П. Результаты показали существенные различия в эффективности и энергозатратах этих мембран. Данные получены в растворе NaxH(2–x)T c pH 3.0, который характеризуются максимальной мольной долей однозарядных тартрат-анионов. Показано, что мембрана ASE уступает по массообменным характеристикам и энергозатратам на электродиализный процесс извлечения тартратов мембране CJMA-3, несмотря на самые высокие значения экспериментального предельного тока. Мембрана МА-41П, в свою очередь, отличается высокой механической прочностью, устойчивостью к повреждениям и длительным сроком службы. Однако ее эффективность по извлечению тартратов за тот же промежуток времени электродиализа оказалась ниже, чем у мембраны CJMA-3. Таким образом, CJMA-3 является предпочтительной для осуществления ЭД переработки тартрат- содержащих растворов.

Об авторах

О. А. Юрченко

Кубанский государственный университет

Email: olesia93rus@mail.ru
ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040, Россия

К. В. Брижан

Кубанский государственный университет

ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040, Россия

Н. Д. Письменская

Кубанский государственный университет

ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040, Россия

Список литературы

  1. Jiang C., Wang Y., Xu T. // Membrane Technologies for Biorefining. London: Academic Press, 2016. P. 135.
  2. Igliński B., Kiełkowska U., Piechota G. // Clean Technol. Environ. Policy. 2022. V. 24. № 7. P. 2061.
  3. Hülber-Beyer É., Bélafi-Bakó K., Nemestóthy N. // Chem. Pap. 2021. V. 75. № 10. P. 5223.
  4. Mancini E., Mansouri S.S., Gernaey K.V., Luo J., Pinelo M. // Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2019. V. 50. № 18. P. 1829.
  5. Kim N., Jeon J., Chen R., Su X. // Chem. Eng. Res. Des. 2022. V. 178. P. 267.
  6. Kurzrock T., Weuster-Botz D. // Biotechnol. Lett. 2010. V. 32. P. 331.
  7. Nam H.-G., Park C., Jo S.-H., Suh Y.-W., Mun S. // Process Biochem. 2012. V. 47. № 12. P. 2418.
  8. López-Garzón C.S., Straathof A.J.J. // Biotechnol. Adv. 2014. V. 32. № 5. P. 873.
  9. Демина Н.Г., Румянцева Н.Ф., Антонова С.В., Лукьянов Д.А., Федоров А.С., Бондаренко П.Ю., Гулевич А.Ю., Дебабов В.Г. // Биотехнология. 2015. № 6. С. 52.
  10. Zhao J., He G., Liu G., Pan F., Wu H., Jin W., Jiang Z. // Prog. Polym. Sci. 2018. V. 80. P. 125.
  11. Fehér J., Cervenanský I., Václavík L., Markoš J. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 235. P. 116222.
  12. Huang C., Xu T., Zhang Y., Xue Y., Chen G. // J. Membr. Sci. 2007. V. 288. № 1–2. P. 1.
  13. Yang H.K., Moon S.H. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. V. 76. P. 169.
  14. Wang Q., Cheng G., Sun X., Jin B. // Process Biochem. 2006. V. 41. № 1. P. 152.
  15. Wang X., Wang Y., Zhang X., Xu T. // Bioresour. Technol. 2012. V. 125. P. 165.
  16. Sun X., Lu H., Wang J. // J. Clean. Prod. 2017. V. 143. P. 250.
  17. Igliński B., Piechota G., Iwański P. // Sustain. Chem. Eng. 2020. V. 1. P. 62.
  18. Lameloise M.-L., Lewandowski R. // J. Membr. Sci. 2012. V. 403–404. P. 196.
  19. Prochaska K., Woźniak-Budych M.J. // J. Membr. Sci. 2014. V. 469. P. 428.
  20. Ferrer J.S.J., Laborie S., Durand G., Rakib M. // J. Membr. Sci. 2006. V. 280. № 1–2. P. 509.
  21. Jaime-Ferrer J.S., Couallier E. // J. Membr. Sci. 2008. V. 325. № 2. P. 528.
  22. Wang Y., Zhang N., Huang C., Xu T. // J. Membr. Sci. 2011. V. 385–386. P. 226.
  23. Ttivedi G., Shah B., Adhikary S., Indusekhar V., Rangarajan R. // React. Funct. Polym. 1997. V. 32. № 2. P. 209.
  24. Liu X., Li Q., Jiang C., Lin X., Xu T. // J. Membr. Sci. 2015. V. 482. P. 76.
  25. Rottiers T., Van der Bruggen B., Pinoy L. // J. Ind. Eng. Chem. 2017. V. 54. P. 190.
  26. Liu G., Wu D., Chen G., Halim R., Liu J., Deng H. // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 263. P. 118403.
  27. Zhang K., Wang M., Wang D., Gao C. // J. Membr. Sci. 2009. V. 341. № 1–2. P. 246.
  28. Rózsenberszki T., Komáromy P., Hülber-Beyer É., Bakonyi P., Nemestóthy N., Bélafi-Bakó K. // Chem. Eng. Res. Des. 2021. V. 175. P. 348.
  29. Wang Y., Jiang C., Bazinet L., Xu T. // Separation of Functional Molecules in Food by Membrane Technology. London: Academic Press, 2019. P. 349.
  30. Vera E., Ruales J., Dornier M., Sandeaux J., Persin F., Pourcelly G., Vaillant F., Reynes R. // J. Food Eng. 2003. V. 59. № 4. P. 361.
  31. Faucher M., Henaux L., Chaudron C., Mikhaylin S., Margni M., Bazinet L. // J. Food Eng. 2020. V. 273. P. 109802.
  32. Serre E., Rozoy E., Pedneault K., Lacour S., Bazinet L. // Sep. Purif. Technol. 2016. V. 163. P. 228.
  33. Comuzzo P., Battistutta F. // Red Wine Technology. London: Academic Press, 2019. P. 17.
  34. Pasechnaya E., Tsygurina K., Ponomar M., Chuprynina D., Nikonenko V., Pismenskaya N. // Membranes. 2023. V. 13. № 1. P. 84.
  35. El Rayess Y., Castro-Muñoz R., Cassano A. // Trends Food Sci. Technol. 2024. V. 147. P. 104453.
  36. Balster J., Punt I., Stamatialis D.F., Lammers H., Verver A.B., Wessling M. // J. Membr. Sci. 2007. V. 303. № 1–2. P. 213.
  37. Merkel A., Ashrafi A.M., Ečer J. // J. Membr. Sci. 2018. V. 555. P. 185.
  38. Nemati-Amirkolaii K., Romdhana H., Lameloise M.L. // Sustainability. 2019. V. 11. № 16. P. 4492.
  39. Vecino X., Reig M., Gibert O., Valderrama C., Cortina J.L. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2020. V. 8. № 35. P. 13387.
  40. Conidi C., Cassano A., Caiazzo F., Drioli E. // J. Food Eng. 2017. V. 195. P. 1.
  41. Ghalloussi R., Garcia-Vasquez W., Chaabane L. // J. Membr. Sci. 2013. V. 436. P. 68.
  42. Wu-Tiu-Yen J., Lameloise M.L., Petit A., Lewandowski R., Broyart B., Fargues C. // Sep. Sci. Technol. 2020. V. 56. № 10. P. 1752.
  43. Fidaleo M., Ventriglia G. // Foods. 2022. V. 11. № 12. P. 1770.
  44. Chandra A., Chattopadhyay S. // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2020. V. 589. P. 124395.
  45. Phukan R., Guttierez L., De Schepper W., Vanoppen M., Verbeken K., Raes K., Verliefde A., Cornelissen E. // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 322. P. 124247.
  46. Laucirica G., Pérez-Mitta G., Toimil-Molares M.E., Trautmann C., Marmisollé W.A., Azzaroni O. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. № 47. P. 28997.
  47. Zhang Y., Pinoy L., Meesschaert B., Van der Brug- gen B. // AIChE J. 2011. V. 57. № 8. P. 2070.
  48. Wang Y., Zhang Z., Jiang C., Xu T. // Sep. Purif. Technol. 2016. V. 170. P. 353.
  49. Yan H., Wang Y., Xu T. // Proceedings of the 5th International Conference on Sustainable Chemical Production Process Engineering (SCPPE). 2019. P. 65.
  50. 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.
  51. Монополярные мембраны. URL: http://azotom.ru/monopolyarnye-membrany/ (дата обращения: 01.013.2024).
  52. Kozaderova O.A., Kim K.B., Gadzhiyevа C.S., Niftaliev S.I. // J. Membr. Sci. 2020. V. 604. P. 118081.
  53. Васильева В.И., Мещерякова Е.Е., Фалина И.В., Кононенко Н.А., Бровкина М.А., Акберова Э.М. // Мембраны и мембранные технологии. 2023. Т. 13. № 3. С. 163.
  54. Berezina N.P., Timofeev S.V., Kononenko N.A. // J. Membr. Sci. 2002. V. 209. P. 509.
  55. Pismenskaya N.D., Rybalkina O.A., Kozmai A.E., Tsygurina K.A., Melnikova E.D., Nikonenko V.V. // J. Membr. Sci. 2020. V. 601. P. 117920.
  56. Titorova V.D., Mareev S.A., Gorobchenko A.D., Gil V.V., Nikonenko V.V., Sabbatovskii K.G., Pismenskaya N.D. // J. Membr. Sci. 2021. V. 624. P. 119036.
  57. Lide R. // CRC Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC Press, 2005.
  58. Sarapulova V., Nevakshenova E., Pismenskaya N., Dammak L., Nikonenko V. // J. Membr. Sci. 2015. V. 479. P. 28.
  59. Dukhin S.S. // Adv. Colloid Interface Sci. 1991. V. 35. P. 173.
  60. Maletzki F., Rosler H.-W., Staude E. // J. Membr. Sci. 1992. V. 71. № 1–2. P. 105.
  61. Martí-Calatayud M.C., Ruiz-García M., Pérez-Herranz V. // Sep. Purif. Technol. 2025. V. 354. P. 128951.
  62. Belashova E D., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // J. Membr. Sci. 2017. V. 542. P. 177–185.
  63. Гельферих Ф. М.: Изд-во Иностр. лит., 1962. С. 490.
  64. Gorobchenko A., Yurchenko O., Mareev S., Zhang C., Pismenskaya N., Nikonenko V. // J. Water Process Eng . 2024. V. 64. P. 105711.
  65. Rybalkina O.A., Sharafan M.V., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // J. Membr. Sci. 2022. V. 651. P. 120449.
  66. Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V., Melnik N.A., Shevtsova K.A., Belova E.I., Pourcelly G., Cot D., Dammak L., Larchet C. // J. Phys. Chem. B. 2012. V. 116. № 7. P. 2145–2161.
  67. Рыбалкина О.А., Цыгурин К.А., Сарапулова В.В., Мареев С.А., Никоненко В.В., Письменская Н.Д. // Мембраны и мембранные технологии. 2019. Т. 9. № 2. С. 131–145.
  68. Pine S.H. // Organic Reactions. 2011. P. 403–464.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

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».