й має високу вартість і складний в синтезі.
Таким чином, задача отримання нових біполярних мембрани з поліпшеними електрохімічними характеристиками є актуальною. Для її вирішення необхідний пошук недорогих вихідних матеріалів, придатних для використання в якості Катіонообменная і аніонообмінна шару біполярної мембрани, а також матеріалів, що володіють високою каталітичної активністю по відношенню до реакції дисоціації молекул води на міжфазній межі катіонообменнік - аніонообменнік.
Згідно відомим теоретичним уявленням, для підвищення чисел переносу іонів водню і гідроксилу в біполярних мембранах вони повинні містити в складі монополярних шарів сильнокислотную і сильноосновні йоногенних групи. Ефективним способом поліпшення електрохімічних характеристик гетерогенних біполярних мембран, а саме зниження їх робочої напруги є введення в їх біполярну області каталітичних добавок таких як малорозчинні гідроксиди d-металів, а також катіоніту з фосфорнокіслотнимі групами. Константа швидкості реакції дисоціації молекул води в біполярних мембранах може зростати на кілька порядків, у порівнянні з вихідними мембранами і для мембран, що містять каталітичну добавку.
Аналіз наявної науково-технічної літератури показує, що для дослідження електрохімічних характеристик одержуваних біполярних мембран необхідно застосовувати:
метод вольт-амперометрія, що дозволяє визначити і вибрати найменше загальне напруження на біполярної мембрані, знання якої дозволяє отримувати кислоту і луг з найменшими енерговитратами;
метод частотного спектра електрохімічного імпедансу, за допомогою якого можна виміряти опір біполярної області і перенапруження на ній, що дозволяє оцінити ефективність використаної при отриманні біполярної мембрани каталітичної добавки.
Електрохімічні характеристики мембран з каталітичними добавками у вигляді малорозчинних гідроксидів та їх вплив на швидкість дисоціації молекули води досліджувалися багатьма авторами. Однак кількість і розмір часток цих сполук у відомих роботах не враховувався, або не міг бути визначений.
Тому метою даної роботи було:
дослідити вплив малорозчинних гідроксидів d-металів різної природи, за умови, що кількості внесених гідроксидів і гранулометричний склад порошків однакові, на електрохімічні характеристики біполярних мембран: на частотні спектри електрохімічного імпедансу, парціальні вольт-амперні характеристики біполярних областей мембран та ефективні швидкості дисоціації молекул води в біполярних мембранах;
дослідити вплив кількості внесеного гідроксиду заліза (III) заданого гранулометричного складу на електрохімічні характеристики біполярних мембран.
Завданням роботи була розробка методу виділення заданої фракції з вихідного порошку гідроксиду металу, а також розробка способу нанесення цього гідроксиду на поверхню мембрани.
2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
. 1 Об'єкти дослідження
Об'єктами дослідження були аналоги біполярної мембрани МБ - 2 одержані пресуванням катіонообменних і аніонообмінних мембран Ralex CMH і Ralex AMH, вироблені в Чехії, з попереднім модифицированием сполуками перехідних металів Fe +3, Cu 2+, Cr 2+ , Ni 2+.
Малюнок 3 - Оптичне зображення зрізу БПМ, модифікованої гідроксидом заліза (III)
В якості мембрани для модифікування була обраний аналог біполярної мембрани МБ - 2 (малюнок 3), як що має найбільш високі числа переносу іонів водню і гідроксилу внаслідок присутності в її Катіонообменная шарі сильнокислотного катіонообмінники КУ - 2, а в аніонообмінна шарі - сільноосновним анионообменника АВ - 17, дисоціація яких не пригнічується в розчинах сильних кислот і основ відповідно. Вибір вихідних катіонообменних і аніонообмінних мембран в даний час вкрай обмежений.
. 2 Методика синтезу гідроксидів перехідних металів
Гідроксиди d-металів отримували хімічним осадженням з 0,5 М і розчинів відповідних хлоридів металів і 1,5 М розчинів гідроксиду натрію, при цьому протікала реакція MeCl n + nNaOH=Me (OH) n? + NNaCl. Потім отриманий осад відфільтровували і промивали дистильованою водою до pH? 7 за універсальним індикаторним папером [16]. Потім осад висушується, подрібнювався у фарфоровій ступці, далі з нього виділялася фракція 0-5 мкм.
. 3 Методика фракціонування порошків гідроксидів перехідних металів
Для виділення часток гідроксидів перехідних металів з полідисперсного порошку, отриманого подрібненням у фарфоровій ступці, використовувалася розроблена при виконанні даної роботи лабораторна установка (малюнок 4), в якій поділ...
