Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Сидельковская Ф.П. "Химия N-вннилпирролидона и его полимеров" ()

Райт П. "Полиуретановые эластомеры" (Высокомолекулярная химия)

Сеидов Н.М. "Новые синтетические каучуки на основе этилена и олефинов" (Высокомолекулярная химия)

Поляков А.В "Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза" (Высокомолекулярная химия)

Попова Л.А. "Производство карбамидного утеплителя заливочного типа" (Высокомолекулярная химия)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Физическая химия -> Заболоцкий В.И. -> "Перенос ионов в мембранах" -> 6

Перенос ионов в мембранах - Заболоцкий В.И.

Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах — M.: Наука, 1996. — 392 c.
ISBN 5-02-001677-2
Скачать (прямая ссылка): perenosionovvmembranah1996.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 174 >> Следующая


Авторы старались выдержать следующую логику изложения материала: основные уравнения переноса выводились с позиций термодинамического (глава 2) и микроскопического (глава 3) подходов с учетом структуры ионообменного материала (глава 1). Затем на основе содержания глав 1-3 были проанализированы структурно-кинетические модели мембран (глава 4), при этом кратко перечислены свойства мембран и явления переноса и закономерности, которые могут быть описаны в рамках той или иной модели. Наконец, в главе 5 рассмотрены основные транспортные свойства мембран (электропроводность, диффузионная проницаемость, селективность переноса противоионов, перенос воды), причем экспериментальные закономерности проанализированы в рамках той или иной структурно-кинетической модели. Глава 6 посвящена учету влияния концентрационной поляризации мембран на их транспортные характеристики.

Авторы выражают глубокую благодарность сотрудникам кафедры физической химии Кубанского госуниверситета за помощь в подготовке рукописи, и в особенности профессору Н.П. Гнусину за полезное обсуждение некоторых проблем переноса в неоднородных средах; рецензентам профессору Ю.М. Вольфковичу (Институт электрохимии им. А.Н. Фрум-кина Российской АН) и профессору Е.П. Агееву (Московский государственный университет) за неформальное отношение к рукописи; многим постоянным участникам "джубгинских" семинаров за их роль в определении тематики и содержания книги; профессору К. Ларше (Университет Париж 12- Валь-де-Марн) за помощь в подготовке списка литературы; а также своим семьям за понимание и долготерпение. ГЛАВА 1

СТРУКТУРА ИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН. СОСТОЯНИЕ ИОНОВ И ВОДЫ

1.1. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ИОНООБМЕННЫХ МЕМБРАН

В литературе известно большое число фактов, прямо или косвенно свидетельствующих о том, что различные по природе ионообменные материалы, включая так называемые гомогенные мембраны и гелевые иониты, являются структурно неоднородными. В зависимости от способа и назначения ионообменника в нем может преобладать тот или иной тип неоднородности: химическая или физическая, макро- или микронеоднородность. В одних случаях эта неоднородность специально формируется в процессе синтеза (макропористые иониты, грануляты, гетерогенные мембраны), в других - возникает самопроизвольно (изопористые, гелевые иониты, гомогенные мембраны). Неоднородность ионитов оказывает существенное влияние на многие физико-химические свойства ионообменных систем и их эксплуатационные характеристики, а также на механизм транспортных явлений.

1.1.1. Структурирование в сухих ионитах

Под сухим (воздушно-сухим) ионитом будем понимать ионообменник, находящийся в равновесии с атмосферой воздуха. В этих условиях, как свидетельствуют литературные данные [1-3], в иономере всегда присутствует некоторое количество воды, например, для сульфокатионита это количество составляет примерно 2 молекулы воды на одну ионо-генную группу [2, 3], а для перфторуглеродных мембран - 3% (масс.) [1] или примерно 2,5% от возможного количества сорбированной воды [3]. Особенности структуры сухого иономера определяются как условиями синтеза полимера, так и перестройкой, обусловленной наличием ионоген-ных групп.

В процессе синтеза как полимеризационных, так и поликонденсационных ионитов вначале в них образуются мелкие зародыши с большим числом поперечных связей, которые затем срастаются, образуя "островную" структуру [4, с. 115; 5]; при этом возможно также переплетение полимерных цепей [6]. В результате в полимере образуется большое число разнообразных по природе и по размерам дефектов, придающих ему структуру с различными уровнями гетерогенности: от микронеоднород-ностей на уровне отдельных групп атомов и молекул до макронеодно-родностей (макропор, агрегатов частиц с размерами 100 нм и более).

8 Макронеоднородность таких ионообменных материалов, как гетерогенные мембраны, грануляты или микропористые иониты, формируется специально на стадии синтеза путем введения композиции инертных связующих материалов или порообразователей.

Начиная с середины пятидесятых годов выполнено значительное количество исследований, в которых наличие пор и других деталей гетерогенной структуры полимерной матрицы зафиксировано с помощью прямых наблюдений (методами электронной и электронно-растровой микроскопии [5-7], рассеивания рентгеновских лучей низкой энергии [7]) и с помощью косвенных измерений (методами ртутной порометрии [8], эталонной порометрии [9, 10] и некоторыми другими методами [11-15]).

Рассмотрим типы неоднородностей, обусловленных присутствием в полимере ионообменных групп. Одна из первых попыток анализа влияния заряженных ионов на структуру иономера была предпринята Эйзенбергом в 1970 г. [16]. В качестве основной структурной единицы была взята ионная пара (ионогенная группа, представляющая собой частично или полностью дегидратированную пару фиксированный ион-противоион). Автор показал, что в результате диполь-дипольного взаимодействия ионные пары объединяются в мультиплеты, не содержащие полимерных включений. Вследствие стерических препятствий число ионных пар в мультиплете невелико: не более 6-8 по оценке Вейсса и др. [17], а по расчетам Дрейфюса [18] наиболее вероятным их числом является 2 - при этом образуются квадруплеты. В результате диполь-дипольного притяжения имеется сильная тенденция к объединению мультиплетов в более крупные структурные образования (кластеры), однако такая трансформация приводит уже к существенной деформации упругой полимерной матрицы и возможность ее реализации зависит от целого ряда факторов: 1) пластичности и степени сшитости полимерных цепей; 2) концентрации ионогенных групп; 3) степени гидрофобного взаимодействия полимерных цепей друг с другом; 4) наличия или отсутствия взаимодействия ионогенных групп с полимерными цепями. O.A. Пономарев и И.А. Ионова [19] рассмотрели изменения энергии упругой деформации, энергии гидрофобного взаимодействия полимерных цепей и энергии кулоновского взаимодействия при объединении ионогенных групп в кластеры с учетом перечисленных выше факторов и показали, что этот процесс является энергетически выгодным, если концентрация ионогенных групп (cR) не слишком мала, а полимерный каркас достаточно эластичен (степень поперечной связанности цепей незначительна). Вновь образованный кластер выполняет роль дополнительной сшивки и делает матрицу полимера более жесткой. При благоприятных условиях (большое значение cR, наличие водородных связей между цепями полимера и ионогенными группами) полимерные цепи могут включаться в состав кластера. Кластер в этом случае достигает значительных размеров (до 40 нм), включает большое количество ионов и его можно рассматривать как самостоятельную фазу с относительно равномерным распределением ионогенных групп [19]. При набухании эта новая гидрофильная фаза дополнитель-
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 174 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама