Электродиализное разделение и селективное концентрирование серной кислоты и сульфата никеля с мембранами, модифицированными полианилином

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

На основе промышленных катионообменных гетерогенных мембран МК-40 и гомогенных мембран МФ-4СК в условиях электродиализа получены поверхностно модифицированные катионообменные материалы методом окислительной полимеризации анилина in situ. Изучены проводящие и диффузионные характеристики исходных и модифицированных мембран в растворах серной кислоты и сульфата никеля. Показано, что модифицирование мембран полианилином приводит к снижению их удельной электропроводности и диффузионной проницаемости при сохранении высокой селективности. Диффузионная проницаемость катионообменных мембран выше в растворах сульфата никеля по сравнению с растворами серной кислоты, тогда как для анионообменных мембран обнаружена обратная зависимость. Изучен конкурентный перенос серной кислоты и сульфата никеля при электродиализном разделении и концентрировании их смеси с использованием коммерческих и модифицированных катионообменных мембран в паре с анионообменной мембранной МА-41. Показано, что нанесение слоя полианилина с положительно заряженными группами на одну из поверхностей катионообменных мембран МК-40 или МФ-4СК приводит к уменьшению переноса двухзарядного катиона никеля во всем диапазоне плотностей тока как в режиме разделения, так и концентрирования. При этом наибольший барьерный эффект наблюдается при использовании гомогенных модифицированных мембран, где коэффициент избирательной проницаемости P(H2SO4/NiSO4) увеличивается с 0.7–1.7 до 32.5–19.7 в зависимости от плотности тока. Установлено, что использование катионообменных мембран, поверхностно модифицированных полианилином, позволяет сконцентрировать раствор, содержащий 0.1 моль-экв/л (4.9 г/л) Н2SO4 и 0.1 моль-экв/л (7.7 г/л) NiSO4, с одновременным разделением на серную кислоту с концентрацией около 2.4 моль-экв/л (120 г/л) и раствор сульфата никеля. Содержание сульфата никеля в концентрате при этом не превышает 0.13 моль-экв/л (10 г/л).

Об авторах

С. А. Лоза

Кубанский государственный университет

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

Н. А. Романюк

Кубанский государственный университет

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

И. В. Фалина

Кубанский государственный университет

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

Н. В. Лоза

Кубанский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: nata_loza@mail.ru
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149

Список литературы

  1. Под ред. Петрова Е.И., Тетеньки Д.Д. О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов российской федерации в 2020 году: государственный доклад // М.: ФГБУ “ВИМС”. 2021. С. 572. https://www.rosnedra.gov.ru/data/Files/File/7992.pdf. Дата обращения: 05.03.2023.
  2. Abidli A., Huang Y., Ben Rejeb Z. et al. // Chemosphere. 2022. V. 292. № 133102.
  3. Rajoria S., Vashishtha M., Sangal V.K. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2022. V. 29. P. 72196.
  4. Rawat A., Srivastava A., Bhatnagar A., Gupta A.K. // J. Cleaner Production. 2023. V. 383. № 135382.
  5. Yu X., Hou Y., Ren X. et al. // J. Water Proc. Engin. 2022. V. 46. № 102577.
  6. Li S., Dai M., Ali I. et al. // Process Safety and Environmental Protection. 2023. V. 172. P. 417.
  7. Li C., Dai G., Liu R. et al. // Sep. Purif. Tech. 2023. V. 306. № 122 559.
  8. Cassayre L., Guzhov B., Zielinski M., Biscans B. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022. V. 170. № 112 983.
  9. Yan K., Huang P., Xia M. et al. // Sep. Purif. Tech. 2022. V. 295. № 121 283.
  10. Shaposhnik V.A., Kesore K. // J. Memb. Sci. 1997. V. 136. P. 35.
  11. Xu T. // J. Memb. Sci. 2005. V. 263. P. 1.
  12. Campione A., Gurreri L., Ciofalo M. et al. // Desalination. 2018. V. 434. P. 121.
  13. Benvenuti T., Rodrigues M.A.S., Bernardes A.M., Zoppas-Ferreira J. // J. Cleaner Production. 2017. V. 155. P.130.
  14. Melnikov S., Sheldeshov N., Zabolotsky V. et al. // Sep. Purif. Tech. 2017. V. 189. P. 74.
  15. Achoh A., Petriev I., Melnikov S. // Membranes. 2021. V. 11. № 980.
  16. Sedighi M., Usefi M.M.B., Ismail A.F., Ghasemi M. // Desalination. 2023. V. 549. № 116319.
  17. Reig M., Valderrama C., Gibert O., Cortina J.L. // Desalination. 2016. V. 399. P. 88.
  18. Ahmad M., Ahmed M., Hussain S. et al. // Desalination. 2023. V. 545. № 116159.
  19. Golubenko D.V., Manin A.D., Wang Y., Xu T., Yaroslavtsev A.B. // Desalination. 2022. V. 531. № 115719.
  20. Zhang S., Wang S., Guo Z. et al. // Sep. Purif. Tech. 2022. V. 300. № 121926.
  21. Wang W., Hong G., Zhang Y. et al. // J. Memb. Sci. 2023. V. 675. № 121534.
  22. Yan J., Wang H., Yan H. et al. // Desalination. 2023. V. 554. № 116513.
  23. Stenina I.A., Yurova P.A., Novak L. et al. // Colloid. Polym. Sci. 2021. V. 299. P. 719–728.
  24. Stenina I., Yurova P., Achoh A. et al. // Polymers (Basel). 2023. V. 15. № 647.
  25. Zhang W., Miao M., Pan J. // Desalination. 2017. V. 411. P. 28.
  26. Zabolotsky V.I., Achoh A.R., Lebedev K.A., Melnikov S.S. // J. Memb. Sci. 2020. V. 608. № 118152.
  27. Гребенюк В.Д., Вейсов Б.К., Чеботарева Р.Д. и др. // Журн. прикл. химии. 1986. Т. 59. С. 916.
  28. Gnusin N.P., Demina O.A. // Theor. Found. Chem. Eng. 2006. V. 40. P. 27.
  29. Заболоцкий В.И., Демин А.В., Демина О.А. // Электрохимия. 2011. Т. 47. С. 349.
  30. Заболоцкий В.И., Протасов К.В., Шарафан М.В. // Электрохимия. 2011. Т. 46. С. 1044.
  31. Заболоцкий В.И., Письменский В.Ф., Демина О.А., Новак Л. // Электрохимия. 2013. Т. 49. С. 633.
  32. Melnikov S.S., Mugtamov O.A., Zabolotsky V.I. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 235. № 116198.
  33. Демин А.В., Заболоцкий В.И. // Электрохимия. 2008. Т. 44. С. 1140.
  34. Назырова Е.В., Кононенко Н.А., Шкирская С.А., Демина О.А. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 12. С. 165.
  35. Berezina N., Gnusin N., Dyomina O., Timofeyev S. // J. Memb. Sci. 1994. V. 86. P. 207.
  36. Yeager H.L., O’Dell B., Twardowski Z. // J. Electrochem. Soc. 1982. V. 129. P. 85.
  37. Заболоцкий В.И., Шудренко А.А., Гнусин Н.П. // Электрохимия. 1988. Т. 24. С. 744.
  38. Березина Н.П., Шкирская С.А., Колечко М.В. и др. // Электрохимия. 2011. Т. 47. С. 1066.
  39. Протасов К.В., Шкирская С.А., Березина Н.П., Заболоцкий В.И. // Электрохимия. 2010. Т. 46. С. 1209.
  40. Котов В.В., Шапошник В.А. // Коллоидный журн. 1984. Т. 46. № 6. С. 1116.
  41. Luo T., Abdu S., Wessling M. // J. Membr. Sci. 2018. V. 555. P. 429.
  42. Falina I., Loza N., Loza S. et al. // Membranes. 2021. V. 11. № 227.
  43. Sata T., Sata T., Yang W. // J. Memb. Sci. 2002. V. 206. P. 31.
  44. Farrokhzad H., Darvishmanesh S., Genduso G. et al. // Electrochim. Acta. 2015. V. 158. P. 64.
  45. Kumar M., Khan M.A., Alothman A Z., Siddiqui M.R. // Desalination. 2013. V. 325. P. 95.
  46. Reig M., Farrokhzad H., Van der Bruggen B. et al. // Desalination. 2015. V. 375. P. 1.
  47. Лоза Н.В., Лоза С.А., Кононенко Н.А. Пат. РФ № 2566415, заявл. 18.07.2014: опубл. 27.10.2015.
  48. Andreeva M., Loza N., Kutenko N., Kononenko N. // J. Solid State Electrochem. 2020. V. 24. P. 101.
  49. Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnusin N.P. // Adv. Colloid Interface Sci. 2008. V. 139. P. 3.
  50. Zabolotsky V.I., Pismenskaya N.D., Laktionov E.V., Nikonenko V.V. // Desalination. 1996. V. 107. P. 245.
  51. Заболоцкий В.И., Мельников С.С., Демина О.А. // Электрохимия. 2014. Т. 50.
  52. Andreeva M.A., Loza N.V., Pis’menskaya N.D. et al. // Membranes. 2020. V. 10. № 145.
  53. Li F., Jia Y., He J., Wang M. // J. Cleaner Production. 2021. V. 320. № 128760.
  54. Lorrain Y., Pourcelly G., Gavach C. // J. Memb. Sci. 1996. V. 110. P. 181.
  55. Liu M., Wang J., Liu J. et al. // Polymer. 2023. V. 268. № 125721.
  56. Гнусин Н.П., Березина Н.П., Кононенко Н.А. и др. // Журн. физической химии. 2009. Т. 83. С. 122.
  57. Демина О.А., Кононенко Н.А., Фалина И.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2014. Т. 4. С. 83.
  58. Заболоцкий В.И., Никоненко В.В. Перенос ионов в мембранах. М: Наука, 1996. 392 с.
  59. Шкирская С.А., Сенчихин И.Н., Кононенко Н.А., Ролдугин В.И. // Электрохимия. 2017. Т. 53. С. 89.
  60. Лоза Н.В., Долгополов С.В., Кононенко Н.А., Андреева М.А., Коршикова Ю.С. // Электрохимия. 2015. Т. 51. С. 615.
  61. Andreeva M.A., Loza N.V., Pis’menskaya N.D., Dammak L., Larchet C. // Membranes. 2020. V. 10. 145.

© С.А. Лоза, Н.А. Романюк, И.В. Фалина, Н.В. Лоза, 2023

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».