Отчет по проекту РФФИ № 20-58-12018 ННИО_а, промежуточный отчет 2021 г.
Результаты
Аннотация
В ходе выполнения Проекта в 2021 году, основное внимание было уделено теоретическому исследованию процессов переноса в канале обессоливания с учетом диффузии, электромиграции, вынужденной конвекции и свойств мембран. Были рассмотрены три ведущих фактора, влияющие на скорость сверхпредельного переноса: электроконвекция, наличие спейсеров и генерация ионов Н+ и ОН− (расщепление воды) в трех разных случаях, в том числе их попарного совместного действия: 1) наличие спейсеров, но без учета электроконвекции и расщепления воды, 2) в гладком канале обессоливания (без спейсеров) с учетом расщепления воды и электроконвекцией, 3) со спейсерами и электроконвекцией, но без учета расщепления воды. Такое исследование необходимо для выделения вклада каждого из этих факторов в сверхпредельный перенос и возможных попарных кооперативных эффектов. Математическое моделирование было проведено на основе связанной системы уравнений Нернста-Планка-Пуассона и Навье-Стокса и уравнений, определяющих скорость реакций диссоциации и рекомбинации при расщеплении воды. Проведено теоретическое исследование фундаментальных закономерностей нестационарного переноса ионов 1:1 соли в электромембранных системах при высоких сверхпредельных плотностях тока в потенциостатическом и гальваностатическом режимах, а также в потенциодинамическом и гальванодинамическом режимах. Рассмотрены три электромембранные системы: (1) обедненный диффузионный слой у ионообменной (например, катионообменной) мембраны c определенной селективностью; (2) сечение канала обессоливания, образованного анионообменной (АОМ) и катионообменной (КОМ) мембранами, моделирующего перенос ионов соли в длинном канале с неподвижным раствором, а также (3) канал обессоливания с учетом вынужденной конвекции.