Effect of current density, concentration of ternary electrolyte and type of cations on the monovalent ion selectivity of surface-sulfonated graft anion-exchange membranes: modelling and experiment

电渗析 限制电流 电解质 三元运算 化学 电流密度 分析化学(期刊) 离子交换 无机化学 选择性 扩散 离子 热力学 色谱法 电化学 物理化学 电极 有机化学 生物化学 物理 量子力学 计算机科学 程序设计语言 催化作用
作者
Д. В. Голубенко,A. B. Yaroslavtsev
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:635: 119466-119466 被引量:36
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2021.119466
摘要

The dependence of monovalent-ion selectivity of surface-sulfonated anion exchange membranes (s-AEMs) on the electrodialysis (ED) desalination current density, the concentration of equimolar ternary electrolyte (XCl + X2SO4) in the total concentration range 0.04–0.2 M, and the type of cations (X = H, Cs, Na) has been studied. The membrane current-voltage characteristics and values of the diffusion permeability coefficients in electrolyte solutions and their mixtures were measured. It was shown that Cl/SO4-selectivity coefficients (PCl|SO4) increase along with current density, reaching maximum values at the limiting current density (Ilim). The PCl|SO4 maximum value of 5.5 was achieved for the s-AEM-18 membrane in the ED-desalination of equimolar ternary electrolytes NaCl/Na2SO4, and CsCl/Cs2SO4 (total salt concentration 0.04 M) at 1.4 and 2.4 mA cm−2 current densities, respectively. At the overlimiting currents, the splitting of water and the decrease of Cl/SO4-selectivity were observed. The obtained experimental results are interpreted using simplified mass transfer and numerical simulations in the framework of Nernst-Planck-Poisson equations implemented in the COMSOL® Multiphysics software. The model represents the modified membrane as an asymmetric bipolar membrane with two diffusion boundary layers (DBL) in electrolyte solutions on both sides of the membrane interface. The model includes the water splitting at the bipolar boundary and the chemical equilibrium between sulfate and hydrogen sulfate ions. The numerical simulations qualitatively predict the behaviour of s-AEMs membranes when the abovementioned conditions change.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
文文发布了新的文献求助10
2秒前
小狮子发布了新的文献求助10
2秒前
爆米花应助李大橘采纳,获得10
2秒前
2秒前
陈子川发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
张昌炜发布了新的文献求助10
5秒前
执着从筠完成签到 ,获得积分10
5秒前
李健的小迷弟应助食梦貊采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
星夜发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
9秒前
Kimberlyn完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
陈子川完成签到,获得积分10
10秒前
杨小曦发布了新的文献求助30
10秒前
SciGPT应助雨雨青青采纳,获得10
11秒前
eLiauK发布了新的文献求助10
12秒前
nan应助linqitc采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
诚心天奇发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
Trista2024发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
芒果发布了新的文献求助10
14秒前
YP关注了科研通微信公众号
14秒前
15秒前
15秒前
15秒前
halo完成签到,获得积分10
15秒前
xuwuguojing完成签到,获得积分10
16秒前
李大橘发布了新的文献求助10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6521216
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8314433
关于积分的说明 17785735
捐赠科研通 5623478
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2927644
邀请新用户注册赠送积分活动 1904375
关于科研通互助平台的介绍 1764542